Name: safe experimentation in optical levitation of charged droplets using remote labs
Uploaded: 2019-01-10T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Safe Experimentation in Optical Levitation of Charged Droplets Using Remote Labs at JoVE.com

Dette arbejde er blevet støttet af det svenske Forskningsråd, Carl Trygger´s Institut for videnskabelig forskning og det spanske ministerium for økonomi og konkurrenceevne under projekt CICYT DPI2014-55932-C2-2-R. Takket være Sannarpsgymnasiet for at lade prøve os RL hos studerende.

Bemærk: Laser bruges i dette eksperiment er en laser af klasse IV levere op til 1 W af synlige laserstråling. Alt personel i laser laboratoriet skal har foretaget tilstrækkelig laser sikkerhedsuddannelse.
1. hands-On forsøgsplan
<ol><li>Sikkerhed<ol>
<li>Sørg for at alle i laboratoriet er klar over, at en laser vil være tændt.</li>
		<li>Tænd laser advarselslampe i laboratoriet.</li>
		<li>Kontrollere, at ingen ur eller metal ringe er slidt og sætte på laser beskyttelsesbriller.</l...

<ol>
	<li>Ashkin, A., Dziedzic, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+levitation+by+radiation+pressure.">Optical levitation by radiation pressure.</a> Applied Physics Letters. 19, 283-285 (1971).</li><li>Roosen, G., Imbert, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+levitation+by+means+of+two+horizontal+laser+beams:+A+theoretical+and+experimental+study.">Optical levitation by means of two horizontal laser beams: A theoretical and experimental study.</a> Physics Letters. 59 (1), 6-8 (1976).</li><li>Heradio, R., de la Torre, L., Galan, D., Cabrerizo, F. J., Herrera-Viedma, E., Dormido, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Virtual+and+remote+labs+in+education:+A+bibliometric+analysis.">Virtual and remote labs in education: A bibliometric analysis.</a> Computers &amp; Education. 98, 14-38 (2016).</li><li>Isaksson, O., Karlsteen, M., Rostedt, M., Hanstorp, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+optical+levitation+system+for+a+physics+teaching+laboratory.">An optical levitation system for a physics teaching laboratory.</a> American Journal of Physics. 8810, 88-100 (2018).</li><li>Galan, D., Isaksson, O., Rostedt, M., Enger, J., Hanstorp, D., de la Torre, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+remote+laboratory+for+optical+levitation+of+charged+droplets.">A remote laboratory for optical levitation of charged droplets.</a> European Journal of Physics. 39 (4), 045301 (2018).</li><li>Swithenbank, J., Beer, J., Taylor, D., Abbot, D., Mccreath, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+laser+diagnostic+technique+for+the+measurement+of+droplet+and+particle+size+distribution.">A laser diagnostic technique for the measurement of droplet and particle size distribution.</a> 14th Aerospace Sciences Meeting, Aerospace Sciences Meetings. , (1976).</li><li>Christian, W., Esquembre, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+physics+with+easy+java+simulations.">Modeling physics with easy java simulations.</a> The Physics Teacher. 45, 475-480 (2007).</li><li>de la Torre, L., Sanchez, J., Heradio, R., Carreras, C., Yuste, M., Sanchez, J., Dormido, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unedlabs+-+an+example+of+ejs+labs+integration+into+moodle.">Unedlabs - an example of ejs labs integration into moodle.</a> World Conference on Physics Education. , (2012).</li><li>Chaos, D., Chacon, J., Lopez-Orozco, J. A., Dormido, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Virtual+and+remote+robotic+laboratory+using+ejs,+matlab+and+labview.">Virtual and remote robotic laboratory using ejs, matlab and labview.</a> Sensors. 13, 2595-2612 (2013).</li><li>Lundgren, P., Jeppson, K., Ingerman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lab+on+the+web-looking+at+different+ways+of+experiencing+electronic+experiments.">Lab on the web-looking at different ways of experiencing electronic experiments.</a> International journal of engineering education. 22, 308-314 (2006).</li><li>Ivanov, M., Chang, K., Galinskiy, I., Mehlig, B., Hanstorp, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+manipulation+for+studies+of+collisional+dynamics+of+micron-sized+droplets+under+gravity.">Optical manipulation for studies of collisional dynamics of micron-sized droplets under gravity.</a> Optics Express. 25, 1391-1404 (2017).</li><li>Galinskiy, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+particle+motion+in+optical+tweezers+embedded+in+a+Sagnac+interferometer.">Measurement of particle motion in optical tweezers embedded in a Sagnac interferometer.</a> Optics express. 23, 27071-27084 (2015).</li><li>Polat, M., Polat, H., Chander, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrostatic+charge+on+spray+droplets+of+aqueous+surfactant+solutions.">Electrostatic charge on spray droplets of aqueous surfactant solutions.</a> Journal of Aerosol Science. 31, 551-562 (2000).</li></ol>

