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光現(xiàn)象資源箱 型號：QWG1208 ? 實(shí)驗清單： 光在空氣中直線傳播實(shí)驗 面鏡成像觀察實(shí)驗 ? ? ? ? 透鏡成像觀察實(shí)驗 影子觀察實(shí)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?qū)е碌奶荻攘Γ荻攘⑽⒘Ｎ蚬廒宓闹行模灰徊糠质枪庾优c粒子相互作用導(dǎo)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(yuǎn)大于激光波長，可以采用幾何光學(xué)近似模型，光線在微粒經(jīng)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(yuǎn)小于激光波長，微粒在光場中被激發(fā)為偶極子，受到偶極子與強(qiáng)聚焦光場的相互作用力； 相關(guān)內(nèi)容： 動手調(diào)節(jié)光路，利用光鑷捕捉并操控小球； 基于空間光調(diào)制器的光鑷系統(tǒng)，通過研究不同算法從而得到加載在空間光調(diào)制器上的全息圖、更加深入地研究特殊模式光束在光學(xué)微操縱中的應(yīng)用、拓展光鑷與其他學(xué)科交叉的應(yīng)用前景以及對光場偏振態(tài)、相位、振幅的聯(lián)合調(diào)制等等。 應(yīng)用領(lǐng)域： 作為非侵入型的力學(xué)操控系統(tǒng)，光鑷可以應(yīng)用于細(xì)胞生物學(xué)、氣溶膠科學(xué)、物理化學(xué)等交叉學(xué)科的基礎(chǔ)研究，包括細(xì)胞微環(huán)境的改變、形變拉伸、微粒力學(xué)參數(shù)的測量等等。將全息光鑷與圖像識別結(jié)合，可以做到自動捕獲粒子和分揀， 將全息光鑷與光學(xué)顯微鏡相結(jié)合，可以量化細(xì)胞、分子的動力學(xué)特性，在細(xì)胞生物學(xué)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(jīng)過擴(kuò)束后，直徑與空間光調(diào)制器有效區(qū)域的短邊直徑相等，擴(kuò)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(zhuǎn)線偏光角度，使之工作在相位模式下，空間光調(diào)制器的入射角控制在在 5°以內(nèi)。 經(jīng)過空間光調(diào)制器反射的光經(jīng)過由兩個傅里葉透鏡組成的縮束系統(tǒng)，該系統(tǒng)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(qiáng)較弱的高斯光束，利用此縮束系統(tǒng)將激光直徑稍大于顯微物鏡入瞳直徑。 經(jīng)過縮束系統(tǒng)的激光經(jīng)過 45°直角反射鏡，二向色鏡將激光透射進(jìn)入顯微物鏡，同時讓照明光源透過，從而使 CMOS 相機(jī)采集到樣品像。空間光調(diào)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(jīng)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(xiàn)期望的光場分布。   特點(diǎn)： 此方案采用的開普勒式縮束系統(tǒng)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(diào)制器上疊加閃耀光柵后，后續(xù)光學(xué)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(shí)時調(diào)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(diào)制器可供多種語言調(diào)用（labview、C、Python 等）；可編程實(shí)現(xiàn)不同數(shù)目、不同排列的光阱陣列；   配置標(biāo)準(zhǔn)：   序號 配置 規(guī)格 序號 配置 規(guī)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(diào)制器 1920*1080   2π 5 照明光源 波長470nm 功率760mw 3 CMOS相機(jī) 1280*1024 60FPS 6 相機(jī)筒鏡 f=200mm 等系列其他配置

