大学物理实验--光的力学效应系列实验
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光电效应测量普朗克常量实验报告引言:光电效应是20世纪初物理学上的一大发现,这一现象被广泛应用于工业和科学研究中。
实验的目的是通过实验测量普朗克常量(h)。
普朗克常量是量子力学中最重要的常量之一,它是描述微观物理现象的基础。
实验原理:光电效应是指当金属表面受到光的照射时,金属表面上的自由电子可以被激发出来。
这种现象可以用经典物理学和量子力学来解释。
根据经典物理学,当光照射一个金属表面时,光子(光的波动粒子性质)会“撞击”金属表面上的电子,给它们提供一定的能量,如果这些电子获得的能量大于金属的解离能,那么它们就可以脱离金属表面成为自由电子。
而从量子力学的角度看,光子具有一定的能量和波长,对于金属来说,只有能量大于它的等效电离能才能将电子脱离金属表面,且脱离电子的动能与光子的能量差相等。
根据这两种解释,在光照射下,从金属表面脱离的电子数随着入射光的强度和频率而改变。
在实验中,可以通过改变光的频率来控制金属表面上脱离的电子数,进而测量普朗克常量。
另外,测量光电子的动能也是实验的重要指标之一。
实验器材:实验器材主要包括:汞灯、透镜、绿色滤波片(546 nm)和金属片。
在实验的过程中,我们需要依次将汞灯、透镜和绿色滤波片固定在一起,形成一个光源,将金属片放在光源前方,这样当光照射在金属片上时,就可以观察到光电子的逸出现象。
并使用一个数据采集器来测量电压和电流的变化,并通过计算来推导出普朗克常量。
实验步骤:1.首先将汞灯、透镜和绿色滤波片按照实验要求固定在一起,形成一个光源,在不同的电压下调整汞灯的强度,保证光线对金属片的照射强度在合适的范围内。
2.将金属片放置在光源前方,调整金属片的位置,使得光照射在金属片的表面上。
在不同的电压下,记录金属片释放出的光电子电流的变化情况。
3.保持光源的强度和金属片的位置不变,更换不同颜色的滤波片(即不同的波长),测量在不同波长下金属片释放出的光电子电流的变化情况。
4.通过分析实验数据,计算出光子的能量和波长,并推导出普朗克常量的数值。
光的自旋角动量产生的力学效应李银妹中国科学技术大学物理系1.引言:光具能量和动量,光的动量包括线性动量和角动量[1]。
携带有角动量的光束与物体相互作用,就可能有角动量的交换,这时物体就受到一个力矩的作用,只要这力矩大于作用在物体上的其它阻力矩,就会使物体产生旋转运动。
光的角动量包括轨道角动量和自旋角动量。
光的轨道角动量与光场的特定空间分布相联系,自旋角动量则取决于光束的偏振状态。
光束的偏振状态不同,光子的平均自旋角动量就不同。
也就是说,光束携带的自旋角动量的大小和方向取决于光束的偏振状态。
光束的偏振态发生了改变,意味着它所携带的自旋角动量有了变化。
一束携带有自旋角动量的光束与物体相互作用,光束的偏振态可能发生变化,相应的角动量也就发生了变化,根据角动量守恒定律,物体的角动量也要同时发生变化,这将导致有一个力矩作用在物体上,使它发生旋转。
这种基于自旋角动量的交换或传递实现的光致旋转,既与入射光的偏振状态有关,也与物体微粒的光学性质有关。
光致旋转是实现微机械马达的有效手段,光致微机械马达可以避免电磁驱动机械马达的操控空间小、附加零件多等缺点,可发展成为新的马达运动的驱动源。
光致旋转可实现微粒的转动操作,特别是双折射晶体微粒在线偏振光束下的定位现象,加强了对粒子转动的可控性,可能会在生物学领域为寻找特异受体结合位点提供方便。
