光具组基点的测定实验报告

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篇一:光具组基点的测定及数据处理

曲靖师范学院物理系

实验报告

实验题目:光具组基点的测定

专业:物理学

班级学号:20XX121149

姓名:赵旭

组别:第三组

实验时间:20XX年5月31日

【实验目的及要求】

1.成像法确定光具组的基点位置,验证高斯公式;

2.利用测节器原理,确定透镜组的基点位置;

3.进一步了解光学系统基点的性质。

【实验原理】

光学仪器中常用的光学系统,一般都是由单透镜或胶合透镜等球面系统共轴构成,对于由薄透镜组合成的共轴球面

系统,其物和像的位置可由高斯公式:

1s?

?1s?

1

f?

确定式

f?为系统的像方焦距,s?为像距,s

为像距。物距是从第一主面到物的距离,像距是从第

二主面到像的距离,系统的像方焦距是从第二主面像方焦点的距离。各量的符号从各相应主面,沿光线进行方向测量为正,反向为负。共轴球面系统的物和像的位置,还可由牛顿公式表示:

xx??ff??f??f??

?

即式中x为从物方焦点量起的物方焦点到物的距离,x 为从物方焦点量起的像方焦点到像的距离,物方焦距f和像方焦距

f?分别是第一、第二主面量到物方焦点的距离,符号规则同上,共轴球面系统的基点、基

面具有如下的特点:1.主点和主面

若将物体垂直于系统的光轴放置在第一主点h处,则必成一个与物体同样大小的正立像于第二主点h处,即主点是

横向放大率?=+1的一对共轭点,过主轴垂直于光轴的平面,分别称为第一、第二主面。

2.节点和节面

节点是放大率?=+1的一共轭点,入射光线(或其延长线)通过第一节点n时,出射光线(或其延长线)比通过第二节点n,并与n的入射光线平行,过节点垂直于光轴的平面分

别称为第一、第二节面。

当共轴球面系统处于同一媒质时,两主点分别与两节点重合。

?

3.焦点和焦面

平行于系统主轴的平行光束,经系统折射后与主轴的交

点F称为像方焦点;过F垂直于主轴的面称为像方焦面。第二主点h?到像方焦点F的距离,称系统的像方焦距和焦距f。

显然,薄透镜的两主平面与透镜的光心重合,而共轴球面系统两主点的位置,将随各组合透镜或折射面的焦距和系统的空间特性而异,下面以两个薄透镜的组合为例进行讨论,设两薄透镜的像方焦距分别为

?

?

?

f?,此外,还有物方焦点F、焦面

f1?

f2?

,两透镜之间的距离为d,则透镜组的像方焦距f?可由下式求出:

两点间位置

f??

f1?f2?f?1?f2?

?

,f??f?d

?

l?

?

f

?f2?d

??

1?f2

?d

,l?

f

f1d?

??1?f2

?d

计算时注意l是从第二透镜光心量起,L是从第一透镜光心量起,(试分析二凸透镜组成的光具组)

4.用测节器测定光具组基点的原理

设有一束平行光入射于由两片薄透镜组成的光具组,光具组与平行光束共轴,光线通过光具组后,会聚于白屏上的Q点,此Q点即光具组的像方焦距

f?,以垂直于平行光的某一方向为轴,将光具组转动一小

角度,可有如下两种情况:

(1)回转轴恰好通过光具组的第二节点n因为入射第一节点n点光线必从第二节点

?

n?射出,而且出射光平行于入射光,现在n?未动,入射

光方向未变,所以通过光具组的光束,仍然会聚于交平面上的Q点,但是这时光具组的像方焦点F已离开Q点,严格讲,回转后像清晰度稍差。

(2)回转轴未通过光具组的第二节点n由于第二节点n 未在回转轴上所以光具组转动后,n出现移动,但由于n的出射仍然平行于入射光,所以由n出射的光线和前一情景相比将出现平移,光束的会聚点将从Q移到Q

5.透镜组两次成像法测定光具组几点原理两焦距分别

接触角的测定实验报告

—、实验目的 1. 了解液体在固体表面的润湿过程以及接触角的含义与应用。 2. 掌握用JC2000C1静滴接触角/界面张力测量仪测定接触角和表面张力的方 法。 二、实验原理 润湿是自然界和生产过程中常见的现象。通常将固-气界面被固?液界面所取 代的过程称为润湿。将液体滴在固体表面上,由于性质不同,有的会铺展开来, 有的则粘附在表面上成为平凸透镜状,这种现象称为润湿作用。前者称为铺展润 湿,后者称为粘附润湿。如水滴在干净玻璃板上可以产生铺展润湿。如果液体不 粘附而保持椭球状,则称为不润湿。如汞滴到玻璃板上或水滴到防水布上的情况。 此外,如果是能被液体润湿的固体完全浸入液体之中,则称为浸湿。上述各种类 型示于图仁 图1各种类型的润湿 当液体与固体接触后,体系的自山能降低。因此,液体在固体上润湿程度的 大小可用这一过程自由能降低的多少来衡量。在恒温恒压下,当一液滴放置在固 体平面上时,液滴能自动地在固体表面铺展开来,或以与固体表面成一定接触角 的液滴存在,如图2所示。 图2接触角 铺展润湿 粘附湿润 不银润 浸湿

假定不同的界面间力可用作用在界面方向的界面张力来表示,则当液滴在固体平面上处于平衡位置时,这些界面张力在水平方向上的分力之和应等于零,这个平衡关系就是著名的Young方程,即 yso- ySL= yLG-COS0 (1) 式中ysG, yi_G,ysi.分别为固?气、液?气和固?液界面张力;8是在固、气、液三 相交界处,自固体界面经液体内部到气液界面的夹角,称为接触角,在0°-180°之间。接触角是反应物质与液体润湿性关系的重要尺度。 在恒温恒压下,粘附润湿、铺展润湿过程发生的热力学条件分别是: 粘附润湿Wa = ySG - ySL + yLG zO (2) 铺展润湿S = ysG?ysL?yLG >0 (3) 式中Wa, S分别为粘附润湿、铺展润湿过程的粘附功、铺展系数。 若将(1)式代入公式(2)、(3),得到下面结果: Wa二ysG+yLG -ySL=yLG(1+COS0) (4) S=ySG-ySL-yLG=yLG(COS0-1) (5) 以上方程说明,只要测定了液体的表面张力和接触角,便可以计算出粘附功、铺展系数,进而可以据此来判断各种润湿现象。还可以看到,接触角的数据也能作为判别润湿情况的依据。通常把8=90。作为润湿与否的界限,当8>90°,称为不润湿,当0<90°时,称为润湿,8越小润湿性能越好;当8角等于零时,液体在固体表面上铺展,固体被完全润湿。 接触角是表征液体在固体表面润湿性的重要参数之一,由它可了解液体在一定固体表面的润湿程度。接触角测定在矿物浮选、注水采油、洗涤、印染、焊接等方面

