无透镜傅里叶变换数字全息测量液体表面张力

表面张力是表征液体表面性质的物理量,其测量在医学、表面物理等领域中具有重要的研究意义.本文提出了利用数字全息的方法实现非接触、高精度液体表面张力的测量.首先搭建了基于Mach-Zehnder干涉光路的无透镜傅里叶变换数字全息装置,对CCD拍摄的全息图进行傅里叶逆变换,实现数值再现,再利用傅里叶变换的位相解包裹算法获得相位图,进而得到静态液滴的剖面轮廓.将液滴剖面轮廓与杨-拉普拉斯显式精确解进行拟合得到液体的表面张力系数.通过多次测量得到在温度20℃下水表面张力系数的相对误差为0.42%.

毛细上升现象的热力学解释

从热力学的角度讨论毛细上升平衡高度以及毛细上升现象中的能量转换与守恒。在毛细上升的始终态之间设计了可逆途径,计算了可逆毛细上升过程中系统的赫姆霍兹自由能减少值,系统克服重力以及外压做功的值,并根据能量守恒定律推导出了毛细上升平衡高度和球形曲面的拉普拉斯方程。该方法拓展了热力学在表面现象中的应用,并有利于学生理解毛细上升现象的能量来源。