实现光致旋转的方法已发展有很多,初步展示了光致旋转在微纳科技领域的应用前景。
本实验通过改变入射光的偏振性质来改变它携带的自旋角动量,研究光与双折射晶体粒子相互作用产生的光致旋转效应,观察和测量由自旋角动量引起的扭转力矩的大小,方向以及粒子的旋转速度等力学效应。
使学生对光携带角动量的基本属性和光致旋转现象直观的了解和认识。
2.实验目的1 了解光的自旋角动量产生光致旋转现象的原理2 对光致旋转现象有一直观认识3 掌握光镊的具体调节方法3.实验预备知识1 有力学、光学、量子力学基础2 着重复习五种偏振态的特点及波片的作用3 了解光的自旋角动量及其特点4.实验原理4.1自旋角动量的传递与扭力矩按光的量子理论,光是由光子组成的。
实验五、光电效应测普朗克常量普朗克常量是量子力学当中的一个基本常量,它首先由普朗克在研究黑体辐射问题时提出,其值约为s J h ⋅⨯=-3410626069.6,它可以用光电效应法简单而又较准确地求出。
光电效应是这样一种实验现象,当光照射到金属上时,可能激发出金属中的电子。
激发方式主要表现为以下几个特点:1、光电流与光强成正比2、光电效应存在一个阈值频率(或称截止频率),当入射光的频率低于某一阈值频率时,不论光的强度如何,都没有光电子产生3、光电子的动能与光强无关,与入射光的频率成正比4、光电效应是瞬时效应,一经光线照射,立刻产生光电子(延迟时间不超过910-秒),停止光照,即无光电子产生。
传统的电磁理论无法对这些现象对做出解释。
1905年,爱因斯坦借鉴了普朗克在黑体辐射研究中提出的辐射能量不连续观点,并应用于光辐射,提出了“光量子”概念,建立了光电效应的爱因斯坦方程,从而成功地解释了光电效应的各项基本规律,使人们对光的本性认识有了一个飞跃。
1916年密立根用实验验证了爱因斯坦的上述理论,并精确测量了普朗克常数,证实了爱因斯坦方程。
因光电效应等方面的杰出贡献,爱因斯坦与密立根分别于1921年和1923年获得了诺贝尔奖。
实验目的1、 通过实验理解爱因斯坦的光电子理论,了解光电效应的基本规律;2、 掌握用光电管进行光电效应研究的方法;3、 学习对光电管伏安特性曲线的处理方法、并以测定普朗克常数。
实验仪器GD-3型光电效应实验仪(GD Ⅳ型光电效应实验仪)图1 光电效应实验仪实验原理1、 光电效应理论:爱因斯坦认为光在传播时其能量是量子化的,其能量的量子称为光子,每个光子的能量正比于其频率,比例系数为普朗克常量,在与金属中的电子相互作用时,只表现为单个光子:h εν= (1)212h mv W ν=+ (2) 上式称为光电效应的爱因斯坦方程,其中的W 为金属对逃逸电子的束缚作用所作的功,对特定种类的金属来说,是常数。
基础物理实验-光电效应法测定普朗克常数
光电效应法测定普朗克常数是一项基础物理实验,是通过研究光电效应来测定普朗克常数(符号为h)的一种方式。
普朗克常数是物理定律中一个重要的常数,它影响到热力学、光学等物理现象。
其值与许多量子现象有关,因此普朗克常数的准确的测定具有很重要的意义。
光电效应法测定普朗克常数有两种方法:第一种是爱因斯坦-ヒル方法,第二种是思廉斯-威尔逊方法。
爱因斯坦-ヒル方法主要是测定半导体中发生光电效应时,所放射或吸收光子与电子电荷之间的关系。
思廉斯-威尔逊方法是研究普朗克常数在发生激光光电效应中及电子电荷与激光能量所关联的关系。
