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低频液体表面波激光衍射条纹的特征及表面波物理参量的测量

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低频液体表面波激光衍射条纹的特征及表面波物理参量的测量

作者：罗道斌陕西师范大学

学位级别：硕士

液体表面无论组成、结构、分子所处的能量状态，还是受力情况等与体相相比，各方面都有差别，这些差别使得液体表面具有某些特殊的性质。而液体表面波蕴含着液体表面的一些性质，通过研究液体表面波，就可以获得液体的某些参数。液体... 详细信息

液体表面无论组成、结构、分子所处的能量状态，还是受力情况等与体相相比，各方面都有差别，这些差别使得液体表面具有某些特殊的性质。而液体表面波蕴含着液体表面的一些性质，通过研究液体表面波，就可以获得液体的某些参数。液体表面波是沿着液体表面传播的一种弹性波。要获得液体及液体表面波的一些特性，就需要建立有效的测量方法。光学方法来探测物质的性质，它具有无损、非接触、实时快捷等特点，因此备受人们关注。自上世纪60年代激光问世以后，激光就被用于研究表面波性质。对于高频的表面波，绝大部分研究是建立在声波光衍射的基础上。根据声光衍射原理，如果表面波的频率越大，则引起的衍射光角分离越大，所以这类实验大多针对超声表面波进行。1979年，***等人首次提出了利用液体表面波来实现光衍射，并以此建立了表面张力的光学测量方法。对于低频液体表面波，我们曾进行过专门的研究。在这些研究中，激光衍射法把表面波频率下延到几十赫兹。本文运用激光衍射法，研究低频液体表面波的特性。通过对低频液体表面波光衍射的分析，得到了衍射光场的分布和表面波之间的解析关系。根据这一关系，可以测量液体表面张力，表面波的波长、振幅等一些物理参量。本文的研究主要内容和结论如下： 1．对表面波的分类进行了归纳，对表面波的声光效应进行了分析归类。光通过声场作用下的晶体的衍射效应可以分为两类：拉曼—奈斯衍射和布拉格衍射。声波场作用下晶体的拉曼—奈斯衍射现象，不但可以看到零级和一级条纹，而且可以高于一级的衍射条纹。布拉格衍射的特点是仅有零级和一级衍射光，其他各级的衍射光已不明显存在。 2．由流体力学的动量守恒方程，推导出了牛顿流体的运动方程即纳维—斯托克斯方程(Navier-Stokes equation)，简称N-S方程。由N-S方程，再根据低频液体表面波的回复力主要为面积力的特点，简化N-S方程，求解该方程，得到低频液体表面波的波动方程。由拉普拉斯公式出发，再利用势函数的性质，推导出液体的色散关系。 3．低频液体表面波的激光衍射。对于频率高于几十赫兹的液体表面波，我们观察到了清晰的、对比度非常高的激光衍射条纹。在实验中观察到了衍射条纹的缺级，包括零级条纹的缺级，并且发现各级条纹的强度分布和表面波的振幅相关。运用傅里叶光学的理论对此衍射现象进行了分析，讨论了低频液体表面波激光衍射条纹的特征，并与实验现象进行对比，理论和实验吻合。 4．液体表面波的检测和测量。测量表面波的方法需根据测量要求和表面波频段而定。我们利用表面波的激光衍射法对表面波进行了检测，测量了液体表面波的波长、振幅，液体样品的表面张力系数等。测试了油酸钠水溶液、乙醇水溶液、NaCl水溶液的表面张力与溶液浓度的关系，为表面活性剂的研究提供了一种光学实验方法。此外，还对液体表面波的衰减特性进行了测定，发现表面波的衰减系数具有色散效应，衰减系数随着表面波的频率增大而线性增大，并通过数学检验，这一规律成立。

