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光現象資源箱 型號：QWG1208 ? 實驗清單： 光在空氣中直線傳播實驗 面鏡成像觀察實驗 ? ? ? ? 透鏡成像觀察實驗 影子觀察實驗

含電路板、散裝元器件、制作說明書等

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原理介紹： 光在與微粒的相互作用中，會將自身攜帶的動量傳遞給微粒，對微粒施加力的作用。在光鑷中，處在激光中的粒子所受的力有兩種：一部分是電磁場分布不均勻導致的梯度力，梯度力將微粒吸引向光阱的中心；一部分是光子與粒子相互作用導致的散射。針對不同大小的粒子，大致可以分為三類： 一、微粒的尺度遠大于激光波長，可以采用幾何光學近似模型，光線在微粒經過折射反射，將動量傳遞至微粒上； 二、微粒尺度跟激光波長相近，這種情況下可以通過電磁場麥克斯韋方程組求解； 三、微粒尺度遠小于激光波長，微粒在光場中被激發為偶極子，受到偶極子與強聚焦光場的相互作用力； 相關內容： 動手調節光路，利用光鑷捕捉并操控小球； 基于空間光調制器的光鑷系統，通過研究不同算法從而得到加載在空間光調制器上的全息圖、更加深入地研究特殊模式光束在光學微操縱中的應用、拓展光鑷與其他學科交叉的應用前景以及對光場偏振態、相位、振幅的聯合調制等等。 應用領域： 作為非侵入型的力學操控系統，光鑷可以應用于細胞生物學、氣溶膠科學、物理化學等交叉學科的基礎研究，包括細胞微環境的改變、形變拉伸、微粒力學參數的測量等等。將全息光鑷與圖像識別結合，可以做到自動捕獲粒子和分揀， 將全息光鑷與光學顯微鏡相結合，可以量化細胞、分子的動力學特性，在細胞生物學中有巨大的研究空間； 方案介紹： 光路圖：   上圖為本方案全息光鑷裝置的光路示意圖。首先激光經過擴束后，直徑與空間光調制器有效區域的短邊直徑相等，擴束后的激光依次通過線偏振片、半波片和非偏振分光棱鏡。用半波片旋轉線偏光角度，使之工作在相位模式下，空間光調制器的入射角控制在在 5°以內。 經過空間光調制器反射的光經過由兩個傅里葉透鏡組成的縮束系統，該系統能改變光斑尺寸確保光束直徑與顯微物鏡的入瞳直徑匹配。對于外圍光強較弱的高斯光束，利用此縮束系統將激光直徑稍大于顯微物鏡入瞳直徑。 經過縮束系統的激光經過 45°直角反射鏡，二向色鏡將激光透射進入顯微物鏡，同時讓照明光源透過，從而使 CMOS 相機采集到樣品像。空間光調制器位于第一個傅里葉透鏡的焦距處，全息圖與物鏡入瞳是共軛像面，所以全息圖經過顯微物鏡做傅里葉變換后在顯微物鏡焦平面即樣品面上再現期望的光場分布。   特點： 此方案采用的開普勒式縮束系統透鏡間的焦平面與樣品面是共軛的，在透鏡焦平面加入高通濾波器或在空間光調制器上疊加閃耀光柵后，后續光學元件按照一級像排列，從而移去零級光的影響。 加載全息圖后 X-Y 位置可實時調整，快速疊加不同焦距菲涅爾相位圖、閃耀光柵相位圖等； 空間光調制器可供多種語言調用（labview、C、Python 等）；可編程實現不同數目、不同排列的光阱陣列；   配置標準：   序號 配置 規格 序號 配置 規格 1 激光光源 637nm 激光最大功率1w 4 顯微物鏡 PLN100× 油浸   NA 1.25 2 空間光調制器 1920*1080   2π 5 照明光源 波長470nm 功率760mw 3 CMOS相機 1280*1024 60FPS 6 相機筒鏡 f=200mm 等系列其他配置