爱因斯坦-ヒル方法测定普朗克常数的具体实验操作是:测量铋基半导体片材,将研磨涂硅好的片材压入Si的夹头,然后将夹头底座接入电路中,成为一个封闭的系统;然后将强光源聚焦于夹头和片材之间,激发半导体材料,使它发射出电子,接着将其能谱绘制出来;最后根据电荷量分子和光子能量的关系求得普朗克常数的值。
思廉斯-威尔逊方法的实验过程是:首先构造一个电路,电路中要有激光源、金属晶体和放大器等元件;然后将一定能量的光束输出,激发金属晶体,使它产生电离;接着通过放大器将电离电荷数目设定为有限数量,最后通过积分器计算积分,得到普朗克常数的大小。
有了以上两个方法,人们便可以精确测定普朗克常数,并利用该方法进行其他实验中也会经常用到该常数的计算。
由此可见光电效应法测定普朗克常数的重要性。
通过本次实验学习,可以充分体现出基础物理实验中的实用性,使我们能够仔细学习其核心内容,深入理解并巩固学习结果。
法拉第效应实验报告法拉第效应【摘要】实验利⽤励磁电流产⽣磁场,⾸先测量磁场和励磁电流之间的关系,利⽤磁场和励磁电流之间的线性关系,⽤电流表征磁场的⼤⼩,⽤消光的⽅法测定ZF6样品的旋光⾓和磁场的关系,⽤倍频法测量MR3样品的旋光⾓和磁场的关系。
最后让偏振光分别两次通过MR3样品和糖⽔,区分⾃然旋光和法拉第旋光,验证法拉第旋光的⾮互易性。
关键词:法拉第旋光、旋光⾓、倍频法、消光法。
引⾔法拉第效应1845年由法拉第发现。
法拉第效应可⽤于混合碳⽔化合物成分分析和分⼦结构研究。
近年来在激光技术中这⼀效应被利⽤来制作光隔离器和红外调制器。
由于法拉第效应的其他性质,他还有其他更多的应⽤。
法拉第效应可⽤来分析碳氢化合物,因每种碳氢化合物有各⾃的磁致旋光特性;在光谱研究中,可借以得到关于激发能级的有关知识;在激光技术中可⽤来隔离反射光,也可作为调制光波的⼿段。
法拉第旋光在强磁场下具有⾮互易性,这种⾮互易的本质在微波和光的通信中是很重要的。
许多微波、光的隔离器、环⾏器、开关就是⽤旋转⾓⼤的磁性材料制作的。
原理当线偏振光穿过介质时,若在介质中加⼀平⾏于光的传播⽅向的磁场,则光的振动⾯将发⽣旋转,这种磁致旋光现象是1845年由法拉第⾸先发现的,故称为法拉第效应。
振动⾯转过的⾓度称为法拉第效应旋光⾓。
实验发现θ=VBL (1)其中θ为法拉第效应旋光⾓;L为介质的厚度;B为平⾏与光传播⽅向的磁感强度分量;V称为费尔德(Verdet)常数。
⼀般约定,当光的旋转⽅向与产⽣磁场的电流的⽅向⼀致时,称法拉第旋转是左旋,v>0;反之则叫右旋,v<0。
法拉第效应与⾃然旋光不⼀样,不具备⼀般的光学过程可逆,对于给定的物质,旋转的⽅向只由磁场的⽅向决定,和光的传播⽅向⽆关,这叫做法拉第效应的“旋光⾮互易性”。
1.法拉第效应的原理⼀束平⾏于磁场⽅向传播的平⾯偏振光(表⽰电场强度⽮量),可以看着是两束等幅的左旋和右旋圆偏振光的叠加,不加外磁场时,他们通过距离为的介质后,由于介质对他们具有相同的折射率和传播速度,所以他们产⽣的相位移相同,不发⽣偏转;当有外磁场时,由于磁场使物质的光学性质改变,这两束光具有不同的折射率和传播速度,产⽣不同的相位移:(2)(3)其中和分别为左旋和右旋圆偏振光的相位;和分别为左旋和右旋圆偏振光在介质中的折射率;为真空中的波长。
大学物理_物理光学(二)引言概述:物理光学是大学物理课程中的一门重要分支,研究光的传播、干涉、衍射、偏振等现象,深入探讨光的波动性质。
本文将从五个大点出发,分别阐述物理光学的相关理论和实践应用。