关键词：激光技术物理参量衍射液体表面波

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温度变化环境中Au纳米球光学性质的研究

光子学报 2017年第6期46卷 107-113页

作者：罗道斌韩香娥段璐杰西安电子科技大学物理与光电工程学院西安710071

理论分析了贵金属纳米颗粒介电函数的尺寸及温度修正,考虑环境介质折射率的色散及随温度变化关系,计算了温度变化环境中Au纳米球的光学性质.结果表明,体相和纳米Au金属介电函数实部均随着温度升高而增大,而体相材料和纳米Au介电函数虚... 详细信息

理论分析了贵金属纳米颗粒介电函数的尺寸及温度修正,考虑环境介质折射率的色散及随温度变化关系,计算了温度变化环境中Au纳米球的光学性质.结果表明,体相和纳米Au金属介电函数实部均随着温度升高而增大,而体相材料和纳米Au介电函数虚部表现出不同的温度特性;对于纳米球的光吸收效率,温度升高,纳米球的吸收峰峰值增大;对10~100nm的Au纳米球吸收效率的温度灵敏度分析表明,Au纳米球的光吸收效率温度灵敏度随粒径增大而减小.

关键词：光散射吸收效率介电函数 Mie理论金属纳米颗粒

球形金纳米颗粒的消光特性及不同折射率环境下的共振波长

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光学精密工程 2017年第3期25卷 625-631页

作者：罗道斌韩香娥段璐杰西安电子科技大学物理与光电工程学院陕西西安710071

为了研究球形Au纳米颗粒的消光特性及共振波长与环境折射率的关系,采用Mie理论计算了直径为20,40,60和80nm的球形Au纳米颗粒在不同折射率的介质环境中的消光谱,并利用消光法实验测量了这4种粒径的Au纳米颗粒在不同浓度糖水中的吸光度,... 详细信息

为了研究球形Au纳米颗粒的消光特性及共振波长与环境折射率的关系,采用Mie理论计算了直径为20,40,60和80nm的球形Au纳米颗粒在不同折射率的介质环境中的消光谱,并利用消光法实验测量了这4种粒径的Au纳米颗粒在不同浓度糖水中的吸光度,取得了糖水介质环境的折射率与浓度之间的关系及其色散规律,以及Au纳米颗粒的消光系数及共振波长随环境折射率变化的数据。结果表明,介质环境糖水浓度一定时,Au颗粒半径增大,消光峰值红移;颗粒半径一定时,周围介质环境糖水浓度增大,消光峰值红移;Au纳米颗粒的共振波长与糖水浓度呈线性关系,20,40,60,80nm的Au纳米颗粒对应的线性斜率分别为0.106 0,0.135 5,0.193 8,0.265 8,斜率随粒径尺寸的增大而增大。该结论为探索纳米颗粒的折射率敏感性奠定了基础。

关键词：纳米颗粒散射消光法色散吸光度

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流动注射化学发光分析测定奋乃静

分析试验室 2010年第6期29卷 53-56页

作者：罗道斌王娟陕西科技大学理学院西安710021 陕西省石油化工学校西安710062

在碱性介质中,奋乃静对鲁米诺-K3Fe(CN)6发光体系有明显的增敏作用,且增敏效果与其浓度呈良好的线性关系。基于上述特点,建立了流动注射化学发光分析法测定奋乃静,并对其化学发光反应机理进行了讨论。在优化的实验条件下,奋乃静的线性... 详细信息

在碱性介质中,奋乃静对鲁米诺-K3Fe(CN)6发光体系有明显的增敏作用,且增敏效果与其浓度呈良好的线性关系。基于上述特点,建立了流动注射化学发光分析法测定奋乃静,并对其化学发光反应机理进行了讨论。在优化的实验条件下,奋乃静的线性范围为1.0×10-8～2.0×10-6mol/L,检出限(3σ)为3×10-9mol/L。方法可用于相应片剂的分析。

