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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

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

280mm×160mm×120mm，采用拼接式，由太陽能電池、小電機（帶風扇）、蜂鳴器、發光二極管、連接線、底板組成。探究太陽能的利用。

項目成果/簡介: 軸流式潮流能發電裝置是針對我國潮流能資源區潮流流速偏低的狀況專門開發研制的，具有啟動流速低、轉換效率高等特點。機組采用半直驅變槳距控制的水平軸水輪機，利用變槳距機構，提高能量轉化效率，實現最大能量捕獲、低速啟動和換向；水下實時監控系統實現了機組的運行狀況監測和變槳距控制，同時保證了機組安全運行；基于GPRS技術實現了裝置的遠程數據采集與控制；機組的支撐結構采用了浮潛式載體專利技術，可通過注排水實現升沉，便于機組的拖航、移址、回收及機組的維護保養。項目階段: 完成工程樣機研發及海上示范運行階段效益分析: 該成果在潮流能開發利用中具有廣泛的推廣應用前景。適用于我國潮流能資源區潮流流速偏低的狀況，易于在潮流能發電規模化工程中應用，有利于產業化推進。知識產權類型:發明專利 、 軟件著作權知識產權編號:ZL201510602258.3 ZL201610459673.2技術成熟度:通過中試技術先進程度:達到國內領先水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:無

相變儲能材料(Phase Change Materials, PCMs)是一類利用在某一特定溫度下發生物理相態變化以實現能量的存儲和釋放的儲能材料，一般有固- 液、液-氣和固- 固相變三種形式。目前固- 液相變儲能材料的研究和應用最為廣泛，其工作原理為：當環境溫度高于相變溫度時，材料由固態轉變為液態并吸收熱量；而當環境溫度低于相變點時，材料由液態轉變為固態釋放熱量，從而維持環境溫度在適宜水平。在相變過程中材料吸收或釋放的熱量，是材料單一相態溫度變化時吸收或釋放熱量的幾十倍甚至幾百倍。

項目簡介相變儲能材料(Phase Change Materials, PCMs)是一類利用在某一特定溫度下發生物理相態變化以實現能量的存儲和釋放的儲能材料，一般有固- 液、液-氣和固- 固相變三種形式。目前固- 液相變儲能材料的研究和應用最為廣泛，其工作原理為：當環境溫度高于相變溫度時，材料由固態轉變為液態并吸收熱量；而當環境溫度低于相變點時，材料由液態轉變為固態釋放熱量，從而維持環境溫度在適宜水平。在相變過程中材料吸收或釋放的熱量，是材料單一相態溫度變化時吸收或釋放熱量的幾十倍甚至幾百倍。相變儲能材料儲能原理應用范圍 相變儲能材料響應溫度變化所吸收和釋放的是熱能，在能源高效利用和節能保溫領域有著重要的應用價值。如在建筑節能、太陽能利用、電力調峰、可再生能源消納、工業余熱回收、紡織品、冷鏈運輸、醫療健康等方面擁有廣闊的市場前景。項目階段目前主要的有機相變儲能材料產品來源于石油工業的副產物，具有毒性，同時因其不會被生物降解，所以會持續產生污染。研發團隊以國家“973”計劃—“節能領域納米材料機敏特性關鍵科學問題研究”課題的研究成果為基礎，制備出基于天然可再生油脂的相變儲能材料，具有綠色無毒、可降解、儲能密度高等優點。通過對相變儲能材料進行功能化處理，使其進一步具備了高光熱轉換效率及良好的儲熱特性，可高效利用太陽能及環境余熱。知識產權已申請相關專利。調配出的不同溫度的相變材料合作方式1. 可根據實際情況研制具有不同相變溫度的相變儲能材料，滿足各類需求。2. 完成建筑用相變儲能材料產品的中試生產，實現了相變儲能產品的規模化制備，如相變儲能地板產品、相變儲能板材產品、相變儲能粉體（60-80 目）與顆粒產品（5-8mm）等。其中，地板和板材產品可用于室內裝修，粉體和顆粒產品可作為其他建材，如涂料、砂漿、水泥、混凝土等的添加物。3. 將制備的相變儲能板材應用于實際建筑中，取得了很好的控溫節能效果：在北京冬季時，白天室內最多可少升溫6-7℃，且溫度峰值延后近2 小時；夜晚溫度降低時間最多可延遲近6 小時（以降至18℃為限），有效減小了室內溫度波動，并減少約18% 的采暖電能能耗。4. 研制了一套相變蓄熱供暖系統，該系統可將谷電期間的電能轉化為熱能并存儲于相變儲能材料內，在非谷電期間則利用所存儲的熱能實現用戶供暖。該系統有助于電力系統的蓄熱調峰，也可有效降低終端用戶的采暖成本，同時還具有體積小、效率高、節能環保、無噪音、使用壽命長等優點。該系統實際的供暖試驗結果表明，峰電期間僅利用存儲的熱量進行供暖，可使用戶室內平均溫度達到20℃，與市政集中供暖相比，采暖費用可降低約20%。

軸流式潮流能發電裝置是針對我國潮流能資源區潮流流速偏低的狀況專門開發研制的，具有啟動流速低、轉換效率高等特點。機組采用半直驅變槳距控制的水平軸水輪機，利用變槳距機構，提高能量轉化效率，實現最大能量捕獲、低速啟動和換向；水下實時監控系統實現了機組的運行狀況監測和變槳距控制，同時保證了機組安全運行；基于GPRS技術實現了裝置的遠程數據采集與控制；機組的支撐結構采用了浮潛式載體專利技術，可通過注排水實現升沉，便于機組的拖航、移址、回收及機組的維護保養。