水基磁性液体的场诱导光衍射特性的研究

设计了一套用于研究磁性液体的场诱导静态和动态光衍射特性的实验装置.通过在样品的后方放置一个适当孔径的光阑,实现了定量研究其衍射特性的目的.采用沿衍射方向移动光阑的方法定量地研究了衍射光的空间分布.设计了一个指数衰减函数用来拟合动态衍射实验的数据,获得动态衍射的特征时间.以两种不同浓度的表面包覆型水基氧化铁磁性液体样品为例,定量地实验研究了其场诱导光衍射特性与外磁场强度和样品浓度的关系.结果表明,磁性液体的场诱导结构对光的静态和动态衍射与外磁场的强度和磁性液体的浓度有关.其静态衍射与外磁场强度呈非单调的关系|其动态衍射的特征时间与外磁场的强度成反比,与磁性液体的浓度成正比.对实验中观察到的场诱导静态和动态衍射特性的物理机理进行了详细的分析.     

超声波在磁性液体中的传播特性

本文报道超声波在磁性液体中的传播特性,首先研究了磁化状态建立与消失的弛豫过程,弛豫时间约20min,为了保证平衡状态下进行测量,所有数据均为附加磁场60min后进行的测量,然后在f=4HMz下,测量了φ=0,π/2的声速与磁场的关系,声速与磁性液体中磁性颗粒浓度的关系,对有关理论进行了解释。 关键词：     

磁性液体磁悬浮原理演示实验研究

基于磁性液体的Bernoulli方程推导了磁性液体中非磁性物体所受的磁悬浮力,通过演示实验研究了2种磁性液体对不同密度非磁性物体的磁悬浮情况．磁性液体中非磁性物体所受的磁悬浮力受磁性液体的磁化率、磁场强度、磁场梯度的影响．相同条件下,随磁场强度和磁场梯度增强,M FP-1磁性液体分别在不同电流时将6种非磁性双锥体浮起,当电流达到3．00 A时,还出现了Rosensweig尖峰;MFP-2磁性液体的磁化率小于MFP-1磁性液体,仅浮起了聚氟乙烯、玻璃、铝双锥体．随着电流增大,中心磁场梯度较强,边缘磁场梯度较弱,出现非磁性双锥体向侧壁移动现象．     

磁场对磁性液体粘度的影响

采用落体法对磁场作用下的异丁醇和正戊醇液体的粘滞系数进行测量,得到异丁醇和正戊醇液体的粘滞系数与磁感应强度之间的数值关系。结果表明:当磁感应强度增大到6.78mT时,异丁醇液体的粘滞系数变小;磁场对正戊醇液体的粘滞系数的影响非常小,其粘滞系数随磁感应强度的变化不明显。     

磁性液体复合体在外磁场中的赝双折射效应和二向色性

研究了由非磁性聚苯乙烯颗粒弥散于煤油基Fe_3O_4磁性液体中制备而成的磁性液体复合体.该复合体双折射效应和线二向色性随外磁场变化.在相同的磁场条件下,复合体的双折射效应较纯磁性液体有减弱而二向色性较后者有所增强.文中采用一简化模型对结果给出了解释.     

磁性液体一阶磁浮力原理实验研究

基于伯努利方程推导了磁性液体的一阶磁浮力,实验研究了不同轴线上一阶磁浮力的变化规律,便于学生理解一阶磁浮力变化的本质原因.磁性液体一阶磁浮力受磁场强度、磁场梯度,以及磁性液体的饱和磁化强度和磁化率影响.沿z轴方向随磁场强度和磁场梯度减弱,一阶磁浮力逐渐变小并趋于零,磁性液体悬浮能力变弱.MFP-1磁性液体的饱和磁化强度和磁化率大于MFP-2磁性液体,其一阶磁浮力较大;电流为3.00 A时,MFP-1磁性液体将玻璃、铝、黄铜、紫铜和铅球悬浮,并出现Rosensweig尖峰,而MFP-2磁性液体仅将玻璃、铝和黄铜球悬浮.沿r轴方向不同高度处磁场强度和磁场梯度变化规律不同,随高度增加,磁场梯度逐渐趋于零,此时一阶磁浮力主要受磁场强度影响,测试杯壁处一阶磁浮力最小,出现了非磁性测试球上升过程中向测试杯壁移动现象.     