教室光环境的测量与分析室内照度实验报告

一、实验目的 1、学会照度计的使用,了解室内照明设施形成的照度水平 2、通过实验评价室内光环境 3、通过测量了解改善室内照度水平的措施 二、实验原理 1、照度是受照平面上接受的光通量的面密度,符号为E。若照射到表面一点面元上的光通量为d?,该面元的面积为dA(m2),则有: E=d?/dA 照度单位是勒克斯(lux,lx)。1lx等于1lm的光通量均匀分在1m2表面上所产生的照度,即1lx=1lm/m2。 2、人眼对外界环境明亮差异的知觉,取决于外界景物的亮度。但是,规定适当的亮度水平相当复杂,因为它涉及各种物体不同的反射特性。所以,实践中还是以照度水平作为照明的数量指标。 3、适宜的照度应当是在具体工作条件下,大多数人都感觉比较满意而且保证工作效率和精度均较高的照度值。随着照度的增加,感到满意的人数百分比也在增加,最大值处约在1500~3000lx之间。 4、任何照明装置获得的照度,在使用过程中都会逐渐降低。这是由于灯的光通量衰减,灯、灯具和室内表面污染造成的。 5、照度分布应满足一定的均匀性。视场中各点照度相差悬殊时,瞳孔就经常改变大小以适应环境,引起视觉疲劳。 6、光电池是把光能直接转换成电能的光电元件。当光线射到硒光电池表面时,入射光透过金属薄膜4到达半导体硒层2和金属薄膜4的分界面上,在界面上产生光电效应。产生的光生电流的大小与光电池受光表面上的照度有一定的比例关系。这时如果接上外电路,就会有电流通过,电流值从以勒克斯(Lx)为刻度的微安表上指示出来。光电流的大小取决于入射光的强弱。照度计有变档装置,因此可以测高照度,也可以测低照度。 三、实验器材 照度计五台卷尺照度计型号:TES-1330A 测量范围: 0.01lux~20000lux(勒克斯) 四、实验步骤 1、测量教室、门窗的尺寸和灯、桌子的净高。绘出教室平面图,选择好10个测点位置,并在图中标记出。 2、检查实验仪器,并测出此时室外光照强度为109000lx。 3 4 5、取下电池,将实验器材整理好。

光具组基点的测定

光具组的基点 摘要:本文主要介绍了如何利用光学参数测定仪的测节装置,测定透镜组的基点,加深对透镜组基点的理解和认识。 关键词:光具组主点主平面焦点焦平面节点节面 引言:任意实际光学系统都是由多个透镜组合而成。日常生活所用的光学仪器,如照相机镜头、显微镜物镜、目镜等,并非是单一薄镜头,而是由多个具有一定厚度的透镜组成的光组。 光组的作用和透镜相同,但成像质量更好。为了使成像问题变得更为简单,可以求出实际光学系统的三对基点,利用这些基点,就可以用一个等效的光具组代替整个实际光学系统,不必去考虑光在该系统中的实际路径,从而确定像的大小和位置,使成像问题大大简化。坐标原点如何更改,使高斯公式和横向放大率公式也适用于光组和薄透镜,是本实验的首要问题。 在光学中,由中心在同一直线上的两个或两个以上的球面组成的系统,称为共轴光组。共轴光组是最简单的一种球面组合系统,也是一般复杂光学系统的基本单元。若物方有一点、一直线或一平面,像方只有一点、一直线或一平面与之对应,则该系统称为理想共轴光组。当把共轴系统作为一个整体,而不逐一的研究每一个面的成像时,则可用系统的几个特别的点来表征系统的成像上的性质,这几个特别的点就是系统的主焦点、主点和节点,它们统称为系统的基点。无论共轴球面系统的具体布置如何,只要得知系统的这几个点,便可用非常简单的高斯公式或牛顿公式,计算共轭点的位置和成像的放大率等等。实验中采用测节器来测定光具组的基点。 原理: 测节器基本原理:如图1,设M、M’为光组二主平面,因光组在同一媒质中,光组的二主点主面与光轴之交点H、H’分别与N、N’相重合,F’为第二焦点。设平行光如图射至光组后会聚与Q点,光束中通过第一节点N的光线PN,按节点角放大率K=±1的性质,透射光中必有光线N’Q与其共轭,且N’Q//PN,N’ 即为第二节点。现假定光组绕N’点 转过θ(图中虚线示)。引入射光束方 向未变,原先通过第一节点N之光线 现变为P1N1,它与主光轴的夹角为α 1,过N1点作辅助平行线原光轴后不 难证明α’+θ=α1,说明P1N1//N’Q, 成像光线N’Q并未因光组的旋转而 改变方向和位置,即像点Q不因光组 可以整组前、后移动,同时还可以绕 垂直于它的主光轴的轴而转动。这就 可以在边移动、边转动中找出不因光