1. 光的干涉现象:- 介绍光的干涉现象,包括两束光的干涉、干涉条纹的形成等。
- 讨论干涉的条件和原理,如杨氏双缝实验、牛顿环实验等。
- 解析干涉的应用,例如干涉仪的工作原理和干涉测量技术。
2. 光的衍射现象:- 解释光的衍射现象,包括单缝衍射、双缝衍射等。
- 探讨衍射的内容和原理,如惠更斯-菲涅尔原理等。
- 探索衍射的应用,例如衍射光栅的工作原理和衍射光谱仪的使用方法等。
3. 光和波的偏振:- 介绍光和波的偏振现象,以及光的偏振方式。
- 阐述偏振光的性质和产生机制,如马吕斯定律等。
- 探讨偏振光的应用,例如偏振片的使用和偏光显微镜的工作原理等。
4. 光的相干性和激光:- 讲解光的相干性,如相干长度和相干时间等概念。
- 探讨激光,包括激光的产生原理和特性,如激光的单色性和定向性等。
- 分析激光的应用,例如激光器的工作原理和激光在通信和医学领域的应用等。
5. 光的散射和色散:- 介绍光的散射现象,如瑞利散射和弗伦耳散射等。
- 阐述色散现象,包括光的色散和物质的色散。
- 探讨散射和色散的应用,例如大气散射对天空颜色的影响和光谱分析等。
总结:物理光学是探究光波动性质的重要学科,它涉及光的干涉、衍射、偏振、相干性、激光、散射和色散等多个方面。
本文通过概述以上五个大点,详细介绍了物理光学的相关理论和实践应用,希望能够对读者对物理光学理解有所助益。
摘要:重温密里根经典实验,深入理解大师所用的基本实验方法,借鉴学习密里根采用宏观力学模式揭示微观离子的量子本性的物理构想,精湛的实验设计和严谨的科学作风,从而更好地提高我们的素质和能力。
关键词:密里根光电效应普朗克常量基本电荷光电效应实验油滴实验实验设计构思方法创新引言:美国物理学家密里根首先设计并完成的光电效应实验和密里根油滴实验,在近代物理发展史上被认为是物理实验学上的一个光辉典范,密里根以巧妙的实验精湛的技术,无可辩驳的实验证实了普朗克常量和任何带电体所带的电荷都是某一小电荷基本电荷的整数倍及基本电荷的数值密立根,R.A.(Robert Andrews Millikan 1868~1953) 美国物理学家。
1868年3月22日生于伊利诺伊州的莫里森。
1887年入奥伯林大学,读完二年级时,被聘任为初等物理班的教员,从此便致力于物理学。
1891年他大学毕业后,继续担任初等物理班的讲课;A.A迈克耳孙在实验中的精湛技术,M.I.普平在讲课中强调熟练的教学手段,都对他的影响很大。
1895年,他获得博士学位后留学欧洲,听过J.-H.庞加莱、M.普朗克等的讲课。
1896年回国任教于芝加哥大学。
由于教学成绩优异,第二年就升任副教授。
1896年至1921年曾先后在芝加哥大学担任物理学的助理教授、副教授和教授。
19 21年应聘到加利福尼亚理工学院担任物理实验室主任并主持学院的行政委员会,一直工作到40年代。
1916年他还兼任国家研究委员会主席,1928年兼任美国科学进展协会会长。
1953年12月19日在加利福尼亚的帕萨迪纳逝世。
密立根的两个实验深深的影响了近代物理学的进程,下面就两个实验分别作出介绍。
一对光电效应的实验研究1905年,爱因斯坦在普朗克能量子的启发下,提出了光量子的概念,并成功解释了光电效应。
接着,密立根对光电效应进行了10年左右的研究,于1916年发表论文证实了爱因斯坦的正确性,并精确测出了普朗克常量。
