使用镜片搭建光路发出片光拍摄粒子

设备准备

实验所需的镜片如下所示：

型号	名称	型号	名称
D25.4×3mm(中心厚) F=-25mm	石英平凹柱面镜	D25.4mm F30mm	石英平凸透镜
50(母线方向)×100×2mm F500mm	石英平凸柱面镜	D25.4mm F35mm	石英平凸透镜
100(母线方向)×50×2mm F1000mm	石英平凸柱面镜	D25.4mm F40mm	石英平凸透镜

由于定制的平凸柱面镜尺寸较大，需定制镜架，其示意图如下图所示：

对其进行组装后，实物图如下图所示：

小的笼板与大的镜架之间需要用一个转接板来连接，转接板的尺寸与形状如下图所示：

实验原理

如图所示即为光路的结构：

图中1为紫外LED光源，利用该光源发出扩散状的紫外光。 图中2和3分别为焦距为40mm和焦距为35mm的平凸透镜，且都为平面朝向光源，利用两个平凸透镜聚焦原扩散的光。 图中4为焦距30mm的平凸透镜，并且放置的方式为平面背向光源，利用该透镜将原本聚焦的光线进行发散，使其发出的光束为一接近平行的光束。 图中5为转接板，用于连接小的笼板与大的镜架。 图中6为平凹柱面镜，将平行光束向两个方向发散，形成一束椭圆形的光束。 图中7和8均为平凸柱面镜，平凸柱面镜在母线方向具有曲率，因此可以在母线方向将平行光束聚焦成为一条线，因此7、8两平凸柱面镜分别在两个母线方向上将光束聚焦，形成一束片光。

在8的后面接近比色皿的地方放置一个光学狭缝，来控制通过的光，形成片光。

最终形成的片光大约为一束长度大约10cm，宽度大约2mm的片光。

实验过程

由于光路搭建的前期，定制的镜架还没有制作好，因此先利用平行光束对比色皿里的粒子进行照射，并利用相机对其进行拍摄，但由于前期光束会将整个比色皿都照亮，而且前期对于BAM蓝粉量的把控没有做好，因此导致第一次拍摄的效果不尽人意，第一次拍摄的效果如图下图所示：

可以看到蓝色荧光粒子过于繁杂，整个被紫外光照亮的区域都会被拍到，因此效果并不理想。

待定制镜架到了以后，将其搭建成如原理图所示的光路，使其形成片光，用片光照射比色皿，只让片光区域的粒子发亮，并且减少BAM蓝粉的用量，拍摄的结果如下图所示：

可以看得出来，粒子数量明显减少，不像第一次拍摄时那么混乱，不过此次相机调试没有进行好，导致图像偏暗，后续还需对相机继续进行调试。

该光路并不完善，由于其间隔的距离较长，利用6mm光杆固定不稳定，需要在利用丝杆来固定。另外想要避免其他光源的干涉，并为了保证镜片的干净，需要在光路的外围添加一层铝发黑的铝板，用来隔绝其他光源，并可以使镜片在其他环境下依旧保持干净。

实验还需继续完善，经过此次实验，可以为后续的液体及气体实验奠定基础，为以后的经验积累经验，熟悉后续实验的操作流程，剩下的实验我会继续记录，到以后会继续和大家分享。