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大学物理实验, 2025, 38(3): 22-29     https://doi.org/10.14139/j.cnki.cn22-1228.2025.03.005
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水滴透镜模型的光学参数探究
徐鸿泰,王 颖,赵颖慧,王雅茹,杨紫江,程雪佳
辽宁师范大学 物理与电子技术学院,辽宁 大连116029
Exploration of Optical Parameters in Water Droplet Lens Models
XU Hongtai, WANG Ying,ZHAO Yinghui, WANG Yau,YANG Zijiang,CHENG Xuejia*
School of Physics and Electronie Technology, Liaoning Normal University , Dalian 1 16029 , China
下载:  PDF (3044KB) 
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摘要 

针对水滴透镜现象,本文基于液滴表面张力、流体静力学原理以及接触角修正的能量函数,对液滴表面形态及其相关光学参数进行了深入的理论分析,总结出其光学参数的影响因素:水滴厚度增大,透镜放大倍数减小,分辨率先增大后减小;水滴直径增大,放大倍数减小,分辨率先增大后减小;玻璃折射率对透镜光学参数几乎无影响。 通过 MATLABatlab 仿真,每组实验中放大倍数与分辨率的相对误差分别为2.71%、4.7%1.12%、5.9%;0.44%、2.13%,可信性较高。 该研究不仅推动了相关技术的进步,还为多个领域提供了创新应用思路。

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徐鸿泰
王 颖
赵颖慧
王雅茹
杨紫江
程雪佳
关键词:  水滴透镜  光学参数  表面张力  接触角     
Abstract: 

Focusing on the phenomenon of water droplet lenses, this paper conducts in-depth theoreticaanalysis on the surface morphology of droplets and their related optical parameters based on principles oldroplet surface tension ,fluid staties ,and an energy function corrected by contact angle.The influencing factorsof the optical parameters are summarized as follows: as the thickness of the water droplet increases , themagnification of the lens decreases ,and the resolution first increases and then decreases ;as the diameter of thewater droplet inereases , the magnilieation deereases ,and the resolution also first inereases and then deereases :the relraelive index of glass has almost no elleet on the oplical parameters of the lens.Through Matlabsimulations, the relative errors for magnification and resolution in each set of experiments are 2.7196 and4.796 , 1.1296 and 5.996 ,and 0.4496 and 2.13% ,respeclively ,indicating high credibility.This research not onlyadvanees related technologies but also provides innovaltive application ideas for multiple fields.

Key words:  water droplet lens    optical parameters    surface tension    contact angle
               出版日期:  2025-06-25      发布日期:  2025-06-25      整期出版日期:  2025-06-25
ZTFLH:  O 435.1  
基金资助: 

国家自然科学基金青年科学基金项目(12404301);辽宁省教育厅科学研究一般项目(LJ212410165035)

引用本文:    
徐鸿泰, 王 颖, 赵颖慧, 王雅茹, 杨紫江, 程雪佳. 水滴透镜模型的光学参数探究 [J]. 大学物理实验, 2025, 38(3): 22-29.
XU Hongtai, WANG Ying, ZHAO Yinghui, WANG Yau, YANG Zijiang, CHENG Xuejia. Exploration of Optical Parameters in Water Droplet Lens Models . Physical Experiment of College, 2025, 38(3): 22-29.
链接本文:  
https://dawushiyan.jlict.edu.cn/CN/10.14139/j.cnki.cn22-1228.2025.03.005  或          https://dawushiyan.jlict.edu.cn/CN/Y2025/V38/I3/22
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