固体表面动态接触角的测定

固体表面动态接触角的测定 一.目的与要求 1.了解固体表面接触角的测量及表面能的计算原理。 2.掌握润湿周长、接触角、表面能的实验测试方法及实验操作。 二.仪器与药品 DCA-150界面分析仪 正己烷(A.R.);无水乙醇(A.R.);二次蒸馏水;聚苯乙烯(Pst)样品 三.基本原理 接触角是表征固体物质润湿性最基本的参数之一,据测量的原理的不同,接触角又可分成平衡接触角和动态接触角(dynamic contact angle),动态接触角(包括前进接触角(advancing contact angle)和后退接触角(receding contact angle)两种。 早在20世纪初期,Wilhelmy测试液体表面张力及接触角的方法:将一定的待测液体装在特定容器中,尽可能垂直固定悬挂的铂金板,升起液面至刚好与铂金板的下边缘相接触,此时铂金板受到液面向下的拉力即为液体的表面张力r r = F w / (L·cosθ) (1) r-液体表面张力(Dyn /cm);F w —吊片所受的力(Dyn);L—润湿周长(cm);θ—接触角(°); 由于绝大多数的液体对于°铂金是完全润湿的,即接触角θ为0°,所以只要知道润湿周长,就可从(1)式很方便计算得到液体的表面张力 1.平衡接触角 又叫静态接触角,根据Wilhelmy理论,只要将待测固体加工成规定尺寸的片状样品,然后垂直悬挂与已知表面张力的液面接触,同样可以依据(1)计算得到液体在固体表面的平衡接触角。 2.动态接触角 Wilhelmy法:如图2依据Wilhelmy理论,把样品板插入到液体中然后抽出来,通过测量样品板受力变化计算得到液体在固体表面的动态接触角的大小。

照度实验报告

照度实验报告 一、背景 作业场所的合理采光与照明,对生产中的效率、卫生和安全都有重要的意义。它是工作场所设计中的重要项目,无论是天然采光还是人工照明,其主要目的都是给人们的生活和生产提供必需的视觉条件。 适当的照度设计应遵循工效学的原则,使照度设置达到保证物体的轮廓立体视觉,有利于辨认物体的高低,深浅,前后远近及相对位置,有利于眼睛的辨色能力,有利于大视野,降低疲劳、减少错误和工伤事故的发生。提高照度值可以提高识别速度和主体视觉,从而提高工作效率和准确度。但照度值提高到使人产生眩光时,会降低工作效率。此外,利用照明设计对人的情绪的影响,根据场所功能的需求,可使光环境对人产生兴奋或抑制的作用。在绿色照明理念的指导下,人工照明应考虑节能和环保的要求。 二、实验目的 正确熟悉和使用照度计,采集光环境数据,并通过分析数据来判断光环境的照度是否合理,假如不合理则提出合理的改善措施。 三、实验场所 上海海洋大学图书馆二楼大厅自习室(室外) 四、实验要求 1、照度采集 2、对自习室的照度情况进行分析 3、分析光照度合理

性,并提出改善措施 五、分析 1、主观分析 (1)、主观评价调查数据 (2)、主观评价结果分析 A、计算每个项目的评分S(n): S(n)= 式中,S(n)为第n个项目的评分 P(m)为第m个状态的分值,其中,P(1)=0,P(2)=10,P(3)=50,P(4)=100, V(n,m)为第n个评价项目的第m个状态所得的票数。所以: S(1)= S(2)= S(3)= S(4)= S(5)= S(6)= =16.4=10.8=12.4=12.6 =12.4=12.6 S(7)= S(8)= S(9)= S(10)= B、计算总的光环境指数 S S= =9.2 =8.2 =9.4 =10 式中,W(n)为第n个评价项目权值,设其权值均为1 所以: S=11.4 为了便于分析和确定评价结果,本方法将光环境质量按光环境的指数范围分为四个质量等级,其质量等级的划分及其含意如下表所示: 因为1011.4=50所以根据上表的结论,本实验的光环境

光具组基点测定

实验4 光具组基点的测定 有两个或两个以上的共轴薄透镜组合而成的光学系统(共轴球面系统),称 为光具组.最后成像的位置及像的大小可以利用作图法逐步求出,也可用薄透镜成像的高斯公式逐步计算出.但是,最简捷的方法通常是将光具组作为一个光学元件,不论光具组透镜焦距及透镜间的距离为何值,在表征系统成像的性质时,只需给出六个特别点,利用一次成像的高斯公式就可以得到所成像的位置及放大率.这六个点,统称为光具组的基点. ·实验目的 1.了解测节器的构造及工作原理; 2.加强对光具组基点性质的认识; 3.掌握光具组基点与焦距测定的方法. ·实验仪器 光具座,测节器,薄透镜(4片),物屏,光源,准直透镜,平面反射镜,白屏. 测节器由一个可绕铅直轴'OO 转动的水平滑槽R 与待测光具组(由透镜L 1、L 2共轴用套筒链接)组成如图4-1所示,光具组可沿滑槽水平移动,并可由槽上的刻度尺读出转轴、L 1、L 2的位置. ·实验原理 一、光具组的基点和基面 P R L 1 L S L 2 L O ' O 'P S 图4-1光具组基点测定实物图

1.主点和主面 若将物体垂直于系统的光轴,放置在物方主点H 处,则必成一个与物体同样大小的正立的像于像方主点H'处,即主点是横向放大率β=+1的一对共轭点.过主点垂直于光轴的平面,分别称为物方和像方主面,如图4-2中的MH 和M'H'. 2.节点 节点是角放大率γ=+1的一对共轭点.入射光线(或其延长线)通过物方节点N 时,出射光光线(或其延长线)必通过像方节点N ',并与N 的入射光线平行(如图4-1). 当共轴球面系统处于同一介质中时,两主点分别与两节点重合. 3.焦点、焦面 平行于系统主轴的平行光束,经系统折射后与主轴的交点F '称为像方焦点;过F '垂直于主轴的平面称为像方焦面.像方主点H '到像方焦点F '的距离,称为系统的像方焦距f '.此外,还有物方焦点F 及焦面和焦距f . 综上所述,薄透镜的两主点与透镜的光心重合,而共轴球面系统两主点的位置,将随各组合透镜或折射面的焦距和系统的空间特性而异.下面以两个薄透镜组合为例进行讨论. 设两薄透镜的像方焦距分别为f 1'和f 2',两透镜之间距离为d ,则透镜组的像方焦距f '可由下式求出: () d f f f f f -+='2'1' 2'1' (4-1) 光具组物方焦距与像方焦距大小相等,两主点位置为: () d f f d f p -+-='2'1'2' ()d f f d f p -+='2'1'1 (4-2) M ' M ' H 'N N H F ' F i ' i Q S P p 图4-2 理想光具组成像图

