激光衍射法测量表面张力和表面压

实验上实现了低频液体表面波的激光衍射,提出了激光衍射法测量液体表面张力和表面压。当激光斜入射到几百赫兹液体表面波上,观察到反射光形成稳定的、清晰的衍射光斑。理论上导出了衍射光斑的角宽度和表面波波长的解析关系,实验上验证了液体表面波的色散关系,计算了蒸馏水的表面张力和蒸馏水中加入不溶性表面活性剂———“苯”单分子膜的表面压。根据其机理,建立起一种实时、非接触测量液体表面张力和表面压的实用方法。     

激光衍射法测量液体薄膜厚度的研究

为了测量厚度小于0.5mm不溶性液体薄膜的厚度,采用激光衍射法验证了液体薄膜的色散关系,并根据其机理,建立起一种实时、非接触的测量不溶性液体薄膜厚度的方法,测得了薄膜的厚度。结果表明,实验值与理论十分吻合。     

低频液体表面波衍射条纹的不对称性

为了对低频液体表面波衍射条纹强度及位置进行分析,用低频信号发生器驱动振子,产生稳定的液体表面波,一束激光照射液面,表面波对光形成了位相型光栅,产生了清晰的衍射图样.过中心沿水平方向对衍射图样进行线性扫描,得到了衍射条纹强度随位置的变化曲线及各级衍射条纹的中心位置及强度值,发现了衍射条纹强度及位置具有明显的不对称分布.理论上给出了衍射条纹强度与表面波之间的关系,并且对衍射条纹位置的近似条件及半角宽度进行分析,分别解释了在斜入射的情况下衍射条纹位置及强度的不对称分布.理论上推导出在垂直入射的情况下,衍射条纹的位置及强度是对称分布的.理论与实验结果比较吻合.     

可调相位型液体表面波衍射光栅效应的研究

为了研究可调相位型液体表面波光栅的衍射效应,采用低频信号发生器驱动振子、激发产生液体表面波的实验方法,得到了清晰、稳定的衍射图样,观察到衍射条纹间距随着液体表面波频率的改变而改变.并且在特定频率输出条件下,改变表面波振幅,可以得到衍射条纹的缺级现象.根据物理光学理论,周期性振动的表面波可以视作为一相位型光栅,对入射光进...     

光衍射法测量低频液体表面波衰减系数

为了对低频液体表面波的衰减系数进行测量,利用液体表面波的光衍射方法,得到了稳定、清晰的衍射图样,并发现了衍射条纹强度分布与光斑入射点位置有关。对此进行了理论分析,得到了衍射条纹强度分布与液体表面波振幅之间的解析关系式以及表面波振幅随距离变化的实验数据。结果表明,可以根据衍射条纹的强度分布来测量液体表面波的衰减系数,与经典流体力学理论相比较,符合较好。这一结果对测量液体的物理参量是有帮助的。     

激光衍射法测量表面波的衰减系数与频率的关系

对于频率为几百赫兹的液体表面波,实验上观察到稳定、清晰、反衬度非常高的衍射图样.理论上得到了衍射条纹间距、表面波波矢量与衰减系数之间的解析关系,并建立了表面波衰减特性的检测方法和实验装置.观察到表面波的衰减效应及衰减系数的色散效应,结果表明衰减系数随频率几乎成线性关系,与理论值吻合.     

激光衍射法测量液体粘滞系数

对频率为几百赫兹的低频液体表面波,当激光束照射在表面波上,可以产生清晰的光衍射效应.基于这种低频液体表面波的光衍射效应,提出了一种测量液体粘滞系数的光学方法.理论上导出了粘滞系数与表面波衰减系数和表面波波矢量之间的解析关系,进一步给出表面波衰减系数和波矢量与衍射图样的关系;实验上给出了测量装置,观察到高清晰稳定的液体表面波衍射条纹,衍射图样随表面波传播距离的变化,衍射条纹强度随表面波传播距离的变化,得到了表面波衰减曲线,最后测得水的粘滞系数为(0.746±0.0195)×10-3N*m/s2,与传统的毛细管法相比,本方法具有实时、无损、非接触的优点.     