光的力学效应-系列实验主要内容 (1)一光的力学效应-历史与未来 (2)二光镊技术 (4)三创建光的力学效应教学实验的意义 (14)四光的线性动量实验 (16)五实验小结 (24)六结束语 (24)主要内容光的力学效应?光有力量吗?光子与物体的相互作用光携带有能量和动量(线性动量和角动量),光与物体相互作用时彼此交换能量和动量.光子能量:υhE=光子动量:λ/hP=光的动量是光的基本属性之一。
光与人类生活的关系非常密切,伴随科学的发展和人类文明的进步,人们对光的认识也越来越深入。
光与物质相互作用—光的效应光的效应:在光的作用下,物体宏观上产生的各种现象光的热学效应:光与物体相互作用时物体的温度发生变化.—常见现象光的力学效应:光与物质间交换动量,使受光照射的物体获得一个力或力矩,物体发生位移,速度和角度的变化. —难以察觉(光电效应,磁光效应,光化学效应, …)本讲光的力学效应主要内容安排:一. 光的力学效应-历史与未来1. 光-动量-光压-力2. 普通光和激光的力学效应3. 激光的力学效应 (微观,界观,宏观)4.光镊--光的力学效应的典型二. 光镊技术1. 原理-单光束梯度力光阱2. 特点和功能3. 应用列举三.创建光的力学效应系列实验的意义1. 线性动量2. 角动量四.光的线性动量实验1. 实验预习和基础2. 实验内容五.结束语一. 光的力学效应-历史与未来光---动量--- 光压---力1616年开普勒---提出光压的概念从光的粒子性观念出发---具有一定动量的光子入射到物体上时无论是被吸收或反射,光子的动量都会发生变化,因而必然会有力作用在物体上,这种作用力我们通常称为光压。
康普顿效应历史上,康普顿效应是光子学说的重要实验依据,也是光子具有动量的直接证明。
典型的例子有X光的康普顿散射。
1923年美国物理学家康普顿在研究X射线光子与自由电子之间的弹性碰撞,解释了实验观察到的各种现象。
在这一弹性碰撞过程中,光子与电子相互作用,不仅要遵循能量守恒定律,而且要遵循动量守恒定律。
光子具有动量,这在一些研究物质微观过程中起着重要的作用。
为什么我们感受不到光的压力?单个光子动量很小:λ~/27⋅10=-smkmhP/烈日:1达因/平方米是标准大气压的亿万分之一普通光源的力学效应微乎其微!光子密度低,方向性差!实验观测和测量极其困难!1960年激光问世:-----高的光子流密度的激光束方向性好,高亮度光的力学效应能够得到充分展示10mw的 He-Ne 激光,亮度是太阳的一万倍!会聚光束的焦点处 1 微米小球受到的力可达10-6牛顿。
光的力学效应研究进入了一个全新的时代!光的力学效应的应用:1 光与微观粒子的相互作用原子的激光冷却和捕陷---1997年诺贝尔物理学奖S. 朱棣文 C,C,达诺基 W,D,菲利浦斯玻色-爱因斯坦凝聚的研究---2001年诺贝尔物理学奖C.E.维曼 E.A.康奈尔 W.克特勒2 光的宏观力学效应世界上最大的功率和能量密度:激光输出脉冲功率已经超过1016w;聚焦强度达8×1013ν/cm2;可产生亿度以上的高温, 能焊接、加工和切割最难熔的材料光压-世界上最高的压强:相应的电场强度可达 1021w/cm2;相应的光压时达 3×1011 大气压3.光与微小的宏观粒子的相互作用光镊 -单光束梯度力光阱1986 A.Ashkin 使用高度会聚光束产生的非均匀光场,造成梯度力势阱光镊诞生了!光镊是什么?光镊 -- Optical tweezers用光做的镊子?光镊如何抓取物体?光镊力有多大?光镊的力学效应的应用?二. 光镊技术1 原理2 特点3 功能4 应用烟草细胞在光镊的操控下定向运动光镊的原理梯度力光阱原理n>n1-小球/液体的折射率一对典型的光线a和b经折射后产生力Fa和Fb,其矢量和F是指向焦点f 处,当小球的球心O和焦点f 间有偏离时,Fa和Fb的,合力F总是使小球趋向焦点f处,力F是回复力。