用拉脱法测定液体表面张力系数物理实验报告

用拉脱法测定液体表面张力系数 液体表层厚度约m 10 10 -内的分子所处的条件与液体内部不同,液体内部每一分子被周 围其它分子所包围,分子所受的作用力合力为零。由于液体表面上方接触的气体分子,其密 度远小于液体分子密度,因此液面每一分子受到向外的引力比向内的引力要小得多,也就是说所受的合力不为零,力的方向是垂直与液面并指向液体内部,该力使液体表面收缩,直至达到动态平衡。因此,在宏观上,液体具有尽量缩小其表面积的趋势,液体表面好象一张拉紧了的橡皮膜。这种沿着液体表面的、收缩表面的力称为表面张力。表面张力能说明液体的许多现象,例如润湿现象、毛细管现象及泡沫的形成等。在工业生产和科学研究中常常要涉及到液体特有的性质和现象。比如化工生产中液体的传输过程、药物制备过程及生物工程研究领域中关于动、植物体内液体的运动与平衡等问题。因此,了解液体表面性质和现象,掌握测定液体表面张力系数的方法是具有重要实际意义的。测定液体表面张力系数的方法通常有:拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。本实验仅介绍拉脱法。拉脱法是一种直接测定法。 【实验目的】 1.了解326FB 型液体的表面张力系数测定仪的基本结构,掌握用标准砝码对测量仪进行 定标的方法,计算该传感器的灵敏度。 2.观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象,并用物理学基本概念和定律进行分析和研究,加深对物理规律的认识。 3.掌握用拉脱法测定纯水的表面张力系数及用逐差法处理数据。 【实验原理】 如果将一洁净的圆筒形吊环浸入液体中,然后缓慢地提起吊环,圆筒形吊环将带起一 层液膜。使液面收缩的表面张力f 沿液面的切线方向,角?称为湿润角(或接触角)。当继续提起圆筒形吊环时,?角逐渐变小而接近为零,这时所拉出的液膜的里、外两个表面的张力f 均垂直向下,设拉起液膜破 裂时的拉力为F ,则有 f g m m F 2)(0++= (1) 式中,m 为粘附在吊环上的液体的质量,0m 为吊环质量,因表面张力的大小与接触面周边界长度成正比,则有 απ?+=)(2外内D D f (2) 比例系数α称为表面张力系数,单位是m N /。α在数值上等于单位长度上的表面张力。式中l 为圆筒形吊环内、外圆环的周长之和。 ) ()(0外内D D g m m F ++-= πα (3) 由于金属膜很薄,被拉起的液膜也很薄,m 很小可以忽略,于是公式简化为:

测接触角实验方案

测试接触角实验申请 实验内容:主要测定水、乙二醇、二碘甲烷在石墨、石英、绢云母、柴油上的接触角。 实验目的:通过测定水在石墨、绢云母、石英的接触角,以表征石墨、绢云母、石英的疏水亲水性;通过测定水、乙二醇、二碘甲烷在石墨、石英、绢云母、柴油上的接触角,可以用来石墨、石英、绢云母的表面能的计算和隐石墨浮选体系中矿物与水、捕收剂与水、矿物与气泡、矿物与捕收剂之间等一系列界面相互作用自由能的计算,进而对各界面之间的范德华力、疏水引力、水化斥力等界面热力学行为进行研究。 样品加工:采用压片机对辉钼矿样品进行压片,制各样品。压片时样品质量为10g,压片压力为2.45×104kPa,压片直径为20mm,压片表面平整光滑。采用“浸渍法”制备捕收剂表面膜,剪取尺寸为20mmx20mm的空白铜板纸,浸入捕收剂纯液中,浸渍时间1min,置于硅胶干燥器内干燥24h,备用。 采用GBX润湿角测量仪测量液体在崮体表面上的接触角。测量时,按照测量接触角的步骤、小心地滴加在固体表面,形成液滴,取10次读数的接触角平均值作为该座滴的接触角。所有测量均在室温(25℃)进行。 实验方法 测量接触角步骤( 自动滴管, 自动平台) 1. 打开计算机 2. 打开接触角仪器的开关 3. 在计算机“桌面”上, 点选GBX digidrop 的快捷方式, 打开接触角的测量与分析软件 4. 选择新的测试选单 5. 选择“Surface Energy Menu” 6. 将滴管针头申到镜头所能看到的范围之内 7. 利用仪器上左下角的旋钮, 将镜头聚焦在滴管之上(通常是滴管最清析, 最大的位置) 8. 在操作软件上的右上角, 点选MVT, 叫出操作选单 9. 选择液滴的大小(VOL) 10. 选择连续摄影模式 11. 将开始拍照录像的时间改成0ms 12. 请点选使用自动成滴系统 13. 请点选“single”, 开始一次的测试 14. 等待仪器自动滴水, 桌面自动升降, 自动在桌面上形成液滴 15. 选择左方的分析功能, 得到你的接触角角度(一共有七种方法, 根据需要选择) 16. 得到你所需要的接触角值 分析表面/界面自由能步骤 ( 在进行本实验之前?Zisman 至少必需准备两种以上的液体, 其它公式必需准备三种以上的液体, 需要极性还是非极性的液体, 请参考)

建筑物理光学实验报告

建筑物理实验报告 建筑光学实验: 1.采光系数测量 2.教室亮度测量 3.测定材料光反射系数 4.测定材料光透射系数 小组成员:王林 2011301569 范俊文 2011303156 肖求波 2011301549 沈杰 2011301544 指导教师:刘京华 西北工业大学力学与土木建筑学院 2013年11月3日

一 实验目的 室内光环境对于室内生产,生活,工作有着直接的影响。良好的光环境能够提高工作学习效率,保障人身安全和视力。天然采光效果的好坏及合理与否,可以通过天然采光实测作出评价。采光系数是评价室内自然光环境,室内开口合理与否的一个重要指标。通过实验了解室内自然光环境测量方法及数据的整理与分析,并对该实测房间的光环境作出评价。 二 实验原理及仪器 1.原理: 室内采光测量最主要的工作是同时测量由天空漫射光所产生的室内工作面上的照度和室外水平面的照度值。室外照度是经常变化的,必然引起室内照度的相应变化,不会是固定值。因此对采光系数量的指标,采用相对值,这一相对值称为采光系数(C ),即室内某一点的天然光照度(E n ),和同一时间的室外全云天的天然光照度(E w )的比值。 w n E E C 2.仪器:照度计2台/组 卷尺 两台照度计为同型号,分别用于室内和室外的照度测量。 三 实验时间及,地点及天气状况