首次提出針對某一特定作物全生育期的主要害蟲和天敵菌株選育新策略， 從1000多個菌株中選育出能有效防治稻飛虱、稻縱卷葉螟等水稻主要害蟲，但 不侵染寄生蜂、蜘蛛等害蟲天敵的安全、廣譜、高效的金龜子綠僵菌菌株CQMa421o 通過高溫篩選技術(shù)，篩選到與CQMa421兼容性良好的乳化劑、懸浮穩(wěn)定劑、保護(hù) 劑。采用油相包裹技術(shù)，開發(fā)出能常溫儲藏1年以上、穩(wěn)定懸浮及適宜高倍水稀 釋等特性的廣譜殺蟲真菌農(nóng)藥，建立綠僵菌CQMa421全程防治水稻主要害蟲的技 術(shù)體系等多個配套應(yīng)用技術(shù)，滿足水稻化學(xué)農(nóng)藥減量使用的需求。同時，針對茶 葉、煙草、蔬菜、柑橘等多種作物害蟲，開發(fā)出系列產(chǎn)品并大面積推廣應(yīng)用。研 發(fā)的金龜子綠僵菌CQMa421系列產(chǎn)品被國家列為水稻三個重大害蟲優(yōu)選生物農(nóng) 藥，被多省市列為重點(diǎn)推廣產(chǎn)品和政府采購名錄，入選2017年（中國）農(nóng)業(yè)農(nóng) 村十大產(chǎn)品名錄。在全國農(nóng)技推廣服務(wù)中心的支持下，聯(lián)合重慶聚立信生物工程 有限公司在全國10多個省（市）推廣CQMa421綠僵菌產(chǎn)品的水稻病蟲害防控新 模式，面積已達(dá)20余萬畝。相關(guān)研究成果也受到資本市場的廣泛關(guān)注，由重慶 聚立信生物工程有限公司融資1.5億元，已經(jīng)對“金龜子綠僵菌CQMa421農(nóng)藥” 進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化。

線性規(guī)劃問題在實(shí)際生活中有著廣泛的應(yīng)用，隨著經(jīng)濟(jì)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，作為最優(yōu)化方法的一個重要分支，非線性規(guī)劃方法在經(jīng)濟(jì)、工業(yè)、國防等國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的各領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。但是在非線性規(guī)劃中，有一些理論問題沒有解決，有些新的方法有待進(jìn)一步完善，特別在當(dāng)前大數(shù)據(jù)背景下，傳統(tǒng)的算法已經(jīng)不能適應(yīng)新的需求（如問題的數(shù)據(jù)量龐大且?guī)в刑厥饨Y(jié)構(gòu)，Jacobian矩陣計算困難等）。因此，一方面需要對原有的算法理論進(jìn)一步完善，另一方面，需要研究在大數(shù)據(jù)背景下的優(yōu)化算法的理論和實(shí)際計算效果。 本項目考慮把NCP函數(shù)和濾子方法相結(jié)合，利用對偶信息，減弱收斂的條件，提高計算效果。其次，針對濾子方法、SQP方法各自的不足之處，考慮將其同其它算法結(jié)合并利用數(shù)值代數(shù)技術(shù)，如與序列線性方程組方法相結(jié)合，以減少其計算量，可以克服原約束優(yōu)化算法的一些缺點(diǎn)。最后，考慮一些帶有特殊結(jié)構(gòu)的大規(guī)模優(yōu)化問題，如約束Jacobian計算困難或Jacobian結(jié)構(gòu)特殊，利用數(shù)值代數(shù)技術(shù)對模型降階并設(shè)計合適的優(yōu)化算法。簡言之，在現(xiàn)有的濾子方法的研究結(jié)果基礎(chǔ)上，擬利用數(shù)值代數(shù)（如Krylov子空間方法）和濾子技術(shù)提出一些解決約束非線性規(guī)劃問題的新方法，完善它們的收斂性分析和其它理論分析，提高它們的計算效果。這不僅在濾子方法等數(shù)學(xué)規(guī)劃理論與算法方面有所貢獻(xiàn)，而且在經(jīng)濟(jì)、工程、科學(xué)計算領(lǐng)域也具有重要的應(yīng)用價值。 該項目已獲國家自然基金項目立項支持。

在固態(tài)鋰電池研究領(lǐng)域連續(xù)取得重要進(jìn)展。繼全面解析電動汽車三元單晶材料性能衰減機(jī)制后(Nature Communications, 2020, 11, 3050)，固態(tài)電池的研究成果“洞察固態(tài)電池多晶正極中的界面效應(yīng)和局部鋰離子遷移”（Insightsinto interfacial effect and local lithium-ion transport inpolycrystalline cathodes of solid-state batteries）也發(fā)表在最近的 Nature 子刊上(Nature Communications，2020，11，5700）。青年教師婁帥鋒士為本文第一作者，王家鈞教授為唯一通訊作者。