只有光场的梯度大到能保证焦点附近的梯度力大于散射力时才能形成一个三维光学势阱而稳定地捕获微。
光镊操控1微米粒子光镊–光陷阱—光镊操控微粒的现象尤如宇宙黑洞或吸尘器将微粒吸入无底的深渊。
阱域、阱深和阱力对于微小的粒子/细胞,几十纳米-几十微米,光的力学效应还是非常大的。
可以明显看到光阱周边的粒子以很快的速度/加速度坠入阱中被囚禁,操控的速度相当的快。
光镊—基本操控方法光镊操纵微粒的尺度:纳米-微米光镊力有多大 ?)10()10(1215---pN fN1 fN/人×60亿 -- 1根发丝 ---细胞,单分子间的相互作用力传递微小力的使者 --微小力的探针!光镊---一种特殊的光场形成的光势阱, 它是用光形成的镊子!光镊具有机械镊子抓取物体的功能,是类比机械镊子形象的称呼。
光镊/光学镊子/光学势阱/ 单光学梯度力势阱 光镊的特点研究个体行为的工具!!!应用都是基于对单个微粒的捕获与操控。
自然界,一切宏观现象都是大量个体行为的群体效应,因此,解释宏观自然现象就需要获取单个微粒个体行为信息。
能够实施对单个微粒的操控正是研究个体行为的首要条件。
对单个活体生物以非接触的遥控方式,实施无损无菌操控;实时动态跟踪、进行微小力的测量。
生命科学家可以挑选所需要的特定活细胞来观察它的个体行为,研究特定的细胞间相互作用的基本过程。
光镊提供了对生命活动的基本过程的研究所具有的高度选择性是传统研究方法不可比拟的。
光具有的穿透特性,使得光镊有‘隔墙取物’之功能。
即光镊可以无阻挡越过屏障,穿过透明封闭系统的表层(细胞膜)操控其内部微粒(细胞器),也可以透过封闭的样品池的外壁,操控池内微粒,实现真正的无菌操作。
机械镊子望尘莫及!光镊操控的可视性。
光镊使细胞悬浮于液体中所指定的位置,其四周没有遮挡,完全暴露在我们视野中,研究者提供了极大的方便。
光镊系统实时显示,完整保留活体细胞和大分子生命活动,能反应体系作用过程的特性是其它方法所不具备的。
光镊是微小力的探针,类似弹簧。
光镊能够操控粒子,实际上是光镊向微粒施加了作用力。
光镊能实时感应微小的负荷(fN),是极其灵敏的力传感器。
光镊是揭示生命过程中物质输运、能量转换和信息传递规律的研究工具。
光镊的应用:生命科学--操控,动力学研究解读生命运动规律微纳器件--操控,排布,组装,表征新材料和功能器件制造分散体系--微粒间相互作用宏观现象的微观机理探索光力学教学—线性动量,角动量认知光的基本属性光镊应用—生物大分子的动力学研究生命过程—运动—力运动-----位移/速度,-----力,大小/方向,-----结合/分离-----相互作用特性-----结构和功能力学量是表征生命过程的重要参量!单分子水平上探索生命运动的规律!国际前沿发展趋势光镊技术更多的是用于研究生物大分子,十几年来已突破了许多“禁区”;人类首次实际测量到由化学能转变成机械能的原动力—肌肉运动的原始动力过程--驱动蛋白分子吸收一个ATP能量后的分布运动状态,运动步长为8纳米。
国际研究成果举例Nature 生物大分子精细操作双光镊对肌动蛋白进行打结。