时间:2013年11月4日星期一 地点:教学东楼D座 四实验要求 1测量数据记录(不少于5个测点) 2.附加测量项目: (1).采光系数最低值C min 采光系数最低值取典型剖面和假定工作面交线上各测点中采光系数值中最低的一个,作为该房间的评价值。 (2). 采光系数平均值C av 采光系数平均值取典型剖面与假定工作面交线上各测点的采光系数算术平均值。 当室内有两条或以上典型剖面时,各条典型剖面上的采光系数应分别计算。取其中最低的一个平均值作为房间的采光系数平均值。(3).采光均匀度U c 采光系数最低值与平均值之比,即U c=C min/C av 国家规范规定,对于侧窗和顶部采光要求为I-IV级的房间,其工作面上的采光均匀度不应低于0.7。采光均匀度应按各个不同剖面计算,取其中均匀度最低的一个值作为该房间的评价值。 五实验方法 1.测点布置 室内采光测点的布置反映各工作面上照度值的变化和光的分布情况,因此采光实测时要在待测建筑物内选取若干个有代表性的能反映室内采光质量的典型剖面,然后在剖面与工作面交线布置一组测点。侧面采光的房间有两个代表性的横剖面,一个通过侧窗中心线,一个通过侧墙中心线;剖面图上布置测点的间距2m;测点距墙或柱的距离为0.5~1m,中间测点等距布置。 2.测量条件 我国采光设计标准采用国际照明委员会推荐的CIE标准天空,即全云天作为天空亮度分布规律的标准。因此采光系数测量的天空应该选取全云天(云量8~10级),天空中看不到太阳的位置。不应在晴天和多云天测量,也不宜在雨雪天测量。

光具组基点的测定

实验四 光具组基点的测定 实验目的 1.了解测节器的构造及工作原理。 2.加强对光具组基点的认识。 3.学习测定光具组基点和焦距的方法。 实验仪器 光具座,测节器,薄透镜(几片),物屏,光源,准直透镜(焦距大一些),平面反射镜,光具组,尖头棒,T 形辅助棒,白屏。 实验原理 1.用测节器测定光具组的基点 设有一束平行光入射于由两片薄透镜组成的光具组,光具组与平行光束共轴,光线通过光具组后,会聚于白屏上的Q 点,如图5—4—1所示,此Q 点为光具组的像方焦点' F 。若以垂直于平行光的某一方向为轴,将光具组转动一小角度 ,可有如下两种情况 (1)回转轴恰好通过光具组的第二节点' N 因为入射第一节点N 的光线必从第二节点'N 射出,而且出射光平行于入射光。现在' N 未动,入射角光束方向未变,所以通过光具组的光束,仍然会聚于焦平面上的 Q 点,如图5—4—2(a )所示。但是,这时光具组的像方焦点'F 已离开Q 点,严格地 讲,回转后像的清晰度稍差。 1 45—— 图 2 45——图) (a ) (b

(2)回转轴未通过光具组的第二节点' N 由于第二节点' N 未在回转轴上,所以光具组转动后,' N 出现移动,但由' N 的出射光仍然平行于入射光,所以由' N 出射的光线和前一情况相比将出现平移,光束的会聚点将从Q 移到' Q ,如图5—4—2(b )所示。 测节器是一个可绕铅直轴' OO 转动的水平滑槽R ,待测基点的光具组S L (由薄透 镜组成的共轴系统)放置在滑槽上,位置可调,并由槽上的刻度尺指示S L 的位置如图5—4—3所示。测量时轻轻地转动一点滑槽,观察白屏' P 上的像是否移动,参照上述分析判断' N 是否位于' OO 轴上,如果' N 未在' OO 轴上,就调整S L 在槽中位置,直至' N 在' OO 轴上,则从轴的位置可求出' N 对S L 的位置。 2.用牛顿公式测量光具组基点 牛顿公式 ''ff xx =)'(f f ?= (5—4—1) 式中x 为从物方焦点量起的物方焦点到物的距离,' x 为从像方焦点量起的像方焦点到像的距离。物方焦距f 和像方焦距' f 分别是从第一和第二主面量到物方焦点和像方焦点的距离。 实验内容 1.用测节器测定光具组的基点 (1)测量透镜1L 和2L 的焦距' 1f 、' 2f (1L 、2L 为组成光具组的二薄透镜)。 3 45——图

光学实验报告

建筑物理 ——光学实验报告 实验一:材料的光反射比、透射比测量实验二:采光系数测量 实验三:室内照明实测 实验小组成员: 指导老师: 日星期二3月12年2013日期: 实验一、材料的光反射比和光透射比测量

一、实验目的与要求 室内表面的反射性能和采光口中窗玻璃的透光性能都会直接或间接的影响室内光环境的好坏,因此,在试验现场采光实测时,有必要对室内各表面材料的光反射比,采光口中透光材料的过透射比进行实测。 通过实验,了解材料的光学性质,对光反射比、透射比有一巨象的数值概念,掌握测量方法和注意事项。 二、实验原理和试验方法 (一)、光反射比的实验原理、测量内容和测量方法 光反射比测量方法分为直接测量方法和间接测量法,直接测量法是指用样板比较和光反射比仪直接得出光反射比;间接法是通过被测表面的照度和亮度得出漫反射面的光反射比。下面是间接测量法。 1.实验原理 (1)用照度计测量: P是投射到某一材料表面反射出来的光通量与被该光源的光通量的比值,根据光反射比的定义:光反射比即: φφP=P/因为测量时将使用同一照度计,其受光面积相等, 且,所以对于定向反射的表面,我们可以用上述代入式,整理后得: P=EE P/对于均匀扩散材料也可以近似的用上述式。 可知只要测出材料表面入射光照度E和材料反射光照度Ep,即可计算出其反射比。 (2)用照度计和亮度计测量 用照度计和亮度计分别测量被测表面的照度E和亮度L后按下式计算 πL/EP= 2;被测表面的亮度,cd/m式中:L---E—被测表面的照度,lx 。 2.测量内容 要求测量室内桌面、墙面、墙裙、黑板、地面的光反射比。每种材料面随机取3个点测量3次,然后取其平均值。 3.测量方法 ①将照度计电源(POWER)开关拨至“ON”,检查电池,如果仪器显示窗出现“BATT”字样,则需要换电池; ②将光接收器盖取下,将其光敏表面放在待测处,再将量程(RANGE)开关拨至适当位置,例如,拨在×1挡,测量的仪器显示值乘以量程因子即为测量结果。另有一种自动量程照度计,数字显示中的小数点随照度的大小不同而自动移位,只需将所显示的数字乘以量程因子即为测量结果(单位:lx)。有的照度计为自动量程,直接读取照度计数字即为测量结果。 ③在稳定光源下,将光接收器背面紧贴被测表面,测其入射照度E;然后将光接收器感光面对准被测表面的同一位置,逐渐平移光接收器平行离开测点,照度值逐渐增大并趋于稳定(约300mm左右),读;ρ,即可计算出光反射比Ep取反射照度值 ④测量时尽量缩短入射照度和反光照度间的时间间隔,并尽可能的保持周围光环境的一致性。

