[发明专利]一种布朗运动测量方法

摘要

本发明公开了一种布朗运动测量仪，包括底座、光源、观察片、支架、三轴程控电机、显微镜、摄像头、电脑，其中光源固定在底座的中间，支架固定在底座一侧，三轴程控电机固定在支架上，摄像头固定在显微镜上端，观察片放在显微镜下方的底座上表面，显微镜竖直固定在三轴程控电机上并可以在轴程控电机的控制下整体沿x轴、y轴、z轴三个方向移动。以前的装置通过显微镜观察布朗运动并测量位移时，只能测量实际位移在观察平面xy上的投影值，在z轴方向上的位移无法测量，测量误差大，导致最终的阿伏伽德罗常数测量结果比标准值大。本发明通过镜头自动寻踪技术，精确记录镜头xyz方向上的坐标位置，可以得到精确的位移测量结果，提高了测量的精度。

主权项

1.一种布朗运动测量方法，其特征在于：测量仪包括：底座(1)、光源(2)、观察片(3)、支架(4)、三轴程控电机(5)、显微镜(6)、摄像头(7)、电脑(8)，其中光源(2)固定在底座(1)的中间，支架(4)固定在底座(1)一侧，三轴程控电机(5)固定在支架(4)上，摄像头(7)固定在显微镜(6)上端，观察片(3)放在显微镜(6)下方的底座(1)上表面，显微镜(6)竖直固定在三轴程控电机(5)上并可以在轴程控电机(5)的控制下整体沿x轴、y轴、z轴三个方向移动；显微镜(6)的放大倍数可调且放大倍数B可读；摄像头(7)采用具有自动对焦功能的数码摄像头且屏幕显示的放大倍数b可读；测量方法包括如下步骤：(1)调节显微镜(6)与摄像头(7)，在电脑(8)的屏幕上能观察到清晰的花粉图像，选定其中一个花粉作为测量对象，该测量对象即为布朗粒子；(2)用游标卡尺直接测量此布朗粒子在屏幕上的半径rr；(3)读出显微镜(6)的放大倍数B与摄像头(7)的放大倍数b；(4)得到此布朗粒子的真实半径r＝rr/Bb；(5)启动摄像头(7)自动捕捉功能，通过三轴程控电机(5)改变镜头在x轴、y轴z轴上的位置，使得该位置点始终处于镜头中央焦点处位置，根据设定的时间间隔t，记录该位置点坐标；(6)根据记录的位置坐标，得到n次的x轴方向的位移测量值λx；(7)根据设定的时间间隔t与记录的位置坐标在电脑屏幕上重构或再现布朗运动过程；(8)通过温度计得到环境温度T，根据时间间隔t与n次的位移测量值，通过式计算出阿伏伽德罗常数N，其中黏度k取值1.35×10-3N·s/m2。