液体光学常数的实验研究及分子动力学模拟

发布时间：2021-09-24 15:36

　　液体广泛存在于自然界和工业生产中,如液态水等无机液体,植物油、矿物油、生物柴油、醇类液体等有机液体,盐水、海水等混合液体等。它们的温度相关光学常数和其他辐射物性参数在遥感探测、航空航天、能源动力、化工和生物等多个领域具有重要应用。然而由于液体具有流动性和选择吸收性,各种液体光学常数实验测量方法的测量波段和应用条件受到限制,且加温加压测量难以实现;另一方面,理论计算方法,如分子动力学方法和第一性原理分子动力学方法等,在研究液体光学常数温度依赖性方面的应用并不成熟。液体光学常数数据,特别是不同温度下的光学常数数据相对匮乏,已严重限制了液体在遥感探测、能源动力等领域的应用。因此开展液体光学常数的实验研究及分子动力学模拟有重要的理论意义和应用价值。本文应用实验测量和第一性原理分子动力学、分子动力学、全原子-粗粒化分子动力学结合法等理论模拟方法获得液体的温度相关光学常数,为液体的相关研究提供数据支撑。实验测量方面,提出可见光-近红外波段液体光学常数测量的“液体/硅片”椭偏-透射结合法和中红外波段液体光学常数测量的“棱镜/液体”椭偏-透射结合法,建立考虑界面间多次反射的椭偏和透射测量数学模型;理论... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：146 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

(a)V-VASE型椭偏仪和(b)立式液体池布置图

光学常数温度依赖性的椭偏-透验研究强，第二章所应用的基于“待测液体-硅片”再适用。此外，在液体吸收较强的中红外波段米级，传统厚度测量方法的测量偏差相对较，此时双光程透射法不再适用。为实现液体中本章设计并制造了一种“棱镜液体池”用以体界面间多次反射作用，建立了“棱镜-待测算模型。但对于吸收较弱的波段，椭偏法仍然该种情况下应用透射法进行测量。图 4-1 为(a)

射率模型和椭偏参数计算模型。应用“棱镜/液体”椭偏-透射结合方油、棕榈油生物柴油、柴油、煤油、乙醇、异丙醇和正丁醇不同温度，并基于 Mie 理论计算不同温度和粒径下异丙醇和正丁醇液滴的吸因子。棱镜/液体椭偏-透射结合测量方法用 J. A. Woollam 公司生产的 IR-VASE 型椭偏仪进行中红外波段液椭偏法测量，设备布置图如图 4-2 所示。IR-VASE 型椭偏仪的光源逊傅里叶红外光谱仪的，光源波段范围为 1.5-33 m。测量原理图如45 度线偏振光垂直入射到棱镜“1”的左侧面，光束经“棱镜-液体”直出射，经补偿器和检偏器最终进入探测器。图中第一层是角度为 4ZnSe)棱镜(课题组成员已应用椭偏-双光程结合法测得其光学常数[155])测液体。不锈钢液体池、四氟垫片和 O 型圈用于防止液体泄露，由控制加热温度的陶瓷加热片粘贴在液体池底部凹槽内，用以控制液度。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3408006