Dette arbejde præsenterer en installation for at udføre en moderne fysik eksperiment hvori dråber er optisk svæve. Eksperimentet kan udføres enten i en traditionel hands-on måde eller fjernt. Med fjernsystemet etablering, kan studerende og forskere over hele verden få adgang til den eksperimentelle set-up. Dette sikrer også brugernes sikkerhed, da de ikke behøver at være i tilstedeværelse af high-power laser og elektriske felter kræves for eksperimentet. Derudover kan brugerne interagere med Instrumenteringen...

Det faktum, at lys bærer momentum blev først foreslået af Kepler, da han forklarede hvorfor halen af en komet altid peger væk fra solen. Brug af en laser til at flytte og fælde makroskopiske objekter blev først rapporteret af A. Ashkin og J. M. Dziedzic i 1971, når de viste, at det er muligt at levitere mikrometer størrelse dielektrisk objekter1. Den fanget objekt blev udsat for en opadgående instrueret laserstråle. En del af laserstrålen blev afspejlet på det objekt, som pålægges en stråling pres på det, der var tilstrækkelig til at opveje tyngdekraften. De fleste af lys, dog var brydes gennem de dielektriske objekt. Ændring af retning af lys forårsager en rekyl af objektet.  Nettoeffekten af rekyl for en partikel, der er placeret i en Gaussisk beam profil er at slipværktøjet vil bevæge sig mod højeste lysintensitet2-regionen. Derfor skabt en stabil fældefangst stilling i centrum af laserstrålen på en position lidt over omdrejningspunktet hvor stråling pres saldi tyngdekraften.
Da den optiske levitation metode giver mulighed for små genstande at være fanget og kontrolleret uden at være i kontakt med andre objekter, kan forskellige fysiske fænomener studeres ved hjælp af en levitated dråbe. Men eksperimentet præsenterer to begrænsninger for at blive gengivet og anvendes på skoler eller universiteter, da ikke alle institutioner har råd til det nødvendige udstyr og da der er visse risici i den praktiske drift af laser.
Remote laboratorier (RLs) tilbyder online fjernadgang til den virkelige laboratorieudstyr til eksperimentelle aktiviteter. RLs dukkede første gang op i slutningen af 90 ' erne, med fremkomsten af internettet, og deres betydning og brug har været stigende gennem årene, som teknologien har udviklet sig, og nogle af deres største problemer er blevet løst3. Men kernen i RLs er forblevet det samme over tid: anvendelse af en elektronisk enhed med internetforbindelse til at få adgang til en lab, og styre og overvåge et eksperiment.
På grund af deres remote karakter, kan RLs bruges til at give brugerne eksperimentelle aktiviteter uden at udsætte dem for de risici, der kan være forbundet med realiseringen af sådanne eksperimenter. Disse værktøjer tillade studerende at tilbringe mere tid på at arbejde med laboratorieudstyr, og dermed udvikle bedre laboratorium færdigheder. Andre fordele ved RLs er at de 1) gøre det lettere for handicappede at udføre eksperimentelt arbejde, 2) udvide kataloget over eksperimenter som deling RLs mellem universiteter tilbyder studerende og 3) øge fleksibilitet i planlægningen laboratoriearbejde, da det kan udføres fra hjem, da er en fysisk laboratorium lukket. Endelig tilbyde RLs også uddannelse i opererer computerstyrede systemer, som i dag er en vigtig del af forskning, udvikling og industri. Derfor kan ikke RLs kun tilbyde en løsning til både de finansielle og sikkerhed spørgsmål at traditionelle labs præsentere, men også give mere interessant eksperimentelle muligheder.
Eksperimentelle opsætningen brugt i dette arbejde, er det muligt at måle størrelsen og opladning af en fanget slipværktøj, undersøge bevægelse af ladede partikler i elektriske felter og analysere hvordan en radioaktiv kilde kan bruges til at ændre afgiften på en droplet4 .
I den eksperimentelle setup præsenteret, er en kraftfuld laser rettet opad og fokuseret ind i midten af et glas celle4. Laser er en 2 W 532 nm diode-pumpet solid-state laser (CW), hvor normalt omkring 1 Watt (W) bruges. Brændvidden af diffusering linsen er 3,0 cm. dråber er genereret med et piezo dråbe pengeautomat og ned gennem laserstrålen, indtil de er fanget lige over fokus i laser. Diffusering opstår når kraft fra den opadgående instrueret stråling pres er lig med den nedadgående styret gravitationel kraft. Der er ingen øvre tidsgrænse observeret for diffusering. Den længste en droplet er blevet fanget er 9 timer, derefter, fælden var slukket. Samspillet mellem denne droplet og feltet laser producerer et diffraktionsmønster, som bruges til at bestemme størrelsen af dråberne.
