红外辐射与红外技术

 雨过天晴,彩虹飞架,这一奇特的自然现象,曾给人类带来无数美妙的遐想.大约三百多年以前,人们采用三棱镜分光的方法,将太阳光分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色,从而解开了这一千古之谜。然而,除这些颜色光外,太阳光是否还包含有其他成分?这一问题引起科学家们的兴趣.1800年英国天文学家威廉·赫歇耳在测量太阳光七种颜色成分中的热量分布时发现,随着温度计从三棱镜后的紫色光向红光移动时,温度指示越升越高.尤其使他感到惊奇的是,当温度计移到红光以外时,温度指示不但没下跌,反而升得更高.由此,他断定在太阳光的红光之外,还存在着一种新的不可见的光线,它具有比可见光更强的热效应.后来,人们将这种光线定名为红外光,又称之为红外辐射.     

二次彩虹法测量高折射率玻璃微珠折射率研究

基于米氏散射理论解释了激光照明下玻璃微珠的二次彩虹精细结构的成因,发现折射率的差异将直接影响二次彩虹精细结构的位置.对于实验中玻璃微珠半径变化引起二次彩虹精细结构间距变化的现象亦用米氏散射理论进行了模拟分析和实验研究.利用米氏散射的近似理论——艾里理论对玻璃微珠的折射率进行了测量.在对玻璃微珠二次彩虹精细结构所计算得到的折射率的统计分析基础上,通过校正测量误差后得到了玻璃微珠折射率的准确数据.     

虹霓的秘密

虹霓是美丽而又壮观的自然现象。它是太阳光照射在雨点上产生的(图1);但太阳光照射到雨点上,是怎样产生如此美丽的颜色和如此完美的形状呢? 从古希腊起,就不断地有学者试图从科学上来了解这个秘密.但一直到距今三百四十多年前,才由法国科学家笛卡儿(1637)第一次从数学上阐明了产生虹宽的原因.后来牛顿(1666)解释了它的彩色的来源.从此人们才知道,太阳光经雨点折射和反射后,每种波长的光都比较集中在最小偏向角的方向上,而不同波长的光,由于雨点对它的折射率不同,它们的偏向角就稍有不同,因而形成了色散。美丽的虹霓就是这样产生的。更具体些…     

里德伯常数的新测定

在过去的一年里,一个耶鲁大学物理学家小组对最基本的物理常数之——里德伯常数,(简称为里德伯)作了一次新的高精度测定.它的新值是109737.3152厘米-1,误差为小数最后一位的一个单位,这十亿分之一的精确度比仅在四年前由斯坦福大学小组报导的测量精度提高了二倍.1981年诺贝尔奖获得者A·肖洛的激光研究是前一结果的基础. 1666年牛顿利用棱镜把白色的太阳光色散成彩虹般的光谱.1800年夫琅和费在这种光谱中发现了相应于波长范围极窄的黑线,在这些波长上,辐射被不同的元素吸收了.1890年挪威物理学家里德伯发现一个简单的数学公式,它把许多原子…     

清水出彩虹

利用白光脉冲光纤激光器发出的高强度、高定向性的白光,聚焦地照射水,可以产生定向的、多级的彩色干涉环,这就是"相干彩虹".脉冲激光加热在水里产生了大小相仿的气泡,每个气泡成为散射源.强光导致了空间自相位调制效应,从而产生了相干彩虹.已经在多种液体中观测到了这种现象.     

提高一步彩虹全息水平视差的像散方法

我们在典型的一步彩虹全息光路中掺入适当的像散量作为摄制一步彩虹全息图的正像光路.理论上分析这种光路产生视感无畸变的再现像的可能性.实验上证实用这种光路拍摄的彩虹全息图,当用白光点光源进行原始像再现时,可获得具有良好体视特性的准单色三维正像.     