声表面波的衍射分析

从声表面波(SAW)满足的标量波动方程出发,根据傅里叶变换分析了各向异性晶体中SAW衍射场分布,在此基础上利用数值积分的方法计算出了衍射场分布的理论曲线。实验上进行了验证,二者分布基本一致。     

低频液体表面波的光衍射及衰减特性的研究

为了研究液体表面波的衰减特性,采用激光衍射法,对液体表面波的振幅和传播距离之间的关系进行了实验取证和理论分析.实验结果表明,液体表面波的振幅随传播距离的增大而按指数型规律减小,并具有明显的色散效应,衰减系数液体表面波的随频率线性增大.这一结果对液体表面波的检测和应用是有价值的.     

基于激光衍射的液体物性参数测量实验装置研制

液体毛细波的波矢和振幅反映了液体的表面张力以及粘滞特性,将表面波等效为反射型光栅,其波矢和振幅可通过一束激光的衍射信号测得,从而得到液体的表面张力系数和粘滞系数。基于此原理,文中搭建了光学测量液体表面张力系数和粘滞系数的实验教学装置。装置通过引入频率可调的机械振子以及PID(proportion integral differential)温控模块,实现了变参数测量;对衍射光斑信号使用了边缘探测和类“质心”算法以确定光斑的中心位置和光斑强度,测量了不同温度的水以及不同浓度的酒精的表面张力系数和粘滞系数,验证了实验装置的精确性,表明该装置适合于实验教学推广。     

研究液体表面特性的激光动态光散射系统

本文介绍了我们已建立的用微机控制的激光散射实验系统,并用已知常规液体及低介面张力的二相微乳体系样品测量,实验结果与预期相符。     

基于激光多普勒效应的液体表面波探测研究

为了对低频液体表面波的频率和振幅进行测量,利用多普勒相干测速的工作原理,提出了一种液体表面散射激光与参考光相干涉的检测方法。对此进行了理论分析,得到了多普勒频移与液体表面波振幅之间的解析关系式,并利用贝塞尔函数分析了频谱分析图中解调出低频液体表面波频率的可行性,设计并实现了一套液体表面波多普勒相干检测的实验装置。结果表明,能够实时准确探测10Hz～40Hz的液体表面波参量,该方法为低频液体表面波的探测提供了新思路。     

低频液体表面波特性研究

对于频率为几十赫兹的液体表面波,在反射光区域观察看到了清晰、稳定的干涉图样,给出了反射光强度包络的表达式,由此可以确定表面波的波形及各参数关系.进-步得到表面波动态表面张力、波速随频率变化关系图及波速随波长的变化关系图.     

表面张力对空泡脉动特性影响的实验研究

采用光偏转(OBD)测试系统对不同表面张力液体中激光空泡脉动特性进行了实验研究,探测了不同表面张力液体中空泡前2次脉动的全过程,分析了液体表面张力变化对空泡脉动特性的影响。结果表明:表面张力延缓了空泡的膨胀过程,加速了空泡的收缩,缩短了空泡脉动周期;表面张力越大,空泡对应的最大泡半径越小而收缩所能达到的最小泡半径亦越小;表面张力加强了空泡泡能的损失。     

严格耦合波方法计算立体正弦光栅衍射效率

为了研究振幅型光栅的衍射效率,运用严格耦合波方法建立立体正弦透射光栅的计算模型。用Matlab软件编程计算衍射效率,并模拟了光栅层附近区域内的光场振幅和相位分布。计算结果表明模型衍射效率与平面的正弦型光栅有差别,其与周期,光栅厚度相关;在一定条件下两者非常接近。