Dråberne udsendes fra dispenseren består af 10% glycerol og 90% vand. En del vand fordamper hurtigt, forlader en 20-30 µm mellemstore glycerol droplet i fælden. Den maksimale størrelse på en droplet, som kan blive fanget er omkring 40 µm. Der er ingen fordampning observeret efter omkring 10 s. På dette tidspunkt forventes alle vand at have fordampet. Den lange fældefangst tid uden nogen observerbare fordampning angiver minimal absorption, og at denne droplet hovedsagelig er ved stuetemperatur. Overfladespænding af dråberne gør dem sfæriske. Beregning af dråberne genereret af dråbe pengeautomat afhænger de miljømæssige forhold i laboratorium, hvor de oftest blive negativt ladede. Toppen og bunden af cellen fældefangst består af to elektroder placeret 25 mm fra hinanden. De kan bruges til at anvende en lodret elektriske jævnstrøm (DC) eller vekselstrøm (AC) felt over slipværktøjet. Det elektriske felt er ikke stærk nok til at oprette alle buer, selvom 1000 volt (V) er anvendt over elektroderne. Hvis en DC felt bruges, slipværktøjet bevæger sig op eller ned i laserstrålen til en ny stabil ligevægt stilling. Hvis en AC felt anvendes i stedet, svinger denne droplet omkring sin ligevægt stilling. Omfanget af svingningerne afhænger af størrelse og ansvaret for slipværktøj, intensiteten af det elektriske felt og stivhed af laser fælden. Et billede af en droplet er projiceret op på en holdning-følsomme detektor (PSD), hvilke tillader brugernes hen til spore den lodrette placering af slipværktøjet.
Dette arbejde præsenterer et vellykket initiativ for modernisering af undervisning og forskning, der anvender informations- og kommunikationsteknologier gennem en innovativ RL på optiske levitation opladet dråber, som illustrerer moderne begreber i fysik. Figur 1 viser arkitekturen i RL. Tabel 1 viser de mulige skader, som lasere kan forårsage ifølge deres klasse; I denne opsætning er blevet brugt en klasse IV laser, som er mest farlig. Det kan operere med op til 2,0 W af synlige laserstråling, så sikkerheden af handlingen remote er klart egnet til dette eksperiment. Den optiske levitation opladet dråber RL blev præsenteret i D. Galan et al. i 20185arbejde. I dette arbejde, er det påvist, hvordan det kan bruges online af lærere, der ønsker at indføre deres studerende til moderne begreber af fysik uden at være bekymret over omkostningerne, logistik eller sikkerhedsmæssige spørgsmål. Studerende adgang til RL via en webportal kaldet Universitet netværk af interaktive laboratorier (UNILabs - https://unilabs.dia.uned.es) i som de kan finde al dokumentation vedrørende teorien relateret til eksperimentet og brugen af den eksperimentelle Installationsprogrammet ved hjælp af en web-applikation. Ved hjælp af konceptet med en ekstern laboratorium, kan eksperimentelt arbejde i moderne fysik, der kræver dyrt og farligt udstyr være stillet til rådighed til nye grupper af studerende. Desuden, det øger den formelle læring via traditionelle studerende med mere laboratorium tid og med eksperimenter, der normalt er utilgængelige udenfor forskningslaboratorier.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>GEM 532</td>
			<td>Laser Quantum</td>
			<td></td>
			<td>Green laser with adjustable power between 50 mW and 2 W</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lateral Effect Position Sensor</td>
			<td>THOR Lab</td>
			<td>PDP90A</td>
			<td>PSD to sensor the position of the droplet in the pipette</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Advanced Educational Spectrometer Kit, Metric</td>
			<td>THOR Lab</td>
			<td>EDU-SPEB1/M</td>
			<td>Mirrors and other elements to control the laser beam&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette</td>
			<td>Self made</td>
			<td></td>
			<td>The chamber were the droplet is trapped was specially made for this setup</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AC/DC Power supply</td>
			<td>Keithley Instruments, Inc.</td>
			<td>2380-500-30</td>
			<td>A power supply to generate the electric field (0V - 500V DC)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power Distribution Unit</td>
			<td>APC</td>
			<td>AP7900</td>
			<td>A PDU to remotelly connect the lab instrumentation</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