液体表面波及其谐波的光衍射效应

为了探究液体表面波的波动规律,提出了一种基于激光衍射的探测方法.未扩束的激光束直接斜入射到波动液面,液面波动的强度由电磁式激发器控制、频率由信号发生器控制,用CCD采集光衍射图样并传送到计算机中实时处理.根据波动光学理论,给出了衍射光场和液体表面波之间的解析关系,发现实验现象和理论分析吻合.实验结果表明:该方法具有实时、准确、无损的特点.     

磁性液体磁性能的计算机随机模拟方法研究

探讨了利用计算机随机模拟方法研究磁性液体磁性能的物理模型与计算方法；利用所建数理模型通过对一个含有３２个磁性颗粒三维体系相对磁化强度的模拟与计算，成功定量地分析了磁性液体浓度、温度及所分散磁性颗粒的大小对磁性液体磁性能的影响。     

水基自形成CoFe2O4 磁性液体的零磁场粘滞特性

在零磁场下 ,水基自形成CoFe2 O4磁性液体粘度 η与CoFe2 O4纳米微粒体积分数Φ显示出特异的关系 ,然而 ,球形刚性粒子填料悬浮液粘度理论不能很好解释 .通过对水基自形成CoFe2 O4磁性液体中的微粒相互作用分析发现 ,此磁性液体的沉降和在磁场中的成链需有以预团聚体为核的大粒子存在 .在这一基础上 ,建立了团聚涨落模型 .于是 ,平均粒径、Einsten系数和粒径分布偏差均成为微粒体积分数的函数 ,也即对Popplewell粘度公式的修正 .最后得到与实验很好吻合的 η～Φ曲线及关系式 .     

磁性液体在磁场中产生光的双折射效应机理

磁性液体是一种特殊的高分子稳定胶体,在磁场中会产生光的双折射效应,对磁性液体在胶体学科方面展开研究,发现磁性液体在磁场中的弱絮凝行为表现异常明显,显示出特有的方向性,且又不至胶体系统失稳,证明了磁性液体中的磁性微粒在磁场中聚集成方向性的链状而又不失稳的临界状态存在。从而揭示了方向性弱絮凝是磁性液体在磁场中产生光的双折射效应的机理。     

环境温度对纳米磁流体场诱导光学双折射的影响

在20~80 ℃温度范围内,研究了两种浓度的铁氧体(主要成分为Fe3O4)磁流体在一系列固定磁场强度(场强范围为0~200 mT)下的双折射与温度的关系.结果表明不同浓度磁流体的双折射具有类似的磁场和温度依赖性.固定磁场强度时,磁流体的双折射值与温度成反比|而温度恒定时,磁流体的双折射值与外磁场的强度成正比|在相同磁场强度、恒定温度下,高浓度磁流体的双折射值比低浓度磁流体的大.详细分析了实验结果,并深入讨论了磁流体双折射的温度、场强和浓度依赖性的物理机理.     

Magnetic-field-induced valence transition in rare-earth systems

The magnetic-field-induced valence transition in rare-earth systems has been investigated using the periodic Anderson model supplemented by the Falicov-Kimball term. This model has been solved by first decoupling the Falicov-Kimball term as proposed by Khomskii and Koharjan and then taking the limit of infinite intra-site Coulomb repulsion. The valence transition both in the absence and in the presence of magnetic field as a function of temperature is studied. It has been found that the system makes transition from non-magnetic to magnetic state when the magnetic field increases beyond a critical value H _c. The phase boundary defined in terms of reduced field H _c(T)/H _c(0) and reduced temperature T/T _v (T _v being the valence transition temperature in the absence of field) is almost independent of the position of the localized level. The results are in qualitative agreement with experimental observations in Yb- and Eu-compounds.     

