论文部分内容阅读
近几年来,人们对光的利用越来越广泛,所以光的力学效应的研究在光学领域得以迅速发展。光是人眼可以看见的一种电磁波,本身既有能量,也有动量,当光入射到介质时会被反射和折射,由于动量守恒,光与物质之间会有能量的交换,表现为光对介质施加的力。光施加在物体上的力等于物体前后动量差与时间的比值,这个力可以引起的物体位移和速度的变化,我们把这称为光的力学效应。粒子图像测速(Particle Image Velocietry)技术是一种无扰动、高精度、测量范围宽的非接触测量技术,用激光器照射流场,用CCD获取的的示踪粒子运动图像,然后对图像进行互相关分析来获得流场运动场。PIV技术的优点:(1)可以避免传统的粒子图像测速技术中所用仪器的干扰;(2)PIV技术可以直接获得整个流场在一定时间间隔内的速度场;(3)测得的数据精度较高。现如今激光器、CCD以及计算机的水平不断升高,使得PIV技术也开始腾飞,现在己由二维平面发展到三维空间,成为流场测量的主要应用技术。在本项目的研究中我们首次发现了激光直接照射可以驱动两种互不相溶的液体构成的薄楔形液膜定向运动,通过粒子图像测速技术(PIV)对这一现象做了深入系统研究。结果表明,这一现象必须在液膜很薄并且液膜厚度不均匀时才能发生。这种光动液流的强度依赖于激光功率的大小、癸烷-水(液-液)界面的倾斜角度、液膜厚度和下层液泡的成分等因素。在辐射功率约14mW的1552.1nm连续红外激光的照射下,在液-液界面倾角约为30°时,液流区域内流动最快处的流速可达0.74mm/s,并且流速随激光功率和液-液界面的倾角的增加而增大,随癸烷液膜厚度增大而快速减弱。在使用乙醇-水溶液代替纯水作为下层液体后,液流流速随乙醇的浓度增加而降低。做为一个新发现的物理现象,其形成机制尚不清楚。在我们的工作中,认为光束的不对称偏转为推动这种液流的最根本原因。光束的不对称偏转可能通过非对称热毛细效应(thermo-capillary effect)引起的Marangoni流和水平方向的辐射压效应(radiation pressure)两种机制推动液流。