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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?？臻g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

成果概況 恒側力游標尺專利產品（專利號：ZL200520078611.4）主要用于長度尺寸測量。其游標 尺由鎖定和活動兩部分構成，主尺與游標尺之間采用能預緊的滾動副連接，不存在任何配合 間隙，測量壓力保持恒定。顯示方式有游標刻線顯示和數字顯示兩種，產品型式有游標卡尺、 游標高度尺、游標深度尺以及一些專用測量裝置（如圓弧半徑游標卡尺）等。 主要特點 1．主尺與游標尺之間無間隙配合，消除了游標尺因不符合阿貝造成的誤差，因而測量 精度高； 2．恒定測量力設計，有效地減少了測量過程中隨機誤差因素的影響，重復測量精度穩 定； 3．結構簡單、價格便宜、方便實用； 4．數字顯示方式設有遠程通信接口，可以方便的實現數據通信與控制。 技術參數 量 程：① 卡 尺 0～125mm； 0～150mm； 0～200mm； 0～300mm； ② 高度尺 0～200mm； 0～300mm； 0～400mm； 0～500mm； 0～800mm; 0～1000mm； ③ 深度尺 0～200mm； 0～300mm； 0～400mm； 0～500mm； 0～800mm; 0～1000mm； 分 辨 率：①數顯 0.01mm； ②刻線 0.02mm 通信方式：RS232 市場前景 游標尺屬于精密量具，廣泛應用于國民經濟的各行各業，市場需求十分廣闊。社會效益 和經濟效益顯著

技術基礎： （1）在系統終端設備方面，完成了整套樣機的功能性設計，并進行了初期用戶實驗，效果良好，同時也在產品原理和形態上進行了創新：將傳統磁控式健身車更改為電磁控方式，實現阻力實時可調，同時使得阻力調控范圍更大； （2）在恒功率控制方面，通過PID控制算法調節發電機負載端電壓，解決了心肺耐力測試中要求人體輸出功率恒定的技術難題，確保了心肺耐力測試結果的準確性； （3）在心肺耐力測試方法方面，提出了一種二級間接測試方法，在智能化健身車平臺上實施遞增負荷試驗方案并實測運動心率，根據最后兩級負荷的測試結果建立運動強度與運動心率的預測評估模型，預測受試者最大心率下對應的最大運動強度，以此作為受試者心肺耐力的評價指標。 市場分析： 心肺功能泛指由循環系統通過肺呼吸和心臟活動推動血液循環向機體輸送氧氣和營養物質的能力。心肺耐力表征人體持續身體活動的能力，其體現人體在一定運動強度下的心肺功能能力，被認為是健康體適能評價指標體系中最重要的指標之一。 由于靜態生活方式的增加、體力活動的減少，我國各年齡段人群的心肺耐力均呈下降趨勢。早在2005年出版的《中國學生體質與健康調查報告》中就有提到，在2005年之前的20年里，所有年齡、性別組的學生耐力水平均呈下降趨勢，后10年的降幅更為明顯。 進入工業化社會以來，要求體力活動的工作形式日趨減少，久坐不動的生活方式是導致心肺耐力下降最重要的因素。然而，當前關于大眾健康領域心肺耐力的研究及其普及程度仍無法滿足迫切的應用需求。除去參與競技體育的運動員或運動學研究專家，人們對心肺耐力的了解甚微，對基于心肺耐力的訓練方法更是知之甚少，而且當前并沒有一種普適大眾的、準確有效的、操作簡便的且價格低廉的心肺耐力測量和訓練的設備。 因而，針對集心肺耐力測量、評價和訓練相關的一整套檢測干預服務系統的建立擁有廣闊的前景。一方面，為普通大眾提供了解心肺耐力的平臺，彌補適合大眾群體的心肺耐力檢測和訓練設備的空缺。另一方面，為提升全民體能素質提供了良好的平臺和科學化的指導。 社會經濟效益： 本項目成果為高端家用智能健身設備，預期年銷3000臺以上，新增銷售1000萬元以上。項目成果涉及健康服務業、信息服務業等戰略性新興產業，設計思想符合國際主流的健康管理原則，核心技術擁有完全自主知識產權，服務模式創新性強，目標產品與服務的市場需求迫切、受眾人數龐大，具有良好的經濟與社會效益前景。