一次曝光法制备二维电调谐聚合物液晶光栅

采用四光束一次曝光法制备了二维电调谐聚合物分散液晶光栅,实验表明该方法制备的二维光栅具有非常好的电光特性,其衍射图样为空间点阵且衍射效率可以通过电场进行调节;偏光显微镜和原子力显微镜表明光栅中的液晶和聚合物在二维空间上呈周期性分布.同时利用二维衍射模型对二维光栅的电光特性进行了理论模拟,得到理论模拟的结果与实验结果相吻合.     

一次曝光法制备二维电调谐聚合物液晶光栅

采用四光束一次曝光法制备了二维电调谐聚合物分散液晶光栅,实验表明该方法制备的二维光栅具有非常好的电光特性,其衍射图样为空间点阵且衍射效率可以通过电场进行调节|偏光显微镜和原子力显微镜表明光栅中的液晶和聚合物在二维空间上呈周期性分布.同时利用二维衍射模型对二维光栅的电光特性进行了理论模拟,得到理论模拟的结果与实验结果相吻合.     

周期性啁啾脉冲色散衍射实现近场强度匀滑

 对惯性约束聚变（ICF）激光驱动器中的周期性啁啾脉冲光谱色散后的自由空间衍射传输和近场强度匀滑特性进行了理论分析和数值模拟,并计算了色循环数对两者的影响。计算结果表明：远场光斑随色循环数增加而变大,强度调制加剧;近场强度匀滑效果随色循环数和传输距离增加而增强,但空间形状变化加剧。通过匀滑效果对比发现,基于周期性啁啾脉冲的光谱色散平滑系统的近场强度匀滑效果优于传统的正弦调频光束。     

变波长读出条件下光折变局域体全息光栅的衍射性质

利用二维耦合波理论,研究了用短波长记录全息光栅而用通讯波段内的长波长读出时,用于90°结构垂直读出平板型的光折变局域体全息光栅的衍射性质.讨论了局域体全息光栅的几何尺寸对其衍射效率及光栅布喇格选择性的影响.结果表明,随着光栅的纵向和横向尺寸的增加,光栅的衍射效率也逐渐增加.当光栅的纵向和横向尺寸发生改变但光栅的总面积不变时,光栅衍射效率保持不变.此外,随着光栅尺寸的增加光栅的布喇格选择性越好.在利用短波长记录全息光栅而用长波长读出的光学器件设计过程中,为了获得最佳的衍射效率及其布喇格选择特性,应当根据要求合理地设计光栅的几何尺寸.     

双层磁性薄膜系统中铁磁共振性质

利用能量极小原理研究了双层磁性薄膜系统中的铁磁共振特性,给出共振频率与线宽随外加磁场的变化关系.以及考虑应力各向异性、交换各向异性和单轴各向异性后,系统共振频率与线宽的变化情况.数值计算结果表明:外应力场和交换各向异性场对铁磁共振频率、频谱宽度以及磁化行为均有影响.     

Diffraction of coherent light with sinusoidal amplitude by a thin-slit grid

We report on the experimental findings of a thin-slit grid diffraction of a coherent light beam with sinusoidal amplitude. We produce diffraction of a field with sinusoidal amplitude by placing a thin-slit grid at the center of the dark fringes of an interference pattern resulting from laser light passing through a dual pinhole. The experimental results show good agreement with diffraction calculations of a thin-slit grid placed at the center of the dark fringes produced by two coherent beams that intersect at small angle. The results are applied to wire-grid diffraction in the Afshar experiment.     

Diffraction of plane waves by a black wedge

The scattering of plane waves by a black wedge is examined. Two methods are considered for the solution of the problem. A closed-form series solution is derived by performing the technique of the separation of variables using boundary conditions of Macdonald. The second approach is the method of the modified theory of physical optics. The results are compared numerically.