[发明专利]一种同时演示光衍射效应和力学效应的装置

权利要求书

1.一种同时演示光衍射效应和力学效应的装置，其特征在于：包括激光器（1）、显微镜，所述显微镜包括显微物镜（7）、样品池（11）、载物台（8）和照明光源（9），照明光源（9）位于显微镜的载物台（8）的下方；

与激光器（1）的出光口对应依次设有第一薄透镜（2）、第二薄透镜（3）和第一45度全反射镜（4），与第一45度全反射镜（4）对应设有第二45度全反射镜（5），与第二45度全反射镜（5）对应设有二色镜（6）；所述二色镜（6）呈45度角，二色镜（6）的出光端对应着显微镜的显微物镜（7），与二色镜（6）的出光端相反一侧设有相机（10）；

其中沿光路由激光器（1）、第一薄透镜（2）、第二薄透镜（3）、第一45度全反射镜（4）、第二45度全反射镜（5）、二色镜（6）、显微物镜（7）、样品池（11）和载物台（8）构成光镊系统；

沿光路由照明光源（9）、样品池（11）、显微物镜（7）、和二色镜（6）构成显微成像系统；

用于演示光衍射效应时，将一片载玻片放置在载物台（8）上；激光器（1）发出的基模高斯光束通过第一薄透镜（2）和第二薄透镜（3）的扩束，经过第一45度全反射镜（4）和第二45度全反射镜（5）将光束抬高，平行光束被二色镜（6）反射进入显微成像系统的显微物镜（7），在样品池（11）的底面形成衍射环，通过显微成像系统观察光衍射效应，并通过CMOS相机（10）拍摄该衍射环；

用于演示光力学效应时，样品池（11）放置在载物台（8）上，样品池（11）内放入微米小球悬浮液；激光器（1）发出的基模高斯光束通过第一薄透镜（2）和第二薄透镜（3）的扩束，经过第一45度全反射镜（4）和第二45度全反射镜（5）将光束抬高，平行光束被二色镜（6）反射进入显微成像系统的显微物镜（7），在离样品池（11）的底面高度5-100微米处，可以捕获直径为1-10微米聚苯乙烯颗粒，并通过相机（10）拍摄被捕获的微粒；

同时演示光衍射效应和力学效应时，样品池（11）放置在载物台（8）上，样品池（11）内放入微米小球悬浮液；激光器（1）发出的基模高斯光束通过第一薄透镜（2）和第二薄透镜（3）的扩束，经过第一45度全反射镜（4）和第二45度全反射镜（5）将光束抬高，平行光束被二色镜（6）反射进入显微成像系统的显微物镜（7），在样品池（11）的底面形成衍射环，该衍射环亮条纹对直径1微米的聚苯乙烯微球施加光梯度力，微粒被束缚于衍射亮条纹中，通过显微成像系统观察光衍射效应和力学效应，并通过相机（10）拍摄该衍射环和微粒被衍射环亮条纹捕获排列的过程，即可演示光衍射效应和力学效应。

2.根据权利要求1所述的一种同时演示光衍射效应和力学效应的装置，其特征在于：所述激光器（1）的出光口和第一薄透镜（2）之间的间距为15-30mm；

所述第一薄透镜（2）和第二薄透镜（3）之间的间距为两个薄透镜的焦距之和；

所述第二薄透镜（3）和第一45度全反射镜（4）中心之间的间距为15-30mm；

所述第一45度全反射镜（4）和第二45度全反射镜（5）之间的间距为25-30mm。

3.根据权利要求1所述的一种同时演示光衍射效应和力学效应的装置，其特征在于：所述第一薄透镜（2）的焦距为50mm，所述第二薄透镜（3）的焦距为100mm。

4.根据权利要求1所述的一种同时演示光衍射效应和力学效应的装置，其特征在于：所述样品池（11）的厚度小于显微物镜（7）的工作距离，所述工作距离为100μm。

5.根据权利要求1所述的一种同时演示光衍射效应和力学效应的装置，其特征在于：所述显微物镜（7）为高数值孔径物镜，高数值孔径物镜放大倍率为60倍或100倍，显微物镜（7）后瞳直径即进光口直径为6mm，出光口直径为1mm。