Science 光镊控制粘有肌动蛋白的小球接触微管,研究其运动特性光镊研究DNA折叠动力学过程研究光镊研究DNA的缩合及解开光镊已成为研究DNA动力学的不可或缺的工具光镊的应用研究/中国科学技术大学科大细胞膜弹性的测量光镊牵拉血红细胞膜/形状由椭圆变成橄榄型单细胞融合烟草细胞原生质体的融合光镊操控单细胞融合实验方法光镊分选单条染色体水稻细胞 --- 荧光标记 ---- 细胞残核 --- 条染色体群光镊操控单粒子微米粒子稳定的空间排布48个2微米聚苯乙烯小球组合而成光镊在三维空间排布微粒分散体系中微粒的聚集通常都是随机的。
用逐个操控单个粒子的方法。
按设定要求排布出具有稳定空间结构的粒子聚集体。
纳微器件,微机械,生物器件的组装和表征建立了光镊研究单分子力学行为的实验方法三. 创建光的力学效应教学实验的意义1.光的动量是光的基本属性之一---认知光的基本属性2.光的力学效应及其应用是当今科学研究的前沿问题,是多学科交叉的基础3.填补教学空白光的力学效应实验的历史回顾1616年开普勒提出光压的概念1873年麦克斯韦用电磁波的理论证明了光压的存在,具体计算了光的压力。
1895年光压的实验证明列别捷夫扭秤实验装置创建光的力学效应实验的意义普通光源-光的力学性质的研究受到限制。
历史以来物理教科书上对光子的动量这一重要属性仅作简略的知识介绍。
从对光的认知和物理教学体系来讲这是一个非常大的缺憾,是知识的空白点。
光镊是光的力学效应的典范光镊是利用光与物质相互作用时产生的力学效应这一原理而实现的。
光镊的发明为直观生动地演示光的力学效应提供了极好的手段。
作者基于863科研成果,利用光镊技术1999年首次开设了直观演示和测量光的力学效应的实验。
开展光的力学效应的教学目的:完善知识结构培养符合时代需要的人才科学技术发展的需要普及和掌握新技术物理学领域—理解光的力学效应对光的本质的认知和研究非物理学领域—了解光镊技术和特点学习光镊仪器的操作和使用开拓光镊技术的应用传播知识,宣传新技术,促进科学技术发展!四光的线性动量实验实验目的:加深对光具有动量基本属性的认识,感知光的力学效应,了解光镊技术。
(预备知识,实验预习和预习效果检查)实验的特殊性—如何进入角色一.实验装置二.实验内容三. 思考题--四. 附录实验预习和准备实验基础:光学,显微镜的使用,首先阅读实验讲义,理解实验目的和原理;了解光学微操作仪的功能和仪器的操作要领,希望在具体的实验研究工作中注意掌握操作要领。
在实验中要用心感受光镊的力学效应,仔细观察实验现象, 体会显微操作技巧,领略光镊技术巧夺天工之神奇,将有助于你把握光镊技术和顺利完成实验。
实验前的心理准备光镊微操作仪是用于对微小的宏观粒子进行操控的设备.一个人眼看不见的细胞通过光学放大呈现在我们眼前,本实验带领我们进入一个未知的微观世界!我们要用光镊来搬运这些微小的细胞,希望它们能够按照我们的意志运动,我们必须具备操控精度达微米级的能力。
操作是极其精致的!实验具有挑战性!微米级的操控需要良好的稳定环境,工作时请不要磕碰防震台,心静手稳,动作轻巧。
用你的智慧和心灵把握光镊这个无形的机械手,你将能够自如的遨游在微观世界!光镊操控的原理和方法操控物体并使之运动---具备能够产生相对的运动的条件本实验设计:光镊静止,光镊操控细胞所在环境运动光捕获方法: 显微镜平台以速度V带动样品池运动,被光镊捕获的粒子与环境产生相对运动显微镜平台光镊力的测量原理和方法流体力学方法Stokes公式:=Fπηυ6R其中η为液体粘滞系数,R为微粒的半径,当速度增加到Vmax时,细胞将脱离光镊的束缚离开光阱,此Vmax为细胞的逃逸速度。