透镜组基点的测定思考题

1、实验室必须保证测微目镜牢固的固定在光具座上,在移动测微目镜时,其与光具座的相对位置不得发生变化,由于实验室可能固定不牢或者实验过程中造成二者发生相对位移,导致测量不准确。 2. 实验时由于是人眼进行成像清晰度的判定,而像的清晰度在某一小距离范围内的变化时人眼无法察觉的,这就引进了误差。 3. 采用焦距仪测量时,节点的位置是在焦距测量出以后进行计算的,这会引起计算的误差。 4、从实验前的预习提出问题,到实验过程中探索问题,再到实验后大家一起讨论问题。每一个步骤都可以让我们受益匪浅,在其中我们或者互相学期锻炼团结协作能力或者培养我们独立解决问题的能力。通过实验提高了我们自身的综合素质和实验能力,为我们以后的工作和生活打下了坚实的基础。 思考题 2、节点和节平面:当系统入射的光线(或延长线)通过第一节节点(物方节点)时,则系 统出射的光线一定通过第二节点(像方节点),并与入射光线平行,即节点是角放 大率为1的一对共轭点,通过节点做垂直于光轴的平面就是节平面。 主点和主平面:横向放大率恒为1的一对共轭面,就是主平面,属于物方的叫物主面,属于像方的叫做像方主面,属于像方的叫做像方主面,其轴上的对应的点分别是物 方主点和像方主点。 由于透镜组两边的物质都是空气,所以物方和像方的媒质上网折射率相等时,节点与主点相同 4、.光具座上各光学元件同轴等高的调节: 先利用水平尺将光具座导轨在实验桌上调节成水平,然后进行各光学元件共轴等高的粗调和细调(用位移法的两像中心重合或不同大小的实像中心重合或图3中对应光轴点不动),直到各光学元件的光轴共轴,并与光具座导轨平行为止 因为如果不等高共轴,光源发出的光就很难准确经过透镜在像屏上成像,对实验会造成误差或者无法实验。不是这个条件可能导致: A 光具轴产生空间角 像的大小差异;图形失真;最重要的是轴向产生空间角后距离是没有办法测量的。 B 光具轴无空间角,相互错开 图像平移;可能移到屏幕外

应用光学实验报告

成绩 信息与通信工程学院实验报告 (操作性实验) 课程名称:应用光学 实验题目:薄透镜焦距测量和光学系统基点测量指导教师:班级:学号:学生: 一、实验目的 1.学会调节光学系统共轴。 2.掌握薄透镜焦距的常用测定方法。 3.研究透镜成像的规律。 4.学习测定光具组基点和焦距的方法 二、仪器用具 1、光源(包括LED,毛玻璃等) 2、干板架 3、目标板 4、待测透镜(Φ50.0,f75.0mm) 5、反射镜

6、二维调节透镜/反射镜支架 7、 白屏 8、 节点器(含两Φ40透镜,f 200和f 350) 三、基本原理 1.自准直法测焦距 如下图所示,若物体AB 正好处在透镜L 的前焦面处,那么物体上各点发出的光经过透镜后,变成不同方向的平行光,经透镜后方的反射镜M 把平行光反射回来,反射光经过透镜后,成一倒立的与原物大小相同的实象B A '',像B A ''位于原物平面处。即成像于该透镜的前焦面上。此时物与透镜之间的距离就是透镜的焦距f ,它的大小可用刻度尺直接测量出来。 图1.2 自准直法测会聚透镜焦距原理图 2. 二次成像法测焦距 由透镜两次成像求焦距方法如下: 图1.3 透镜两次成像原理图 L M

当物体与白屏的距离f l 4>时,保持其相对位置不变,则会聚透镜置于物体与白屏之间,可以找到两个位置,在白屏上都能看到清晰的像.如上图所示,透镜两位置之间的距离的绝对值为d ,运用物像的共扼对称性质,容易证明: l d l f 42 2-= ' 上式表明:只要测出d 和l ,就可以算出f '.由于是通过透镜两次成像而求得的f ',这种方法称为二次成像法或贝塞尔法.这种方法中不须考虑透镜本身的厚度,因此用这种方法测出的焦距一般较为准确. 3.主面和主点 若将物体垂直于系统的光轴,放置在第一主点H 处,则必成一个与物体同样大小的正立的像于第二主点H '处,即主点是横向放大率β=+1的一对共轭点。过主点垂直于光轴的平面,分别称为第一和第二主面,如图1中的MH 和M ' H '。 4.节点和节面 节点是角放大率γ=+1的一对共轭点。入射光线(或其延长线)通过第一节点N 时,出射光线(或其延长线)必通过第二节点N ',并于N 的入射光线平行(如图所示)。过节点垂直于主光轴的平面分别称为第一和第二节面。当共轴球面系统处于同一媒质时,两主点分别与两节点重合。 图1.4 透镜组光路示意图

接触角的测定实验报告

液-固界面接触角的测量实验报告 一、实验目的 1. 了解液体在固体表面的润湿过程以及接触角的含义与应用。 2. 掌握用JC2000C1静滴接触角/界面力测量仪测定接触角和表面力的方法。 二、实验原理 润湿是自然界和生产过程中常见的现象。通常将固-气界面被固-液界面所取代的过程称为润湿。将液体滴在固体表面上,由于性质不同,有的会铺展开来,有的则粘附在表面上成为平凸透镜状,这种现象称为润湿作用。前者称为铺展润湿,后者称为粘附润湿。如水滴在干净玻璃板上可以产生铺展润湿。如果液体不粘附而保持椭球状,则称为不润湿。如汞滴到玻璃板上或水滴到防水布上的情况。此外,如果是能被液体润湿的固体完全浸入液体之中,则称为浸湿。上述各种类型示于图1。 图1 各种类型的润湿 当液体与固体接触后,体系的自由能降低。因此,液体在固体上润湿程度的大小可用这一过程自由能降低的多少来衡量。在恒温恒压下,当一液滴放置在固体平面上时,液滴能自动地在固体表面铺展开来,或以与固体表面成一定接触角的液滴存在,如图2所示。