三维漫射体单波长真彩色彩虹全息术

提出一种新的三维漫反射物体真彩色彩虹全息术,在普通一步法真彩色彩虹全息术的基础上,用单波长激光逆光路再现,可在同一种记录介质上一次曝光记录三维物体的真彩色全息图.因而特别适合于制作光致抗蚀剂模压全息母板.     

几何光学 光的折射与反射

O435.12006053853二次彩虹法高折射率玻璃微珠的折射率测量研究=Studyon refractive index measurement of high refractive indexglass beads by secondary rainbow method[刊,中]/杨宏坤(四川大学电子信息学院.四川,成都(610064)),李大海…//激光杂志.—2006,27(2).—52-53通过对高折射率玻璃微珠在激光照明下形成的二次彩虹的实验研究,提出了一种激光照明下高折射率玻璃微珠二次彩虹条纹图的获取装置。以艾里的虹理论为基础,提出了一种由二次彩虹条纹图确定最小偏向角的方法,实现了高折射玻璃微球折射率的测量。实验证明,该方法的测量精…     

小液滴游动在燃烧的液面上

文献（1)介绍了打击水面产生水滴，井用水跃回法使这些水滴长期浮动在水面上的奇妙现象．该文中叙述的办法都是从外界产生水珠，溅落在水面上．笔者现在介绍一种液面自动产生液滴，并长期浮动在液面上的有趣现象．取一镍质增锅，倒入音容积的乙醇井点燃．一般乙醇火焰有20cm高，燃烧的火焰与液面之间有3cm高的乙醇蒸气层（图1所示）．燃烧一分钟后，仔细观察液而，就会发现有大员的、极细小的液滴游动在液面上．细小的液滴不断地产生，通过碰担这些小浪滴合并成大的液滴，很快就会有几颗直径达Zmm的大液珠长成．这些大颗的液滴寿命很长，只…     

拍摄二步彩虹全息的新方法

本文提出与Benton法不同的拍摄二步彩虹全息的新方法.利用二次正全息像获得了二步彩虹全息的正重现像.分析表明,重现像的模、轴向放大率是匹配的,而且本方法排除了Benton二步法中使用会聚参考光的主要缺点.文中同时给出实验结果.     

高聚光效率的太阳光泵浦Nd:YAG激光器

太阳光泵浦式激光器将非相干的太阳光直接转化成相干的激光,既可以提高转换效率、节省能源,又可以使得整个装置简化.由于太阳光功率密度达不到直接抽运激光器的需求,所以需要高效的聚光系统,来实现泵浦激光器所需的阈值要求.本文利用菲涅尔透镜和锥型场镜组成的高效聚光系统,使太阳光可以更高效的耦合进入泵浦腔,抽运Nd∶YAG晶体,通过模拟得到聚光系统收集的太阳光,聚光比达到10~4,增大了泵浦率,产生较高的激光输出功率.     

一种用于研究光化学反应烟雾腔的结构和性能

自制一个烟雾箱,用它研究了苯在大气中的演化过程及其演化产物.在烟雾箱中,对流层太阳光用黑光灯模拟.OH自由基用亚硝酸甲脂光解产生.研究结果表明苯在大气中的演化产物主要是苯酚.     

冷面上过冷水珠冻结的实验研究

对冷面上水珠的冻结过程及其影响因素进行了实验研究。实验结果表明:水珠温度被降到℃以下时,水珠并未马上冻结,而是呈过冷态并持续一段时间,在某一时刻开始冻结时过冷水珠温度回升,整个水珠完全冻结后,冰珠温度又开始下降至与环境平衡的温度。冷面温度是影响水珠冻结的主要因素,表面接触角、粗糙度以及水珠体积等对水珠冻结也有影响。     

无限长非均匀圆柱对平面波散射的彩虹特性研究

以梯度折射率聚合物光纤为例,利用非均匀柱粒子的洛伦茨-米氏(Lorenz-Mie)理论和德拜(Debye)级数研究了非均匀柱粒子的一阶、二阶彩虹强度分布特点.针对不同阶次彩虹间存在相干现象这一特点,提出了低通、带通滤波和逆快速傅里叶变换(IFFT)方法,将各阶彩虹从相互干涉的强度分布中分离重建出来,并且与Debye级数模拟的结果进行了比较,吻合得很好;讨论了分层柱粒子的双重一阶彩虹现象,利用Lorenz-Mie理论和Debye级数模拟了双重一阶彩虹的强度分布.     