关键词：化学发光奋乃静流动注射

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液面微幅波动的激光干涉测量

光学技术 2011年第1期37卷 31-34页

作者：罗道斌苗润才刘建科陕西科技大学理学院西安710021 陕西师范大学物理学与信息技术学院西安710062

对于低频微幅的液面波动,提出了一种激光干涉测量方法。实验上观察到了清晰、稳定的激光干涉图样。干涉图样受到调制,光强在两边界位置达到极大,形成两个极亮条纹。干涉条纹被限制在两个极亮条纹之间的确定区域内。根据光干涉理论推导... 详细信息

对于低频微幅的液面波动,提出了一种激光干涉测量方法。实验上观察到了清晰、稳定的激光干涉图样。干涉图样受到调制,光强在两边界位置达到极大,形成两个极亮条纹。干涉条纹被限制在两个极亮条纹之间的确定区域内。根据光干涉理论推导出了调制干涉条纹光强度、相邻条纹角宽度、干涉区域角宽度与液面波物理参量之间的解析关系,该理论分析与实验数据吻合。

关键词：激光技术干涉液面波动

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低频液体表面波激光衍射条纹的特征

光子学报 2007年第11期36卷 2134-2137页

作者：苗润才罗道斌朱峰刘香莲陕西师范大学物理学与信息技术学院西安710062 陕西科技大学理学院西安710021

用激光衍射法实现了低频液体表面波稳定、清晰、反衬度非常高的条纹,并发现了缺级现象.理论上分析了表面波的光衍射效应,得到了衍射光场和表面波之间的解析表达式,表达式包括衍射因子和干涉因子.通过对衍射因子和干涉因子的分析,得到衍... 详细信息

用激光衍射法实现了低频液体表面波稳定、清晰、反衬度非常高的条纹,并发现了缺级现象.理论上分析了表面波的光衍射效应,得到了衍射光场和表面波之间的解析表达式,表达式包括衍射因子和干涉因子.通过对衍射因子和干涉因子的分析,得到衍射条纹空间分布与表面波波长的关系、条纹的半角宽度与入射激光光斑覆盖表面波的个数和入射方向的关系、衍射光强度与表面波振幅的关系,并解释了条纹缺级现象.

关键词：衍射干涉表面波半角宽度缺级

超声光栅测声速的方法运用到液体表面波波速的测量

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大学物理 2009年第2期28卷 41-43页

作者：罗道斌申志荣陕西科技大学理学院西安710021

理论上分析了超声光栅衍射和液体表面波光栅衍射,得到了表面波光栅衍射图样与表面波参数的解析关系.实验上得到清晰的衍射图样,利用表面波光栅衍射法测量了液体表面波波速,实验结果与理论值误差不超过1%.

关键词：光栅波速液体表面波

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努力抓好电网通信建设确保电网安全稳定运行

湖南电力 1999年第A期19卷 19-19,26页

作者：罗道斌湖南电力调度通信局

现代通信是建成现代电网的基础，我省电网通信建设在质量，规模，管理等方面都取得了较好的成绩，保障了电网生产，调度，管理等方面的各种需求，确保了我省电网安全稳定运行。

关键词：电网通信稳定运行电力载波通信

Au-Ag合金纳米球光学特性调控的理论研究

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功能材料 2018年第10期49卷 104-107页

作者：罗道斌师博骞来来秦毅盼陕西科技大学文理学院西安710021 陕西科技大学材料科学与工程学院西安710021

理论研究了Au-Ag合金纳米球的消光特性、近场场强特征,并分析了颗粒的半径及合金比对其光学特性调控。通过分析Au-Ag纳米颗粒的消光特性,研究发现通过优化组合颗粒半径和合金的比例,可以实现AuAg合金颗粒在可见光波段实现高通滤波;特定... 详细信息

理论研究了Au-Ag合金纳米球的消光特性、近场场强特征,并分析了颗粒的半径及合金比对其光学特性调控。通过分析Au-Ag纳米颗粒的消光特性,研究发现通过优化组合颗粒半径和合金的比例,可以实现AuAg合金颗粒在可见光波段实现高通滤波;特定入射波长下,通过改变合金比例,可对纳米颗粒周围的场分布增强因子调控。

关键词：消光特性近场 Mie理论