safe experimentation in optical levitation of charged droplets using remote labs

Værket præsenterer et eksperiment, der giver mulighed for undersøgelse af mange fundamentale fysiske processer, såsom photon pres, diffraktion af lys eller bevægelse af ladede partikler i elektriske felter. I dette eksperiment, en fokuseret laser stråle peger opad levitate flydende dråber. Dråberne er svæve af photon trykket af den fokuserede laserstråle, som afbalancerer den gravitationelle kraft. Diffraktion mønsteret oprettet når belyst med laserlys kan hjælpe med at måle størrelsen af en fanget slipværktøj. Ansvaret for den fangne droplet kan bestemmes ved at undersøge dens bevægelse, når en lodret styret elektrisk felt anvendes. Der er flere grunde motiverer dette eksperiment at fjernstyres. De investeringer, der kræves for opsætningen overstiger det beløb, der normalt findes i undergraduate undervisning laboratorier. Eksperimentet kræver en laser af klasse 4, som er skadelige for både hud og øjne og eksperimentet bruger spændinger, som er skadelige.

Da laserstrålen er godt afstemt, og bundplade er ren, er dråberne næsten straks fanget. Når en droplet er fanget kan det blive i fælden i flere timer, giver masser af tid til undersøgelserne. Radius r af dråberne er i rækken af 25 ≤ r ≤ 35 µm og tillægget er blevet målt mellem 1.1x10-17 ±1.1 x10– 18 C og 5.5x10-16 ±5.5 x10-17 C. Størrelsen af dråberne forbliver, ifølge vores målinger, konstant over tid, men afgift...

Watch this Scientific Journal Video about Safe Experimentation in Optical Levitation of Charged Droplets Using Remote Labs at JoVE.com

Safe Experimentation in Optical Levitation of Charged Droplets Using Remote Labs

Optisk levitation er en metode til svævende mikrometer mellemstore dielektrisk objekter ved hjælp af laserlys. Udnytte computere og automatiseringssystemer, et eksperiment på optiske levitation kan fjernstyres. Her præsenterer vi en fjernbetjent optisk levitation system, der er brugt både for uddannelsesmæssige og forskningsmæssige formål.

Sikker eksperimenter i optisk Levitation opladet dråber ved hjælp af Remote Labs

The work presents an experiment that allows the study of many fundamental physical processes, such as photon pressure, diffraction of light or the motion ...