图2 接触角 假定不同的界面间力可用作用在界面方向的界面力来表示,则当液滴在固体平面上处于平衡位置时,这些界面力在水平方向上的分力之和应等于零,这个平衡关系就是著名的Young方程,即 γSG- γSL= γLG·cosθ(1) 式中γSG,γLG,γSL分别为固-气、液-气和固-液界面力;θ是在固、气、液三相交界处,自固体界面经液体部到气液界面的夹角,称为接触角,在0o-180o之间。接触角是反应物质与液体润湿性关系的重要尺度。 在恒温恒压下,粘附润湿、铺展润湿过程发生的热力学条件分别是: 粘附润湿W a=γSG-γSL+γLG≥0(2) 铺展润湿S=γSG-γSL-γLG≥0 (3) 式中W a,S分别为粘附润湿、铺展润湿过程的粘附功、铺展系数。 若将(1)式代入公式(2)、(3),得到下面结果: W a=γSG+γLG-γSL=γLG(1+cosθ)(4) S=γSG-γSL-γLG=γLG(cosθ-1) (5)以上方程说明,只要测定了液体的表面力和接触角,便可以计算出粘附功、铺展系数,进而可以据此来判断各种润湿现象。还可以看到,接触角的数据也能作为判别润湿情况的依据。通常把θ=90°作为润湿与否的界限,当θ>90°,

室内环境舒适度评价分析实验报告

室内热舒适环境评价 实验报告 学院: 专业班级: 组长: 组员: 组员: 组员: 实施时间:

1.掌握用室内环境的测试参数计算 PMV 值的方法。 2.对问卷进行总结归纳,对不同人群(如男生和女生,进餐时间长短,室内待 了多久,籍贯),对室内热舒适度做出的的不同反应进行对比分析,以得到不同人群在相同室内环境感受的热舒适度有哪些不同。 二、实验原理 人类对建筑室内环境的评价由室内热湿环境、室内空气质量、建筑光环境、建筑声环境等组成,由于室内声环境将在实验三详细阐述,在本实验中就不做过多说明。 室内热湿环境是对室内空气温度、空气湿度、气流速度和环境热辐射的总称。室内热环境是指影响人体冷热感觉的环境因素,也可以说是人们在房屋内对可以接受的气候条件的主观感受。影响室内环境的因素,除了人们的衣着、活动强度外,主要包括室内温度、室内湿度、气流速度以及人体与房屋墙壁、地面、屋顶之间的辐射换热(简称环境辐射)。人体与环境之间的热交换是以对流和辐射两种方式进行,其中对流换热取决于室内空气温度和气流速度,辐射换热取决于围护结构内表面的平均辐射温度。适宜的室内热环境是指室内空气温度、湿度气流速度以及环境热辐射适当,使人体易于保持热平衡从而感到舒适的室内环境条件。空气温度、空气湿度和气流速度对人体的冷热感觉能够产生影响,这一点容易被人们所感知、所认识,但环境热辐射对人体冷热感产生的影响,往往不易被人们所感知、所认识。例如在冬季的采暖房屋中,人们常常关注室内空气温度是否达到要求,而并没有注意到单层玻璃以及屋顶和外墙保温不足,内表面温度过低,对人体冷热感产生的影响。 室内空气品质(IAQ)是影响人群在建筑中健康的主要因素之一,室内空气污染会危害人身体健康还会影响人们的工作效率,为此国家规定送入建筑的最小新风量必须满足使人健康的在其中工作,已有的研究表明,增加室内通风换气量能减轻病态建筑综合症人员的症状。 室内光环境的要求从只要求“亮”逐渐发展到今天要有合理的照度和光亮分布、正确的投光方向,以达到满足人们的视觉和心理要求。

光具组基点的测定及数据处理

曲靖师范学院物理系 实验报告 实验题目:光具组基点的测定 专业:物理学 班级学号:2011121149 姓名:赵旭 组别:第三组 实验时间:2012年5月31日

【实验目的及要求】 1.成像法确定光具组的基点位置,验证高斯公式; 2.利用测节器原理,确定透镜组的基点位置; 3.进一步了解光学系统基点的性质。 【实验原理】 光学仪器中常用的光学系统,一般都是由单透镜或胶合透镜等球面系统共轴构成,对于由薄透镜组合成的共轴球面系统,其物和像的位置可由高斯公式: 111 s s f ' ' -= 确定式 f '为系统的像方焦距,s ' 为像距,s 为像距。物距是从第一主面到物的距离,像距是从第 二主面到像的距离,系统的像方焦距是从第二主面像方焦点的距离。各量的符号从各相应主面,沿光线进行方向测量为正,反向为负。共轴球面系统的物和像的位置,还可由牛顿公式表示: ()xx ff f f '''==- 即式中x 为从物方焦点量起的物方焦点到物的距离,x ' 为从物方焦点量起的像方焦点到像的距离,物方焦距f 和像方焦距 f '分别是第一、第二主面量到物方焦点的距离,符号规则同上,共轴球面系统的基点、基 面具有如下的特点: 1.主点和主面 若将物体垂直于系统的光轴放置在第一主点H 处,则必成一个与物体同样大小的正立像于第二主点H 处,即主点是横向放大率β=+1的一对共轭点,过主轴垂直于光轴的平面,分别称为第一、第二主面。 2.节点和节面 节点是放大率γ=+1的一共轭点,入射光线(或其延长线)通过第一节点N 时,出射光线(或其延长 线)比通过第二节点N ' ,并与N 的入射光线平行,过节点垂直于光轴的平面分别称为第一、第二节面。 当共轴球面系统处于同一媒质时,两主点分别与两节点重合。 3.焦点和焦面 平行于系统主轴的平行光束,经系统折射后与主轴的交点F ' 称为像方焦点;过F ' 垂直于主轴的面称为像方焦面。第二主点H '到像方焦点F ' 的距离,称系统的像方焦距f ',此外,还有物方焦点F 、焦面 和焦距f 。 显然,薄透镜的两主平面与透镜的光心重合,而共轴球面系统两主点的位置,将随各组合透镜或折射面的焦距和系统的空间特性而异,下面以两个薄透镜的组合为例进行讨论,设两薄透镜的像方焦距分别为 1f ' 和 2f ' ,两透镜之间的距离为d ,则透镜组的像方焦距 f '可由下式求出:

