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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

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本成果來自國家科技計劃項目，獲國家發明專利授權。該發明獲得的光控油水浸潤性可逆轉換的SiO2/TiO2復合涂層在功能納米界面材料研究領域具有重要意義。這項研究成果在基因傳輸、無損失液體輸送、微流體、生物芯片、藥物緩釋、石油化工、建筑材料等領域具有極為廣闊的應用前景。

  距離的高精度實時測量在現代工業的各個領域中的應用越來越廣,工件的表面輪廓目標物體的相對位置、形狀描述等都離不開距離的高精度測量,非接觸、小型化、數字化、智能化成為距離測量系統發展的趨勢。隨著數字信號處理器(DSP)功能越來越強,光電耦合器CCD的日益普及,使符合實際工業生產要求的非接觸高精度在線距離測量系統的研制成為可能。    技術原理與工藝流程:    光學三角法檢測技術。光學三角法的測量原理就是使發光元件所發出的光束照射在被測物體表面上并被反射,部分反射光成像在位置敏感元件表面上(如CCD,PSD等),通過檢測光斑在敏感表面上的位置,由幾何關系即可計算出被測物體的距離。這類位移測量儀的基本組成是激光器、物鏡、光電接收器、信號處理及測量顯示系統。    圖像中心位置的識別算法。這是非接觸測量技術中的關鍵技術,當激光照射在被測物體表面散射,經透鏡會聚在cCD表面成像,所成像的模擬信號經過模擬數字轉換器(AD)被轉換為數字信號處理器可以處理的數字信號后,要經過圖像中心位置識別算法的處理確定所成像的中心點位置,根據激光三角法原理,由所成像的中心點位置就可以求出相應的被測量物體的距離信息。    為了保證系統可靠性和提高測量精度,用查表與細分相結合的方法根據線性CCD上像點的位置確定目標物體的距離。    主要技術性能指標：    測量范圍:50mm；    測量儀與被測物體距離:80mm；    測量精度:在全部測量范圍內,不小于01mm；    分辨率:25微米；    測量頻率:1KH    技術水平及用途：    在工業生產中有很多生產指標和工藝參數要實現測量和控制,非接觸距離測量可以為生產的調度指揮和工藝參數的監測提供準確、可靠、快捷的信息,是一種應用范圍很廣和非常有潛力的測量技術。    應用行業:1.教育2制造業

主要功能：1. 無感體征監測通過UWB雷達及多光譜相機即可實現較為準確的體溫心率呼吸血壓等參數，患者無需任何穿戴傳感器。多終端數據集成顯示，提高患者就診體驗。2. 輔助手環條件允許的情況下還可佩戴手環輔助其他模塊測量體征，內置定位芯片，第一時間掌握病人位置，可通過手環與AI語音助理進行交互。3. 意外預判多光譜相機和其他部件通過綜合參數檢測到用戶姿態異常、體征異常時，預警可能出現的意外與急癥4. 智能輔助診斷全病癥知識圖譜科學輔助診斷、指導用藥