Vores protokol kan bruges til at visualisere mange grundlæggende fysiske begreber, såsom fotontryk eller hvordan en ladet partikel bevæger sig i et elektrisk felt. Endnu mere, alle disse opgaver kan udføres eksternt. Den største fordel er, at vi kan visualisere fysiske fænomener med vores bare øje som den eneste detektor, enten direkte ved hjælp af laser beskyttelsesbriller, eller på computerskærmen ved hjælp af en web-kamera.Forsøgssystemet kan for eksempel give indsigt i atmosfæriske videnskaber ved at undersøge korrelationer mellem flydende dråber eller den kemiske sammensætning af en dråbe ved hjælp af Raman Spektroskopi. Fjernadgangsprotokollen gælder for en lang række eksperimenttyper. Den største eksperimentelle udfordring er, at vi bruger høj drevne lasere.Derfor skal der anvendes strenge lasersikkerhedsregler. Hele ideen med dette eksperiment er at visualisere begreberne fysik, der normalt er demonstreret i sort boks eksperiment eller gennem teoretiske behandlinger. Forsøget vil blive demonstreret af Oscar Isaksson og Andreas Johansson.De er begge deler deres tid mellem undervisning i en lokal high school og laver forskning sigter mod en PH. D.degree. Når som helst kraftfulde lasere er involveret, sikkerhed skal være den højeste prioritet. Disse lasere leverer to Watt synlig laserstråling.Derfor skal alt personale deltage i Laser Safety Course. Begynd med at informere alle i laboratorieområdet om, at en laser vil blive tændt. Tænd derefter for laseradvarselslampen inde i laboratoriet.Dernæst skal du placere de fire lysabsorberende brædder og kontrollere, at rummet mellem laseren og de absorberende brædder er fri for forhindringer. Kontroller også, at mellemrummet mellem diffuseringscellen og bjælkeblokken er fri for objekter. Før du starter laseren, også fjerne eventuelle ure og metal ringe, og sat på ordentlig øjenbeskyttelse.Tænd nu for laboratoriecomputeren, og vent, indtil den er klar til at fungere. Åbn mappen Fjernstart fra skrivebordet, og klik på ikonet Main1806. VI.Run programmet ved at trykke på pilen i øverste venstre hjørne.Under EJS Variabler skal du markere afkrydsningsfeltet Laser Remote Enable 2 Power og indstille Laser Current 2 til 25, så laserstrømsskredsen til højre ender på 25%Overhold laserstrålen ved hjælp af justeringslaserbriller for at sikre, at strålen ender i stråledom. Hvis ikke, skal du justere bjælkekuppelets position. Dernæst skal du kontrollere Drops2 i programmet VI.Then justere Oversættelsesfasen, ved at dreje køreskruerne på sin base, for at flytte spidsen af dråbeautomaten, indtil dråberne falder ind i laserstrålen.Tilbage i softwaren, hæve laser magt til omkring 66%ved hjælp af Laser Current 2 input felt til at fange en dråbe. Så snart en dråbe er fanget, skal du fjerne markeringen af Drops2. Når du har bestemmet dråbens størrelse og polaritet ved at følge tekstprotokollen, skal du bestemme dråbens ladning ved at gange dens kendte størrelse med dens tæthed.Derefter skal du indstille E-Field DC Control 2 til Nul og anslå og notere en gennemsnitsværdi for placeringen af dråben ved psd normaliseret positionssporing i diagrambølgeformen. Beregn værdien af den lasereffekt, der er angivet som F-Læs 1 i ligning 2. Sæt nu E-Field DC Control 2 mellem 1 og 5 Volt eller 1 og 5 Volt, så faldet bevæger sig opad.Dråben er nu på en ny position. Reducer langsomt lasereffekten, indtil dråben er tilbage i sin oprindelige position. Skriv den nye laserstrøm ned som F-Read 2.Hvis du vil have adgang til Fjernlaboratoriet, skal du åbne Unilabs webside i en webbrowser. Når du har oprettet forbindelse, skal du vælge det ønskede sprog i det første element i menuen under overskriften. Log derefter på med følgende data.I kursusområdet, ved siden af log ind-området, venstre-klik på logoet for universitetet i Göteborg. Klik derefter på Optisk Levitation for at få adgang til materialet af dette eksperiment. Få adgang til Remote Laboratory ved at klikke på Remote Laboratory of Optical Levitation.Derefter skal du sørge for, at hovedcomputeren på websiden ser sådan ud og viser brugergrænsefladen i Fjernlaboratoriet. Klik derefter på knappen Opret forbindelse. Hvis forbindelsen lykkes, ændres knapteksten til Tilsluttet.Klik derefter på Sporingsdråber, og kontroller, at PSD-dataene modtages. Klik derefter på Generel visning for at identificere alle elementer i opsætningen:laseren, dråbeautomaten, fældefangstcellen og PSD.'en. For at fange en dråbe skal du først klikke på knappen Diffuseringsdråber for at visualisere pipetten og dråbedispenserdysen.Klik derefter på knappen Slå laser til for at oprette forbindelse til laseren. Herfra skal du indstille lasereffekten omkring første kvartal af kontrolstrimlen, som er placeret under tænd laserknappen. Vent, indtil det grønne lys er synligt.Hvis laseren er korrekt justeret, vil en tynd grøn stråle lys ses. I tilfælde af forkert justering skal du kontakte vedligeholdelsestjenesterne som beskrevet i protokollen. Når laseren er justeret, øge sin magt til tre fjerdedel af baren.Klik derefter på knappen Start dråber for at tænde for dråbedispenseren. Se webcam billedet og vente, indtil en flash er produceret. I det øjeblik er en dråbe blevet fanget.Kontroller webcambilledet igen, og kontroller, at der svæver et slipværktøj midt i diffuseringscellen. Tryk derefter på knappen Stop dråber for at slukke for dråbedispenseren. Hvis du vil bestemme størrelsen på dråben, skal du trykke på Størrelsesdråber og følge proceduren i afsnit 8 i den medfølgende tekstprotokol.For at bestemme opkrævningen for din optagne slipværktøj skal du først klikke på visningen Sporingsdråber. Vælg derefter feltmenuen Elektrisk, og angiv feltet DC Electric til Nul med feltet DC-spændings numeriske. Brug af diagrammet, anslå og notere en gennemsnitlig værdi af dråbepositionen og også notere lasereffekten.Nu skal du indstille feltet DC Electric til en værdi mellem eller 500 Volt for at få dråben til at ændre sin position. Når positionen ændres, skal du ændre lasereffekten med skyderen, indtil dråben er tilbage i sin oprindelige position, og nedskrive den nye værdi af lasereffekten. Endelig skal du bruge Ligning 2 fra den medfølgende tekstprotokol til at beregne dråbens opladning.Vist her er en fanget dråbe svævende. Det er muligt at se en af de dråber, der svæver inde i cellen i opsætningen. Den grønne farve skyldes laseren og synet af to prikker, i stedet for en, skyldes refleksion af dråben på glasset i cellen.I dette tilfælde er det øverste punkt refleksionen, og det nederste punkt er dråben. Det vigtigste, når de forsøger at fælde er at have tålmodighed. En mikrometer-størrelse dråbe formodes at lande i en stråle af lys bare lidt bredere end dråben selv.For at få en mere præcis værdi for opladningen, kan en kontrol løkke bruges. Når der anvendes et elektrisk felt, skifter styreløkken lasereffekten, indtil dråben er tilbage i sin oprindelige position. Yderligere udviklinger fra denne eksperimentelle opsætning er at studere dråbe kollisioner med højhastigheds-kameraer, og også at undersøge, hvordan dråben opfører sig i et højvakuum kammer.En klasse 4 laser bruges i dette eksperiment. Det er vigtigt at træffe alle sikkerhedsforanstaltninger for at beskytte personalet i laboratoriet og miljøet.