成果與項目的背景及主要用途： 隨著我國石油化工及煉油工業迅猛發展，一批大型工業裝置相繼建成，下游 產品及相關產業發展迅速。面對二十一世紀我國石化可持續發展戰略的要求，綠 色化學工程及環境友好化學工程已越來越為人們所關注。可持續發展戰略要求我 們在發展石油化工主導產品的同時，對其副產要進行有效利用和處理，既要考慮 資源的充分利用，又要保證不污染環境。在煉油及石化工業中，三苯（苯、甲苯、 二甲苯）工業以及乙烯工程占有舉足輕重的地位，這些產業中副產大量的 C9 芳 烴，其中所含的偏三甲苯、均三甲苯、連三甲苯等組分均為用途廣泛的基本有機 合成及精細化工原料。據不完全統計，僅鉑錸催化重整裝置我國每年就副產超過 100 萬噸 C9 芳烴，其中含有 35～40%的偏三甲苯，10～12%的均三甲苯，5～10% 的連三甲苯。偏三甲苯可以合成多種有用的精細化學品或中間體：如用于生產偏 三甲基苯胺（為一種紫色染料中間體）、生產維生素 E 的中間體、生產均三甲 苯和均四甲苯等。均三甲苯是一種重要的有機合成和精細化工原料，可生產均苯 三酸、抗氧劑 330、均三甲苯胺、M 酸、3，5-二甲基苯甲酸、均三甲苯溴等多 種精細化工原料和中間體連三甲苯可用于生產三甲苯麝香。因此，C9 芳烴分離 技術及下游產品深加工技術具有重大的經濟價值和社會效益。 技術原理與工藝流程簡介： 利用 C9 混合芳烴采用精密精餾及反應技術，可直接分離高純均三甲苯、偏 三甲苯和連三甲苯，并可進行多種下游產品開發。 技術水平及專利與獲獎情況： 國內領先，國際先進水平。 河北省科技進步三等獎；天津市科技進步二等獎；教育部科技進步二等獎； 廊坊市科技進步一等獎；廊坊市市長特別獎。 應用前景分析及效益預測： 1天津大學科技成果選編 2原料豐富，價廉易得，產品市場應用廣泛，經濟效益巨大。 應用領域：石油化工，精細化工 技術轉化條件（包括：原料、設備、廠房面積的要求及投資規模） 根據現有條件新建、利舊均可。投資根據規模確定。 合作方式及條件：面議

隨著我國石油化工及煉油工業迅猛發展，一批大型工業裝置相繼建成，下游產品及相關產業發展迅速。面對二十一世紀我國石化可持續發展戰略的要求，綠色化學工程及環境友好化學工程已越來越為人們所關注。可持續發展戰略要求我們在發展石油化工主導產品的同時，對其副產要進行有效利用和處理，既要考慮資源的充分利用，又要保證不污染環境。在煉油及石化工業中，三苯（苯、甲苯、二甲苯）工業以及乙烯工程占有舉足輕重的地位，這些產業中副產大量的C9芳烴，其中所含的偏三甲苯、均三甲苯、連三甲苯等組分均為用途廣泛的基本有機合成及精細化工原料。據不完全統計，僅鉑錸催化重整裝置我國每年就副產超過100萬噸C9芳烴，其中含有35～40%的偏三甲苯，10～12%的均三甲苯，5～10%的連三甲苯。偏三甲苯可以合成多種有用的精細化學品或中間體：如用于生產偏三甲基苯胺（為一種紫色染料中間體）、生產維生素E的中間體、生產均三甲苯和均四甲苯等。均三甲苯是一種重要的有機合成和精細化工原料，可生產均苯三酸、抗氧劑330、均三甲苯胺、M酸、3，5-二甲基苯甲酸、均三甲苯溴等多種精細化工原料和中間體連三甲苯可用于生產三甲苯麝香。因此，C9芳烴分離技術及下游產品深加工技術具有重大的經濟價值和社會效益。