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《光學(xué)顯微成像測(cè)量液體的接觸角》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、請(qǐng)將電子版打印出來，仔細(xì)閱讀，不懂之處用筆標(biāo)記上，這樣才算寫了預(yù)習(xí)報(bào)告。老師將根據(jù)認(rèn)真程度給預(yù)習(xí)分光學(xué)顯微成像測(cè)量液體的接觸角實(shí)驗(yàn)類型：近代光學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：實(shí)訓(xùn)中心2號(hào)樓1樓2123教室實(shí)驗(yàn)日期：第9-12周（第一輪），每周（例如周五）節(jié)次（例如34節(jié)）學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：手機(jī)號(hào)：Email:一.目的要求本實(shí)驗(yàn)利用光學(xué)顯微成像測(cè)量液體的接觸角。要求達(dá)到：1．了解CCD（電荷耦合器件）的成像原理及主要構(gòu)造2．了解Infinity測(cè)試軟件拍攝和處理圖像的步驟和方法3．掌握接觸角和潤(rùn)濕作用的概念4．掌握測(cè)定液-固界面上接觸角的方法二.實(shí)驗(yàn)儀器光學(xué)顯微鏡、CCD攝像儀、Infinity系列數(shù)
2、碼成像系統(tǒng)、蓖麻油、注射器（最小刻度0.004ml）。三.實(shí)驗(yàn)原理1、接觸角概念雨過天晴，讓我們來看看葉子上的水珠吧。多數(shù)的葉子上，水珠是這個(gè)樣子的：為什么有的葉子上的水珠是球形，可以滾來滾去，有的葉子上卻很扁，乖乖的呆在一個(gè)地方不動(dòng)呢？讓我們看看下面這幅圖：一滴水在固體表面上，整個(gè)圖中有三個(gè)界面。紅色的是固體和水的界面，藍(lán)色的是固體和空氣的界面，黑色的是水和空氣的界面。黑色的的那個(gè)界面是彎曲的，如果我們從紅色黑色和藍(lán)色交界的地方沿著黑色曲面的方向畫一條線來，就叫做那個(gè)曲線在那個(gè)點(diǎn)的切線。在圖中，就是綠色的那條線。紅線和綠線之間有個(gè)夾角，我們把它叫作“接觸角”。6接觸角是指在氣、液、固三
3、相交點(diǎn)處所作的氣-液界面的切線與固-液交界線之間的夾角θ，是濕潤(rùn)程度的量度。潤(rùn)濕性問題與采礦浮選、石油開采、紡織印染、農(nóng)藥加工、感光膠片生產(chǎn)、油漆配方以及防水、洗滌等都有密切關(guān)系。圖1接觸角立體圖圖2接觸角剖面圖如果接觸角很大，是什么樣子呢？當(dāng)接觸角很大的時(shí)候，水珠就呈現(xiàn)球形，水和葉子接觸的地方（相當(dāng)于上面這幅圖中的紅線）非常小，水不會(huì)再一個(gè)地方呆著，整個(gè)水珠可以滾來滾去。如果接觸角很小，又會(huì)是什么樣子呢？這就是一般的葉子上水珠的形狀。扁扁的，水和葉面的邊界很大（就是紅線很長(zhǎng)）。接觸角很小，水珠也不能隨便移動(dòng)。進(jìn)一步想，如果接觸角非常小，比如說是零度了，會(huì)是什么情況呢？沒錯(cuò)，沒有藍(lán)色的線
4、了，所有的固體都被水給占了。日常生活中，如果我們的碗或者玻璃不太干凈，比如說有油，那么就觸角就會(huì)比較大，我們就能看到水珠。如果用洗滌靈把它們洗得很干凈，放滴水上去，水就立刻鋪開，看不到水珠了。我們的頭發(fā)，還有許多動(dòng)物，象貓啊狗啊，一下雨就被打濕了。鵝和鴨這些動(dòng)物的毛就不會(huì)被打濕，往它們身上澆點(diǎn)水，它們一撲騰，水就掉光了。這也是因?yàn)樗谖覀兊念^發(fā)，或者貓狗毛上的接觸角很小，而在鳥的羽毛上就很大。物理上有意義的接觸角的范圍是0°~180°。接觸角為0°時(shí)表示液體在固體表面完全鋪展開，直到形成一單分子薄層（如果沒有任何阻礙的話）。接觸角在0°到30°之間表示液體對(duì)固體表面有很好的潤(rùn)濕性，能較好
5、鋪展開，這一范圍對(duì)許多工藝過程都是很重要的，如油漆、涂料、清洗、粘結(jié)等。接觸角在30°~90°之間表示液體對(duì)固體表面有一定的潤(rùn)濕性，但不是很好，而當(dāng)接觸角大于90°時(shí)，液體對(duì)固體表面已不呈現(xiàn)潤(rùn)濕性；當(dāng)這一角度增加到約130°~140°，液體開始呈現(xiàn)對(duì)固體表面的排斥性(surfacerepellency)。當(dāng)接觸角增加到150°以上時(shí)，液滴其實(shí)只是“坐”6在表面上，一有機(jī)會(huì)就想離開表面，對(duì)表面呈現(xiàn)高度的排斥性。水滴在荷花葉面上的現(xiàn)象就屬于這種情況。這類表面也常被稱為超疏水表面（superhydrophobicsurface），它們具有自清洗效果（self-cleaning），很有應(yīng)用前景。
6、接觸角大到約170°，水珠晶瑩剔透，可以滾來滾去，被稱為“荷花效應(yīng)”（lotuseffect）。即使在荷葉上面澆一些污水，也不會(huì)在葉子上留下污痕。如果建筑物的外墻、露天的廣告牌等等表面也象荷葉一樣，不就可以永保清潔而免去清洗的麻煩了嗎？基于“荷葉效應(yīng)”的涂料在越來越多的建筑中得到了應(yīng)用?，F(xiàn)在已經(jīng)有幾十萬座建筑使用了這種涂料。下圖是效果圖，水滴滾過的地方，臟東西被帶走，留下了干燥清潔的表面。自然界里具有“自清潔”能力的超疏水表面，除了荷葉之外，還有芋頭之類的植物以及鳥類的羽毛。這種自清潔除了保持表面的清潔，對(duì)于防止病原體的入侵還有特別的意義。象荷葉芋頭這樣的植物，即使生長(zhǎng)在很“臟”的環(huán)境中
7、也不容易生病，很重要的原因就是這種自清潔能力。即使有病原體到了葉面上，一下雨也就被沖走了。如果不下雨的話，葉面很干燥，病原體還是生存不了。2、測(cè)量原理當(dāng)一滴液體的體積小于6μl時(shí)，就可忽略地球引力對(duì)其形狀的影響，認(rèn)為液滴呈標(biāo)準(zhǔn)圓的一部分。只要測(cè)量液體在固體表面上的高度h以及和固體接觸面的直徑D，就可以計(jì)算出接觸角θ，如圖所示。??θ<90°????????????????????????????θ>90°??6?因此有θ=2θ1=2