Research

JoVE Journal

Engineering

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

Konstruktion og prøvning af Coin celler af lithium-ion batterier

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime.  Lithium ion ...

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Opdigte Metamaterialer Brug af Fiber Tegning Method

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe ...

Optical Trapping of Nanoparticles

Optisk diffusering af nanopartikler

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping ...

Evaluating Plasmonic Transport in Current-carrying Silver Nanowires

Evaluering plasmoniske Transport i Strømbelastningsevne sølv nanotråde

Plasmonics is an emerging technology capable of simultaneously transporting a plasmonic signal and an electronic signal on the same information ...

Experiments on Ultrasonic Lubrication Using a Piezoelectrically-assisted Tribometer and Optical Profilometer

Forsøg med Ultrasonic Smøring Ved hjælp af en piezoelektrisk-assisteret Friktionsmåler og optisk profilometer

Friction and wear are detrimental to engineered systems. Ultrasonic lubrication is achieved when the interface between two sliding surfaces is vibrated at ...

Writing Bragg Gratings in Multicore Fibers

Skrivning Bragg Riste i Multicore Fibers

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong ...

The Measurement of Unsteady Surface Pressure Using a Remote Microphone Probe

Målingen af ​​Usikker Surface Pressure Ved hjælp af en fjernbetjening mikrofon Probe

Microphones are widely applied to measure pressure fluctuations at the walls of solid bodies immersed in turbulent flows. Turbulent motions with various ...

Using Synchrotron Radiation Microtomography to Investigate Multi-scale Three-dimensional Microelectronic Packages

Brug synkrotronstråling Microtomography at undersøge Multi-skala Tre-dimensionelle Mikroelektroniske pakker

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data ...

Optical Trap Loading of Dielectric Microparticles In Air

Optisk Trap Loading af Dielektrisk mikropartikler i Air

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly ...