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

Dit werk werd ondersteund door de Zweedse Onderzoeksraad, Carl Trygger´s Stichting voor wetenschappelijkonderzoek en het Spaanse ministerie van economie en concurrentievermogen kader van het project CICYT DPI2014-55932-C2-2-R. Dankzij Sannarpsgymnasiet laten proberen ons de RL met studenten.

Opmerking: De laser gebruikt in dit experiment is een klasse IV laser leveren maximaal 1 W van zichtbare laserstraling. Al het personeel aanwezig in het laboratorium van de laser moeten voldoende laser veiligheidstraining hebben uitgevoerd.
1. hands-On experimenteel Protocol
<ol><li>Veiligheid<ol>
<li>Zorg ervoor dat iedereen in het lab is zich ervan bewust dat een laser wordt ingeschakeld.</li>
		<li>Zet de laser waarschuwing lamp in het lab.</li>
		<li>Zorg ervoor dat geen horloge of metal...

<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>

Dit werk presenteert een setup voor het uitvoeren van een experiment van de moderne natuurkunde waarin druppels zijn optisch levitated. Het experiment kan worden uitgevoerd in een traditionele hands-on manier of op afstand. Met de oprichting van het externe systeem, kunnen studenten en onderzoekers over de hele wereld toegang krijgen tot de experimentele opstelling. Dit garandeert ook de veiligheid van de gebruikers, omdat zij niet hoeven te worden in aanwezigheid van de high-power laser en elektrische velden nodig zijn ...

Het feit dat licht impuls draagt was eerst voorgesteld door Kepler toen hij verklaarde waarom de staart van een komeet wijst altijd weg van de zon. Het gebruik van een laser om te bewegen en macroscopische objecten overlappen werd eerst gemeld door A. Ashkin en J. M. Dziedzic in 1971 toen zij aangetoond dat het mogelijk is te zweven micrometer formaat diëlektrische objecten1. Het ingesloten object werd blootgesteld aan een opwaartse geregisseerd laserstraal. Deel van de laserstraal kwam tot uiting op het object die opgelegd een stralingsdruk daarop dat voldoende was als tegenwicht tegen de zwaartekracht. De meeste van het licht, werd echter gebroken door de diëlektrische object. De verandering van de richting van het licht zorgt ervoor dat een terugslag van het object.  Het netto-effect van de terugslag voor een deeltje in een Gaussiaanse bundel profiel geplaatst is dat de druppel naar de regio van hoogste lichtintensiteit2 bewegen zal. Vandaar, de positie van een stabiele overlapping ontstaat in het midden van de laserstraal op een positie iets boven het focal point waar stralingsdruk saldi zwaartekracht.
Aangezien de optische levitatie methode kan kleine objecten worden gevangen en gecontroleerd zonder in contact met alle objecten, kunnen verschillende fysische verschijnselen worden bestudeerd met behulp van een levitated druppel. Het experiment kampt echter twee beperkingen worden gereproduceerd en toegepast op scholen of universiteiten, aangezien niet alle instellingen zich niet de benodigde apparatuur veroorloven kunnen en er bepaalde risico's in de praktische werking van de laser zijn.
Externe laboratoria (RLs) bieden online externe toegang tot de echte laboratoriumapparatuur voor experimentele activiteiten. RLs verscheen voor het eerst aan het eind van de jaren ' 90, met de komst van het Internet, en hun belang en het gebruik zijn gegroeid door de jaren heen, aangezien de technologie is verbeterd en sommige van hun belangrijkste zorgen opgelost3 zijn. Echter, de kern van RLs is hetzelfde gebleven na verloop van tijd: het gebruik van een elektronisch apparaat met internetverbinding toegang tot een lab, en te beheersen en te controleren van een experiment.
Als gevolg van hun afgelegen karakter, kunnen de RLs worden gebruikt voor experimentele activiteiten aan gebruikers aanbieden zonder dat zij worden blootgesteld aan de risico's die gekoppeld aan de realisatie van dergelijke experimenten worden kunnen. Deze hulpmiddelen laten studenten te besteden meer tijd werken met laboratoriumapparatuur, en dus betere laboratorium vaardigheden te ontwikkelen. Andere voordelen van RLs zijn dat zij 1) voor gehandicapten uitvoeren van experimenteel werk vergemakkelijken, 2) Vouw de catalogus van experimenten aangeboden aan studenten door het delen van RLs tussen universiteiten en 3) verhogen de flexibiliteit bij het plannen van laboratoriumwerk, Aangezien het kan worden uitgevoerd vanuit huis als is een fysieke laboratorium gesloten. Ten slotte, RLs bieden ook trainingen in besturingssystemen computergestuurde, die tegenwoordig een belangrijk onderdeel van onderzoek, ontwikkeling en industrie. Daarom, RLs kunnen niet alleen een oplossing bieden voor zowel de financiële en veiligheid kwesties dat traditionele labs presenteren, maar ook interessanter experimentele mogelijkheden bieden.
Met de experimentele opstelling in dit werk gebruikt, is het mogelijk de grootte meten en rekenen van een gevangen droplet, onderzoeken van de beweging van geladen deeltjes in elektrische velden en analyseren hoe een radioactieve bron kan worden gebruikt voor het wijzigen van de lading op een druppel4 .
In de experimentele opzet gepresenteerd, is een krachtige laser naar boven gericht en geconcentreerd in het midden van een cel glas4. De laser is een 2 W 532 nm diode gepompte vaste-stof laser (CW), waar meestal ongeveer 1 Watt (W) wordt gebruikt. De brandpuntsafstand van de lens van de overlapping is 3,0 cm. druppels worden gegenereerd met een piëzo druppel dispenser en afdalen via de laserstraal totdat zij net boven de focus van de laser zitten. Overlapping optreedt wanneer de kracht van de opwaartse gericht stralingsdruk is gelijk aan de neerwaartse gestuurde zwaartekracht. Er is geen bovengrens met een korte tijd die wordt waargenomen voor overvulling. De langste tijd die een droplet heeft gevangen is 9 uur, daarna, de val was uitgeschakeld. De interactie tussen de druppel en de laser veld produceert een diffractie patroon dat wordt gebruikt om te bepalen van de grootte van de druppels.
De druppels uitgestoten uit het zeepbakje bestaan uit 10% glycerol en 90% water. Het deel water verdampt snel, een 20 tot 30 µm formaat glycerol droplet verlaten in de val. De maximale grootte van een druppel die kan worden onderschept is ongeveer 40 µm. Er is geen verdamping waargenomen na ongeveer 10 s. Op dit punt verwacht alle water verdampt. De overlapping van de lange tijd zonder waarneembare verdamping geeft aan dat er minimale absorptie is en dat de druppel in wezen bij kamertemperatuur. De oppervlaktespanning van de druppels maakt ze sferische. De last van de druppels gegenereerd door de druppel dispenser is afhankelijk van de milieuomstandigheden in het laboratorium, waar ze meestal worden negatief geladen. De bovenkant en de onderkant van de cel van de overlapping bestaat uit twee elektroden Geplaatst 25 mm uit elkaar. Ze kunnen worden gebruikt om het toepassen van een verticale elektrische gelijkstroom (DC) of wisselstroom (AC) veld over de druppel. Het elektrisch veld is niet sterk genoeg om elke bogen maken zelfs als 1000 volt (V) wordt toegepast op de elektroden. Als een DC-veld wordt gebruikt, beweegt de druppel omhoog of omlaag in de laserstraal naar een nieuwe positie stabiel evenwicht. Als een veld AC in plaats daarvan wordt toegepast, schommelt de druppel rond de positie van haar evenwicht. De omvang van de trillingen zijn, is afhankelijk van de grootte en de last van de druppel, op de intensiteit van het elektrisch veld en op de stijfheid van de val van de laser. Een afbeelding van de droplet wordt geprojecteerd op een positie-gevoelig-detector (PSD), die gebruikers toestaat om spoor van de verticale positie van de druppel.
Dit werk presenteert een geslaagd initiatief van modernisering van onderwijs en onderzoek met behulp van informatie- en communicatietechnologieën via een innovatieve RL op optische levitatie van geladen druppels die illustreert van moderne concepten in de natuurkunde. Figuur 1 toont de architectuur van de RL. Tabel 1 toont de mogelijke verwondingen die lasers volgens hun klasse veroorzaken kunnen; Bij deze instelling is een laser klasse IV gebruikt, die de meest gevaarlijke is. Het kan werken met maximaal 2.0 W van zichtbare laserstraling, zodat de veiligheid geboden door de bediening op afstand duidelijk geschikt is voor dit experiment. De optische levitatie van geladen druppels RL werd gepresenteerd in het werk van D. Galan et al. in 20185. In dit werk wordt aangetoond hoe het online kan worden gebruikt door docenten die hun leerlingen kennismaken met moderne begrippen van de natuurkunde willen zonder te zijn bezorgd over de kosten, de logistiek of de veiligheidskwesties. Studenten toegang krijgen tot de RL via een webportal genaamd universitaire netwerk van interactieve laboratoria (UNILabs - https://unilabs.dia.uned.es) in die ze alle documentatie met betrekking tot de theorie gerelateerd aan het experiment en het gebruik van de experimentele vinden kunnen installatie door middel van een web-applicatie. Met behulp van het concept van een extern laboratorium, kan experimenteel werk in de moderne natuurkunde die vereist dat gevaarlijke en dure apparatuur beschikbaar worden gesteld aan nieuwe groepen van studenten. Bovendien verbetert het het formele leren door middel van traditionele studenten met meer laboratorium tijd en experimenten die normaal niet toegankelijk zijn buiten onderzoekslaboratoria zijn.

<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

Het werk presenteert een experiment waarmee de studie van vele fundamentele fysisch bepaalde processen, zoals het foton druk, diffractie van licht of de beweging van geladen deeltjes in elektrische velden. In dit experiment, een gerichte laser beam wijzen naar boven zweven vloeibare druppeltjes. De druppels zijn levitated door de foton druk van de gerichte laserstraal die tegoeden van de zwaartekracht. Het patroon van de diffractie gemaakt wanneer verlicht met laserlicht kan helpen de grootte van een gevangen droplet meten. De lading van de gevangen druppel kan worden bepaald door het bestuderen van de beweging als een verticaal gestuurde elektrisch veld wordt toegepast. Er zijn verschillende redenen dit experiment te motiveren om op afstand worden gecontroleerd. De investeringen welke vereist zijn voor de setup groter is dan het bedrag dat normaal gesproken beschikbaar in undergraduate onderwijs laboratoria. Het experiment vereist een laser van klasse 4, die schadelijk is voor de ogen en de huid en het experiment gebruikt spanningen die schadelijk zijn.

Wanneer de laserstraal wordt goed uitgelijnd en de bodemplaat schoon is, zitten de druppels bijna onmiddellijk. Wanneer een droplet is gevangen kan het blijven in de val voor enkele uren, geven genoeg tijd voor onderzoek. De straal r van de druppels is in het bereik van 25 ≤ r ≤ 35 µm en de lading is gemeten tussen 1.1x10-17 ±1.1 x10-18 C en 5.5x10-16 ±5.5 x10-17 C. De grootte van de druppels blijft, volgens onze metingen, consta...

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

Optische levitatie is een methode voor zwevende micrometer en middelgrote diëlektrische objecten met behulp van laserlicht. Met behulp van computers en automatiseringssystemen, een experiment met optische levitatie kan op afstand worden aangestuurd. Hier presenteren wij onze een op afstand bestuurbaar optische levitatie systeem dat gebruikt zowel voor onderwijs en onderzoek doeleinden.

Veilig experimenten in optische levitatie van geladen druppels met behulp van externe 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 ...

Ons protocol kan worden gebruikt om veel fundamentele fysieke concepten te visualiseren, zoals fotondruk of hoe een geladen deeltje beweegt in een elektrisch veld. Sterker nog, al deze taken kunnen op afstand worden uitgevoerd. Het belangrijkste voordeel is dat we fysieke verschijnselen met ons blote oog kunnen visualiseren als de enige detector, hetzij rechtstreeks met behulp van een laserbril, hetzij op het computerscherm met behulp van een webcamera.Het experimentele systeem kan bijvoorbeeld inzicht geven in de atmosferische wetenschappen door correlaties tussen vloeibare druppeltjes of de chemische samenstelling van een druppel met Behulp van Raman Spectroscopie te onderzoeken. Het rastoegangsprotocol is van toepassing op een breed scala aan experimenttypen. De belangrijkste experimentele uitdaging is dat we krachtige lasers gebruiken.Daarom moeten strenge laserveiligheidsvoorschriften worden toegepast. Het hele idee met dit experiment is om concepten van de fysica die normaal worden aangetoond in black box experiment of door middel van theoretische behandelingen te visualiseren. Het experiment zal worden gedemonstreerd door Oscar Isaksson en Andreas Johansson.Ze zijn beide het delen van hun tijd tussen het onderwijs in een lokale middelbare school en het doen van onderzoek gericht op een PH. D.degree. Altijd krachtige lasers zijn betrokken, veiligheid moet de hoogste prioriteit. Deze lasers levert twee Watt aan zichtbare laserstraling.Daarom moet al het personeel de Laser Safety Course volgen. Begin met het informeren van iedereen in het lab gebied dat een laser zal worden ingeschakeld. Zet vervolgens de laserwaarschuwingslamp in het laboratorium aan.Plaats vervolgens de vier lichtabsorberende planken en controleer of de ruimte tussen de laser en de absorberende platen vrij is van obstakels. Controleer ook of de ruimte tussen de overvulcel en het balkblok vrij is van objecten. Voorafgaand aan het starten van de laser, ook verwijderen van horloges en metalen ringen, en op een goede bescherming van de ogen.Zet nu de labcomputer aan en wacht tot deze klaar is om te werken. Open de map Externe opstart vanaf het bureaublad en klik op het pictogram Main1806. VI.Voer het programma uit door op de pijl in de linkerbovenhoek te drukken.Markeer onder EJS-variabelen het selectievakje Laser Remote Enable 2 Power en stel Laser Stroom 2 tot 25 in, zodat de laserkracht schuif naar rechts op 25% belandt Observeer de laserstraal met behulp van uitlijningslaserbril om ervoor te zorgen dat de straal in de straal dom belandt. Zo niet, pas dan de positie van de balk dom. Controleer vervolgens Drops2 in het programma VI.Pas vervolgens de vertaalfase aan, door de drijfschroeven aan de basis te draaien, om de punt van de druppeldispenser te verplaatsen totdat de druppels in de laserstraal vallen.Terug in de software, verhogen van de laser kracht tot ongeveer 66%met behulp van de Laser Current 2 input veld om een druppel val te vangen. Zodra een druppel gevangen zit, schakelt u Drops2 uit. Na het bepalen van de grootte en polariteit van de druppel door het volgen van het tekstprotocol, bepaal de lading van de druppel door de bekende grootte te vermenigvuldigen met zijn dichtheid.Stel vervolgens de E-Field DC Control 2 in op Nul en schat en noteer een gemiddelde waarde voor de positie van de druppel door het PSD Normalized Position Trace in de grafiek Waveform. Bereken de waarde van het laservermogen dat wordt opgegeven als F-Read 1 in vergelijking 2. Stel nu de E-Field DC Control 2 in tussen 1 en 5 Volt of 1 en 5 Volt, zodat de daling naar boven beweegt.De druppel is nu op een nieuwe positie. Verminder de laserkracht langzaam totdat de druppel weer in zijn oorspronkelijke positie staat. Schrijf de nieuwe laser kracht als F-Read 2.Open de webpagina van het Unilab in een webbrowser om toegang te krijgen tot het Remote Laboratory. Selecteer de gewenste taal in het eerste item van het menu onder de koptekst, nadat u bent verbonden. Log dan in met de volgende gegevens.Klik in het cursusgebied, naast het inloggebied, links op het logo van de Universiteit van Göteborg. Klik vervolgens op Optische Levitation om toegang te krijgen tot het materiaal van dit experiment. Toegang tot het Remote Laboratory door te klikken op Remote Laboratory of Optical Levitation.Zorg er daarna voor dat het mainframe van de webpagina er zo uitziet en de gebruikersinterface van het Remote Laboratory toont. Klik vervolgens op de knop Verbinden. Als de verbinding is geslaagd, wordt de tekst van de knop gewijzigd in Verbonden.Klik vervolgens op Druppels bijhouden en controleer of de PSD-gegevens worden ontvangen. Klik vervolgens op Algemene weergave om alle elementen van de set-up te identificeren:de laser, de druppeldispenser, de overvulcel en de PSD. Als u een druppel wilt vangen, klikt u eerst op de knop Overvuldruppels om de pipet en de druppeldispenserpijp te visualiseren.Klik vervolgens op de laserknop inschakelen om de verbinding met de laser tot stand te brengen. Stel vanaf hier de laserkracht in rond het eerste kwart van de controlestrook, die zich onder de laserknop inschakelen bevindt. Wacht tot het groene licht zichtbaar is.Als de laser correct is uitgelijnd, wordt een dun groen licht gezien. In geval van onjuiste uitlijning u contact opnemen met de onderhoudsdiensten zoals beschreven in het protocol. Zodra de laser is uitgelijnd, verhoogt u zijn vermogen tot driekwart van de bar.Klik vervolgens op de knop Druppels starten om de druppeldispenser in te schakelen. Bekijk de webcam afbeelding en wacht tot een flitser wordt geproduceerd. Op dat moment is er een druppel gevangen.Controleer de webcamafbeelding opnieuw en controleer of een druppel zweeft in het midden van de overvulcel. Druk vervolgens op de knop Druppels stoppen om de dropletdispenser uit te schakelen. Als u de grootte van de druppel wilt bepalen, drukt u op De druppels van het formaat en volgt u de procedure in punt 8 van het bijbehorende tekstprotocol.Als u de kosten voor uw vastgelegde druppel wilt bepalen, klikt u eerst op de weergave Druppels bijhouden. Selecteer vervolgens het veldmenu Elektrisch en stel het veld GELIJKstroom elektrisch in op Nul met het numerieke veld GELIJKspanning. Met behulp van de grafiek, schatten en noteren een gemiddelde waarde van de druppelpositie en ook rekening houden met de laser kracht.Stel nu het veld DC Electric in op een waarde tussen of 500 Volt om de druppel zijn positie te laten wijzigen. Zodra de positie verandert, wijzigt u de laserkracht met de schuifregelaar totdat de druppel terug in zijn oorspronkelijke positie is en noteer de nieuwe waarde van de laserkracht. Gebruik ten slotte vergelijking 2 van het bijbehorende tekstprotocol om de lading van de druppel te berekenen.Hier wordt een gevangen druppel gezweefd. Het is mogelijk om een van de druppels te zien zweven in de cel van de setup. De groene kleur is te wijten aan de laser en de aanblik van twee stippen, in plaats van een, is te wijten aan de reflectie van de druppel op het glas van de cel.In dit geval is het bovenste punt de reflectie en het onderste punt is de druppel. Het belangrijkste bij het proberen om val is om geduld te hebben. Een micrometer-sized druppel wordt verondersteld om te landen in een lichtstraal net iets breder dan de druppel zelf.Om een nauwkeurigere waarde voor de lading te krijgen, kan een controlelus worden gebruikt. Tijdens het toepassen van een elektrisch veld, zal de controle lus de laser kracht te veranderen totdat de druppel is terug in zijn oorspronkelijke positie. Verdere ontwikkelingen van deze experimentele opstelling is het bestuderen van druppelbotsingen met hogesnelheidscamera's, en ook om te onderzoeken hoe de druppel zich gedraagt in een hoogvacuümkamer.Een klasse 4 laser wordt gebruikt in dit experiment. Het is belangrijk om alle veiligheidsmaatregelen te nemen om het personeel in het lab en het milieu te beschermen.

Research

JoVE Journal

Engineering

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

Bouw en testen van Coin Cellen van Lithium Ion batterijen

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

Fabriceren Metamaterialen Met behulp van de Fiber tekenmethode

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

Optische overvullen van nanodeeltjes

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

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

Experimenten op Ultrasoon smeren met behulp van een piëzo-elektrisch ondersteunde Tribometer en optische 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

Het schrijven van Bragg Roosters in 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

De meting van Unsteady Surface Pressure Met behulp van een Remote Microphone 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

Met behulp van Synchrotron Radiation Microtomografie Multi-scale Driedimensionale Microelectronic pakketten Onderzoek

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

Optische val Laden van diëlektrische micropartikels in Air

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