光的衍射在工业中的应用

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1、word资料下载可编辑光的衍射在工业中的应用大学物理讨论报告组长：张仕康组员：岳纹、张方南、周游、周博文、周明伍中国石油大学（北京）勘查技术与工程12-4班专业技术资料word资料下载可编辑光的衍射在工业中的应用光的衍射决定光学仪器的分辨本领。气体或液体中的大量悬浮粒子对光的散射，衍射也起重要的作用。在现代光学乃至现代物理学和科学技术中，光的衍射得到了越来越广泛的应用。光的衍射衍射应用大致可以概括为以下四个方面：①衍射用于光谱分析。如衍射光栅光谱仪。②衍射用于结构分析。衍射图样对精细结构有一种相当敏感的“放大”作用，故而利用图样分析结构，如X射

2、线结构学。③衍射成像。在相干光成像系统中，引进两次衍射成像概念，由此发展成为空间滤波技术和光学信息处理。光瞳衍射导出成像仪器的分辨本领。④衍射再现波阵面。这是全息术原理中的重要一步相关介绍实验室里为了观察衍射现象，总是由光源、衍射屏和接收衍射图样的屏幕(称为接收屏)组成一个衍射系统。为了研究的方便，通常根据衍射系统中三者的相互距离的大小，将衍射现象分为两类光的衍射，一类称为菲涅耳衍射，另一类称为夫琅禾费(J.Fraunhofer,1787-1826)衍射。所谓菲涅耳衍射，就是当光源到衍射屏的距离或接收屏到衍射屏的距离不是无限大时，或两者都不是无

3、限大时所发生的衍射现象。可见在菲涅耳衍射中，入射光专业技术资料word资料下载可编辑或衍射光不是平行光，或两者都不是平行光，如图13-15(a)所示。所谓夫琅禾费衍射，就是当光源到衍射屏的距离和接收屏到衍射屏的距离都是无限大时，所发生的衍射现象。可见在夫琅禾费衍射中入射光和衍射到接收屏上任意一点的光都是平行光，如图13-15(b)所示。夫琅禾费衍射的条件在实验室里可借助于透镜实现。将光源放置在会聚透镜L1的焦点上，则从L1透射的光，即衍射孔的入射光就是平行光；同时将接收屏放置在会聚透镜L2的焦夫琅禾费衍射面上，则到达接收屏上任意一点的衍射光也是

4、平行光以下介绍的在工业中的应用一、在涂料工业中用的测试粒度及粒度分布的方法之一激光衍射光学法。该法是基于颗粒能使光产生散射这一物理现象来测量颗粒的粒径及粒径分布的。即来自光源的光束穿过含有待测颗粒的器皿，在光与颗粒的相互作用下产生光的散射，用多元检测器测量颗粒在各个角度的散射光信号，然后用合适的光学模型和数学程序将散射信号进行转换与处理，就可得到按试样的体积比计，以不同粒度范围表示的等效球体体积粒径分布。按仪器接受的散射信号可以分为衍射法、角散射法、全散射法、光子相关光谱法等。其中以激光为光源的激光衍射散射式粒度仪(习惯上简称此类仪器为激光粒度

5、仪)发展最为成熟，在颗粒测量技术中已经得到了普遍的采用。与上述各种方法相比，该方法的特点是:(1)适用性广，既可测粉末状的颗粒，也可测悬浮液和乳浊液中的颗粒;(2)测试范围宽，国际标准ISO13320-1ParticleSizeAnalysis2LaserDiffractionMeth2ods2Part1:GeneralPrinciples中规定激光衍射散射法的应用范围为0.1～3000μm;(3)专业技术资料word资料下载可编辑准确性高，重复性好;(4)测试速度快;(5)可进行在线测量。在涂料工业中该法也已得到了业内人士的认同，某些涂料及相

6、关产品已制定了相应的测试方法标准，如，国际标准ISO8310-13CoatingPowders2Part13:Par2ticleSizeAnalysisbyLaserDiffraction和化工行业标准HG/T3744云母珠光颜料。3测试仪器和测试方法本文所述实例采用SYMPATECHELOS/OASIS德国新帕泰克干湿二合一激光粒度仪测量颗粒的粒度及粒度分布。是基于激光衍射的测试原理，测量范围0.1～875μm。对粉末状试样，选用干法直接测试;对乳化液和悬浮液等液态试样，选用湿法直接测试试样中颗粒的最原始状态的粒度及粒度分布。4.1粒度及粒度

7、分布的测定粒径及粒径分布的测定是激光粒度仪最普遍的用途。对粉末涂料，已发布的国际标准ISO8310—13CoatingPowders2Part13:ParticleSizeAnalysisbyLaserDiffraction规定了用激光衍射法直接测量粉末涂料等效球体粒径分布的方法。实际上该测试方法也适用其他干粉状试样的粒度测试。依照此测试方法曾对粉末涂料、二氧化钛、铁红、珠光颜料、磷酸锌、硫酸钡、锌粉等多种粉状试样进行了粒度分布的测试。图1为某种粉末涂料的粒度分布曲线(激光粒度仪还有以表格法、函数法表示的粒度分布以及其它一些粒径参数值，在此从略

8、)。图1粉末涂料的粒度分布图专业技术资料word资料下载可编辑从图1的数据可知，颗粒粒径比例最高的在52.50～62.50μm范围内，占颗粒总体积的1