عنوان پایان‌نامه
کاربرد پراکندگی دینامیکی نور در مطالعه تجربی سیستمهای ماده چگال نرم
- رشته تحصیلی
- فیزیک-اتمی‌ملکولی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6364;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77485;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6364;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77485
- تاریخ دفاع
- ۳۰ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- مهنوش السادات مدنی
- استاد راهنما
- خسرو حسنی
- چکیده
- در این رساله ابتدا با هدف پیدا کردن شناخت نسبت به روش های پراکندگی دینامیکی نور، به بررسی خواص دینامیکی نمونه کف با استفاده از تکنیک طیف سنجی نمایانی پیسه در چیدمان های تراگسیلی و پس پراکندگی پرداخته ایم.با اندازگیری شدت روشنایی تراگسیلی از ضخامت های مختلف نمونه کف، مسافت آزاد تراگسیلی نور در این نمونه را به دست آورده و با استفاده از پارامتر های استخراج شده از برازش داده ها به مدل های پراکندگی دینامیکی نور، پارامتر های دینامیکی کف را محاسبه می کنیم. داده های به دست آمده از آزمایش در چیدمان تراگسیلی نور شامل مسافت آزاد تراگسیلی با مقدار l^*=0.10±0.01(mm)، ثابت پخش نور در محیط کف با مقدار D_l=?10?^5±?10?^4 (m^2/s)، ثابت پخش جایگاه های پراکننده با مقدار D_0=5.64±0.2×?10?^(-10) (?mm?^2/s) و زمان افت که بیانگر زمان میان دو رویداد بازآرایی در هریک از جایگاه های پراکندگی می باشد، با مقدار?_0= 12.7 ±0.5(s) می باشد که همخوانی مناسبی با تئوری و داده های به دست آمده توسط سایر گروه های تحقیقاتی دارد. پس از بررسی نمونه کف، به بررسی نمونه دود چگال پرداختیم که ضمن داشتن دینامیک پیچیده و تند-تغییر، بس-پاشیده ابعادی نیز هست و در صورت داشتن غلظت کافی، نمونه ای مناسب از محیط کدر محسوب می شود. پس از ابداع روشی برای تولید دود چگال و نگه داری آن در محفظه ای مناسب برای آزمایش، با استفاده از میکروسکوپ این ذرات را اندازگیری کرده و پس از به دست آوردن بزرگنمایی میکروسکوپ با استفاده از یک توری معین، اندازه قطر میانگین آنها را d=5±0.3 ?mمحاسبه کرده ایم. در ادامه به بررسی نسبت شدت تراگسیلی در ضخامت های مختلف نمونه دود پرداختیم و با چشم پوشی از میزان جذب نور در آن، مسافت آزاد میانگین تراگسیلی را برابر با 0.2±0.01 ?mبه دست می آوریم. در نهایت با بررسی همبستگی میان تصاویر ثبت شده برای نمونه دود در بازه های مختلف از لحظه تولید آن، رویه ای برای بررسی دینامیک محیط های بس پراکننده تند-تغییر مبنی بر بس پراکندگی نور ارائه می دهیم که نیازمند انجام آزمایش های بیشتر می باشد.
- Abstract
- Soft condensed matter materials comprise a wide range of different applications in industries and in everyday life, such as food processing, petrochemistery, optical telecommunication, biotechnology and medical research, and many other diverse applications. Studying the dynamics of these materials, is complicated because of their to internal structures and processes. Among the various methods, techniques based on multi-scattered light are especially important as being non-destructive metods study the internal dynamics of opaque materials. Speckle Visible Spectroscopy (SVS) is one of these multiple light scattering methods which in addition to being capable of studying the dynamic properties of materials, has the possibility to obtain an average particle size in the polydispersd and multy-scattering systems. After many times scattering of coherent light from particles or dispersive sites in a very opaque enviroment, its interference will be a doted pattern called speckel pattern. By displacement of dispersive sites, optical path will be changed and led to the phase difference which will cause the dark and light spots in the interference pattern to change. If images in short exposure times are recorded, the speckles movement will not be recorded and visibility of the images will be high. As the exposure time of the images increases, they become more blurred and their visibility is reduced. The correlation between the visibilities of images with different exposure times, is a criterion to measure the decay of visibility, and dynamical parameters of multy-scattering media will be obtained by fitting this correlations to the theorical models.The history of using this method in the department of Physics at University of Tehran goes backs to measurement of dynamic properties of milk. In this thesis we explore the dynamic properties of foam samples with Speckle Visible spectroscopy technique in transmission arrangement. Then we will check this method in backscattering arrangement and report the limmitations of this technique. In addition, we will measure illuminance of transmited light from different thicknesses of foam, to obtaine the transport mean free pass of light in the sample, then using the parameters extracted from speckle visiblity spectroscopy, we calculate the dynamic arrangement includes transport mean free pass, ???=0.10±0.01(????) , diffiusion coefficient of light, ????=105(??2??) , diffusion coefficient of scatterer sites, ??0=5.64×10?10(????2??) and decay time which is the average time between rearrangement events at each scattering site with value ??0=12.7 ±0.5(??).They have good agreement with theoretical data and results obtained by other research groups. After investigating the foam samples, we examined the dense smoke, which has a fast-changing and complex dynamics, and also polydispersity in its particle sizes. With enough concentration, it provides a good example of opaque environments. So the first step was to develop a method to produce dense smoke and keep it in a containers suitable for multiscattering experiments. Then we used a microscope to measure the particles size, and to calibrate the microscope, we used known griting. The mean diameter of the particles was d = 5 ± 0.3 ?m. We then investigate the relative intensity of transmission luminance in different thicknesses of smoke. By neglecting the amount of light absorbed by the smoke particles, its transport mean free pass is obtain as 0.2 ?m. Finally, the correlation between the images recorded for smoke samples at different intervals from the moment of its production is plotted, and a procedure to observe the fast-changing dynamics of a poly-dispersive environment using the multi-scattering of light is presented, which needs further work to be done. keywords: foam, Speckle Visible Spectroscopy
