刘现超论文定稿

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1、裟即吓范学院安阳师范学院本科毕业论文利用激光衍射研究透明液体的浸润特性作者系（院）物理与电气工程学院专业一物理学年级学号指导教师许树玲日期2011年5月28日裟即吓范学院学生诚信承诺书本人郑重承诺:所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得安阳师范学院或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：H期

2、：论文使用授权说明木人完全了解安阳师范学院有关保留、使用学位论文的规定，BP：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。签名：导师签名：日期：利用激光衍射研究透明液体的浸润特性刘现超（安阳师范学院物理与电气工程学院，河南安阳455002）摘要:对液滴表面的光学衍射效应进行实验研究。当用一束准直、扩束的激光束口下而上,垂宜照射水平放置的平板上的静态液滴表面时，得到了清晰、稳定的衍射图样。衍射图样的强度分布随着入射光束半径的

3、变化而变化。当激光束半径改变到某一特定人小时，衍射图样小心条纹消失。通过对衍射条纹的分布与液体表面形态的理论分析，并根据物理光学原理，得到了条纹强度分布与激光束半径和入射面液面最大高度之问比值是相关的。基于这一发现，提出了一种液滴浸润角的非接触、有效的实验方法。关键词:光学效应；静态液滴；傅里叶变换1引言润湿效应，就是表征固液界面处的位移表面变化情况。这一现象是实验和理论工作者的研究重点之一。由于传统工业和新兴技术的需要，在最近几十年来，相关研究工作进展很快，例如在应用流体控制领域中，正确的理解界面处的相

4、互作用是非常重要的。由于产生润湿效应的条件较特殊，一般的测试是基于浸入原理，这样就很容易破坏样品环境，使测量结果带有很大的不确定性。如何发展非接触式的测量成为研究方向之一。依据光学理论，将光学研究方法应用于研究液体的表面形变性质，例如借助于三维干涉仪能够比较方便的得到液体表面的形貌特征，但不足之处是设备昂贵，而H耍求环境的稳定性要极好，并口对液面的形变限度要求严格。在液滴的动态扩散方面，目前研究较多，发现了液滴扩散的临界效应，这对工业印染、金属涂覆等领域具有很高的应用价值。但关于静态液滴的光学效应的研究报

5、道却不是很多。根据儿何光学理论，当一光束照射到弯曲液面上，其反射光场的强度分布会随着曲面的曲率变化而变化。所以就有可能通过光学方法得到弯曲液面的一些特性参量。本文使用一束准直、扩束的激光束，自下而上垂直透射放置在水平平板上的液滴，得到了奇特的透射衍射图样，并且发现衍射图样的光强分布与入射激光束的半径大小有关。当改变激光束的半径大小时，得到不同的衍射图样。特别是，当激光束的半径减小到某一特定值时，衍射图样的零级条纹完全消失。平板上静态液滴对于入射光场具有相位调制作用，通过对衍射图样的光强分布与液滴表面形态之

6、间关系的理论分析，根据物理光学原理，得出了衍射图样的强度分布与激光束半径和以入射面为参考面液面最大高度的比值心/他是相关的，并由此求出液滴半径，进而求出液滴的浸润角。木实验结果建立了一种通过强度分布测量获取液滴的浸润角的实验测量方法。2实验装置实验装置由样品台，激光器组成。实验小，用一束准直，扩束的激光沿竖直方向自下而上入射到水平放置的样品台上的静态液滴。且圆形光斑以液滴为屮心，均匀覆盖液滴表面，木实验使用的是具有良好单色性和方向性的He2Ne激光器，波长为632.8nnio实验中耍求样品台高度洁净，所用

7、的样品为二次蒸憾水。为了尽可能减小外界对实验产生影响，实验之前样品台在蒸憾水中进行清洗。实验数据采集都是在准备工作做好之后尽可能短时间内进行，以保证所用样品的纯净度所受外界因素影响尽可能小。实验是在室温条件下裟即吓范学院进行。3实验结果及描述实验中，使用一个微型注射滴头将一小滴蒸憾水沉积在样品板上。当经过一段时间(大约儿分钟)，气液和达到平衡Z后，将会形成一个具有确定接触角且液体表面为轴对称分布的液面。其中接触角大小取决于界面能。对于高表面能的液体来说，接触角趋于零度;而对于不挥发液体，液滴的体积将会保持

8、恒定。图1(a)图1(b)图1(c)弯曲液滴表面的光学衍射图样如图1,其中图1(a),(b),(c)分别为不同半径大小的激光束入射时所得到的衍射图样。当入射激光束半径较大时，衍射图样如图1(a)o需要说明的是，图1Q)的图样与一•般情况下的衍射图样形式一•致。在实验中，随着入射激光束半径的不断减小，衍射图样的光强分布也随之发生改变，高衍射级次出现，屮心条纹的强度降低，如图1(b)。继续减小激光半径，衍射图样的中心消失，如图1(