“散射光偏振态检测水质 ”课题结题报告

《“散射光偏振态检测水质 ”课题结题报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、“散射光偏振态检测水质颗粒含量的理论与实践研究”课题结题报告光极课题组执笔：梁美怡课题负责人：梁美怡指导老师：冯杰（华南师范大学，物电学院，副教授）彭力（华南师范大学，物电学院，助教）课题组成员：丁友根张俊莲尹凤婷刘斌1、课题研究的意义①用椭偏仪测量水中颗粒的大小，在现代光学研究上具有重要的实际意义。随着工农业的发展，测量水中颗粒的大小是工农业生产中的控制因素。因此，椭偏法和水中颗粒大小测量的研究是有现实意义的。②使光学从课堂和实验室走进现实生活，提高我们发现问题，分析问题，解决问题的能力，开拓我们的思维。2、课题研究的理论依据利用在测量散射光的偏振性时，自然光的矢量在oyz平面

2、内沿着一切可能的方向振动，可平均地分解成y和z两个相等的分量[6]。入射偏振方向为y方向的线偏振光时，在oxy平面出射的是y方向的线偏振光；入射偏振方向为x方向的线偏振光时，在oxy平面出射的是x方向的线偏振光。因此，在实验时可把水平和垂直两方向上的y和z两相等的分量替代常在光学实验中使用的自然光，以此为依据设计新的实验方法来测量散射光的偏振度。用散射光的偏振特性来测量溶液的颗粒线度。利用微粒散射自然光时，正侧方向的散射光都是线偏振光，且振动面垂直于入射光束的传播方向的性质，通过对正侧方向散射光的光强和偏振度的测量，探究其与散射颗粒线度之间的关系，从而根据有关Mie散射理论，寻求

3、颗粒物线度的测量方法。3、课题研究的目标①通过课题研究,获取事实,发现规律,发展理论,探索偏振叠加发在现代光学中的运用,并在实际中实施,在此基础上,收集相关资料数据,不断总结反思,积累一批有价值的实验资料与实验数据.②通过课题研究推进偏振度测量的改进,提高偏振度测量的准确度.③通过课题研究培养创新精神和实践能力;促进合作能力,建立严谨的科学态度和科学道德,提高信息素养和学习能力.④坚持做到理论学习与实践研究相结合,课内与课外相结合,以点带面,辐射到所有学科。⑤通过课题实验,撰写水平较高的论文.4、课题研究的主要内容第一，改进测量散射光偏振度的方法；第二，分别从理论和实验上，由散射

4、光偏振度的测量，探究其与颗粒线度的关系。5、课题研究的方法①实验研究法我们主要选取普通物理中的光学和光散射技术作为实验研究科目,邀请了冯杰副教授作为我们的理论指导老师，以及彭力老师为实验指导老师，挑选梁美怡、丁友根、张俊莲三位动手能力比较强的同学作为主要的实验队伍，由尹凤婷和刘斌负责行政工作和实验仪器的联系和调查。实验的同学根据实验的特点及其理论依据设计方案并进行实验，再在实验后进行总结反思,把实验中遇到的问题提出来,互相研究,探讨.最后把研究所得运用到实验中,不断地完善实验方法，.即完成"设想--实践--反思--再实践"的实验过程.②理论分析法在已掌握的光学知识基础上，通过上网

5、、到图书馆查找资料、咨询老师及相关人员等各种方法，研究该实验相关的理论依据。经过不断的尝试终于确定了以Mie散射理论，寻求颗粒物线度的测量方法6、课题研究的步骤及主要过程；(一)准备阶段(2005.9—2005.11)1,论证定题,编制方案。2.依据原理，查找相关资料与书籍进行理论探究。3.建立实验装置，购置实验器材（购买硅光电池等）(二)实施阶段(2005.11—2006.5)1.在仪器的选择和实验装置设计方面，我们使用He-Ne激光器作为入射光源；为了方便研究透射光的偏振度与出射角的关系，选择使用分光计，即：将盛有溶液的柱形容器放在载物平台上，且使容器与载物平台共轴，通过旋转

6、望远镜，即可在不同的出射角处观察透射光的偏振度。2.在实验过程中，我们尝试了不同的悬浊液和溶液。例如，让He-Ne激光通过用面粉、花粉以及墨水调成的悬浊液，并且分别改变它们的浓度，再观测透射光在不同出射角的偏振度，此时发现效果不是很理想，。于是我们改用了低浓度的Fe（OH）3胶体进行实验，发现效果比较理想；为了精益求精，后来我们又用聚苯乙烯微球的标准液进行了实验。3.在光学实验中，样品池的选择对实验结果是有决定性影响的，我们先是选用普通烧杯，作样品池，后来发现效果不佳，又改用了载玻片和盖玻片，可是这样测量范围就比较少，最后选用了精密仪器配套用的样品池。4.在实验方法的选择方面，一

7、开始，我们采用的是传统的方法测量偏振度，即在上图的2－4之间安装一块偏振片，让出射光经过偏振片而被接收窗所接收，然后转动偏振片，测量透射光光强的最大值Imax和最小值Imin，然后利用公式即可求得沿不同出射角的透射光的偏振度。在实验过程中我们发现：传统方法在实际操作时，存在着很大的不足和缺陷：透射光通过偏振片时，光强大大减弱，从而给测量带来了比较大的困难；由于微弱的本底光强的存在,在测量弱光光强时，所得数据得准确性也大大降低。为了减小误差，增强实验得可操作性，我们采用了偏振叠加法