太阳对成像型天基激光告警系统的影响

针对成像型天基激光告警系统中的太阳背景辐射问题,通过理论分析和数值计算研究了太阳与系统探测器不同空间位置关系时直射太阳光和地球反射太阳光对系统成像信噪比、威胁激光检测、探测器自身安全的影响.结果表明:太阳光是天基激光告警系统的主要背景辐射,地球反射太阳光是系统红外探测器成像的主要背景光|反射太阳光辐照在探测器像面上的最大能量密度为0.97 mJ/cm2,反射太阳光背景下,攻击激光成像信噪比在103以上,信标激光信噪比小于1,反射太阳光对攻击激光检测没有影响,对信标激光成像是强背景干扰|直射太阳光辐照探测器是系统不可避免的情况,太阳成像光斑功率密度最大时约20 W/cm2,将导致探测器像元饱和甚至损坏|太阳成像光斑特征与入射激光相似,会造成系统严重虚警.     

一个经典静电学问题的定量分析

从定量的角度分析了一个经典静电学问题即水珠在静电场中的运动轨迹.运用牛顿定律建立了水珠的运动学方程,并在MATLAB环境下得出方程的数值解,最后通过设计模拟实验系统验证了结果.     

高折射玻璃微珠粒径与折射率关系的研究

利用激光照射高折射率玻璃微珠下形成的二次彩虹现象,以艾里的虹理论为基础对玻璃微珠折射率进行了测量。推导了玻璃微珠尺寸对折射率影响的计算公式,表明半径差异在10μm时,折射率的测量误差为10^-3数量级。此外,通过软件模拟计算玻璃微珠的二次彩虹现象,并对微珠的折射率进行了测量,验证了二次彩虹方法的正确性,同时也表明玻璃微...     

太阳对成像型天基激光告警系统的影响

针对成像型天基激光告警系统中的太阳背景辐射问题,通过理论分析和数值计算研究了太阳与系统探测器不同空间位置关系时直射太阳光和地球反射太阳光对系统成像信噪比、威胁激光检测、探测器自身安全的影响.结果表明:太阳光是天基激光告警系统的主要背景辐射,地球反射太阳光是系统红外探测器成像的主要背景光;反射太阳光辐照在探测器像面上的最...     

圆形截面微通道的双一阶彩虹现象研究

基于几何光学理论及Debye理论,研究圆形截面微通道这一双层圆柱产生的双一阶彩虹现象。由于全反射现象,双一阶彩虹并非始终存在,故通过数值模拟,得出内外径比的临界值来判断双一阶彩虹的存在性。当双一阶彩虹存在时,双一阶彩虹中的彩虹总是可被观察到;彩虹在某些情况下会因光强较弱而被淹没在以二阶彩虹为主的其他散射结构中。研究发现彩虹位于二阶彩虹主峰右侧时,其可被观测到。为此分析彩虹与二阶彩虹两者主峰散射角重叠这一临界情况,进而提出判断彩虹能否被被观测到的方法。最后,构建实验系统,以充满去离子水的高硼硅玻璃毛细管为对象进行实验研究,通过CCD相机拍摄彩虹图像。结果表明,毛细管内径为550 m、外径为600 m时,其内外径比大于上述临界值0.7485,故双一阶彩虹存在。但是由上述判断方法得出彩虹无法被观测到,这一结论与仅能从拍摄图像中获得彩虹结构的现象相符。     

彩虹现象的演示

介绍了彩虹的形成原理,设计了彩虹演示实验装置. 通过该装置可以方便地演示彩虹现象,加强学生对彩虹形成原理的理解.