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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

臨床上，由于病原體與宿主之間復雜的相互作用，病毒-細菌混合肺炎會導致非常高的死亡率，對全世界人類健康造成了嚴重威脅。在新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)全球大流行期間，幾乎所有嚴重的COVID-19患者都因繼發性細菌感染而接受抗生素治療，許多患者死于細菌繼發感染而非病毒本身，包括多重耐藥細菌感染。

該項目利用先進激光誘導石墨烯技術（Laser Induced Graphene, LIG）成功制備出無基質的大尺寸石墨烯紙，并可對其結構和性能進行精準調控，為石墨烯的廣泛應用提供了有力支撐。該方法不僅實現了石墨烯紙的連續/高效/低成本/大規模制備，還可對石墨烯紙進行多尺度/圖案化/不同結構的定制化制作，同時性能可調控的特點有效擴展了石墨烯紙的多功能應用。 目前，研發團隊在實驗室條件下已實現基于石墨烯紙的智能復合材料在自固化，全生命周期結構健康監測和功能結構層-阻燃/除冰方面的成功應用。同時基于其可調控的結構和性能，已開展其在傳感、結構功能表面、超級電容器和生物抗菌方面的應用研究。該項目在智能傳感，能源存儲等領域受到行業多家企業的關注，后續將在智能復合材料一體化成型及結構健康監測、高靈敏性可穿戴器件集成以及高性能蓄電池復合板柵材料等方面開展交流合作。? 該項目所制備的石墨烯紙應用非常廣泛，能應用在在傳感、儲能、環境等方面。“原位激光誘導石墨烯”技術能滿足儲能領域、軍用高強度結構、民用可穿戴器件等各領域的產業化需求。

該項目利用先進激光誘導石墨烯技術（Laser Induced Graphene, LIG）成功制備出無基質的大尺寸石墨烯紙，并可對其結構和性能進行精準調控，為石墨烯的廣泛應用提供了有力支撐。該方法不僅實現了石墨烯紙的連續/高效/低成本/大規模制備，還可對石墨烯紙進行多尺度/圖案化/不同結構的定制化制作，同時性能可調控的特點有效擴展了石墨烯紙的多功能應用。

本項目的開發是將上述材料實現規模化生產，為制藥行業提供所需的樹脂，特別是為中藥現代化提供高選擇性的吸附樹脂及相應的中藥成分分離技術。南開大學開發的天然產物的樹脂吸附法提取工藝和針對甜菊甙、人參皂甙、絞股藍皂甙等研制出的吸附樹脂和脫色樹脂，都已實現產業化，并在其它天然成分的分離中也顯示出良好性能。90年代，針對多酚類研制出ADS系列吸附樹脂，完成了銀杏葉、沙棘葉、苦蕎、山楂、白芍、喜樹果、穿心蓮等藥材的樹脂吸附提取工藝研究，這些中藥材含黃酮類、皂甙類、生物堿類、酯類等典型成分，因而可推廣到其它許多中藥的提取。樹脂吸附提取工藝和ADS吸附樹脂已在十多個廠家（包括天津、上海、山東、浙江、云南、湖北等地的廠家）使用。近年來研制的固相有機合成載體樹脂，已小批量生產，除少量提供給國內研究單位使用外，大部分產品出口到歐、美等國家。/line南開大學針對中藥成分的復雜性，研究出多種具有原始創新性和自主知識產權的特種吸附樹脂，包括給體型、受體型和混合型氫鍵吸附劑、凝膠型吸附樹脂、分子篩吸附樹脂等。這些樹脂在原料、結構、吸附機理和性能上均不相同，分別對中藥的不同主要成分具有選擇性，因而能得到高質量的提取物。在常規條件下，用普通吸附樹脂從銀杏葉中提取黃酮類成分，其含量只能達到20%左右；但用氫鍵吸附樹脂提取，黃酮類成分的含量可達到35%。/line南開大學研制的新型吸附分離樹脂新品種有氫鍵吸附樹脂ADS-17、21，   凝膠吸附樹脂ADS-F8，絡合吸附樹脂（尚未命名）和分子篩吸附樹脂（尚未命名）等，國內外尚無此類產品。 固相有機合成載體是南開大學近年開發的另一類反應性高分子材料，南開大學研制的系列固相有機合成載體有氯甲基樹脂、氨甲基樹脂、芐醇基樹脂、王樹脂、三苯基樹脂、磺酰肼樹脂和磺酰胺樹脂等。隨著基因組工程的完成，生命科學的下一個重點將是蛋白組工程，在蛋白組工程中,固相多肽合成將會發揮很大的作用。因此，固相合成載體的市場近幾年來以非常快的速度增長，將來的用量會越來越大。據歐、美幾屆展覽會了解，僅匈牙利有這種產品出售。