液体表面张力系数测定实验报告

液体表面张力系数的测量 【实验目的】 1、 掌握用砝码对硅压阻式力敏传感器定标的方法,并计算该传感 器的灵敏度 2、 了解拉脱法测液体表面张力系数测定仪的结构、测量原理和使 用方法,并用它测量纯水表面张力系数。 3、 观察拉脱法测量液体表面张力系数的物理过程和物理现象,并 用物理学概念和定律进行分析研究,加深对物理规律的认识 4、 掌握读数显微镜的结构、原理及使用方法,学会用毛细管测定 液体的表面张力系数。 5、 利用现有的仪器,综合应用物理知识,自行设计新的实验内容。 【实验原理】 一、拉脱法测量液体的表面张力系数 把金属片弯成如图 1(a )所示的圆环状,并将该圆环吊挂在灵敏的测力计上,如图 1(b )所示,然后把它浸到待测液体中。当缓缓提起测力计(或降低盛液体的器皿)时,金属圆环就会拉出一层与液体相连的液膜,由于表面张力的作用,测力计的读数逐渐达到一个最大值 F (当超过此值时,液膜即破裂),则 F 应是金属圆环重力 mg 与液膜拉引金属圆环的表面张力之和。由于液膜有两个表面,若每个表面的力为f L a = (L 为圆形液膜的周长),则有 2F mg L s =+ (2) 所以 2F mg L s -= (3)

圆形液膜的周长L 与金属圆环的平均周长,L 相当,若圆环的内、外直径分别为1,2D D 。则圆形液膜的周长 L ≈L ’=p (D 1+D 2)/2 (4) 将(4)式代入(3)式得() 12F mg D D s p -=- (5) 硅压阻式力敏传感器由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成,其中芯片由四个硅扩散电阻集成一个非平衡电桥。当外界压力作用于金属梁时,在压力作用下,电桥失去平衡,此时将有电压信号输出,输出电压大小与所加外力成正比。即U K F D =D (6) 式中,ΔF 为外力的大小;K 为硅压阻式力敏传感器的灵敏度,单位为 V/N ;ΔU 为传感器输出电压的大小。 二、毛细管升高法测液体的表面张力系数 1一只两端开口的均匀细管(称为毛细管)插入液体,当液体与该管润湿且接触角小于90°时,液体会在管内上升一定高度。而当接触角大于 90°时,液体在管内就会下降。这种现象被称为毛细现象。 本实验研究玻璃毛细管插入水中的情形。如图 2 所示,f 为 表面张力,其方向沿着凹球面的切线方向,大小为 2 f r p s =,其中

实验五-接触角测量仪测定聚合物膜的亲水性实验

实验五接触角测量仪测定聚合物膜的亲水性实验 一、实验目的 1.了解液体在固体表面的润湿过程以及接触角的含义与应用。 2.掌握用JCY-2滴接触角测量仪测定接触角的方法。 二、实验原理 润湿是自然界和生产过程中常见的现象。通常将固-气界面被固-液界面所取代的过程称为润湿。将液体滴在固体表面上,由于性质不同,有的会铺展开来,有的则粘附在表面上成为平凸透镜状,这种现象称为润湿作用。前者称为铺展润湿,后者称为粘附润湿。如水滴在干净玻璃板上可以产生铺展润湿。如果液体不粘附而保持椭球状,则称为不润湿。如汞滴到玻璃板上或水滴到防水布上的情况。此外,如果是能被液体润湿的固体完全浸入液体之中,则称为浸湿。上述各种类型示于图1。 图1 各种类型的润湿 当液体与固体接触后,体系的自由能降低。因此,液体在固体上润湿程度的大小可用这一过程自由能降低的多少来衡量。在恒温恒压下,当一液滴放置在固体平面上时,液滴能自动地在固体表面铺展开来,或以与固体表面成一定接触角的液滴存在,如图2所示。 图2 接触角 假定不同的界面间力可用作用在界面方向的界面张力来表示,则当液滴在固

体平面上处于平衡位置时,这些界面张力在水平方向上的分力之和应等于零,这个平衡关系就是著名的Young方程,即 (1) 式中γSG,γLG,γSL分别为固-气、液-气和固-液界面张力;θ是在固、气、液三相交界处,自固体界面经液体内部到气液界面的夹角,称为接触角,在0o-180o之间。接触角是反应物质与液体润湿性关系的重要尺度。通常把θ=90°作为润湿与否的界限,当θ>90°,称为不润湿,当θ<90°时,称为润湿,θ越小润湿性能越好;当θ角等于零时,液体在固体表面上铺展,固体被完全润湿。 接触角是表征液体在固体表面润湿性的重要参数之一,由它可了解液体在一定固体表面的润湿程度。接触角测定在矿物浮选、注水采油、洗涤、印染、焊接等方面有广泛的应用。决定和影响润湿作用和接触角的因素很多。如,固体和液体的性质及杂质、添加物的影响,固体表面的粗糙程度、不均匀性的影响,表面污染等。原则上说,极性固体易为极性液体所润湿,而非极性固体易为非极性液体所润湿。玻璃是一种极性固体,故易为水所润湿。对于一定的固体表面,在液相中加入表面活性物质常可改善润湿性质,并且随着液体和固体表面接触时间的延长,接触角有逐渐变小趋于定值的趋势,这是由于表面活性物质在各界面上吸附的结果。 接触角的测定方法很多,根据直接测定的物理量分为四大类:角度测量法、长度测量法、力测量法,透射测量法。其中,液滴角度测量法是最常用的,也是最直截了当的一类方法。它是在平整的固体表面上滴一滴小液滴,直接测量接触角的大小。为此,可用低倍显微镜中装有的量角器测量,也可将液滴图像投影到屏幕上或拍摄图像再用量角器测量,这类方法都无法避免人为作切线的误差。本实验所用的仪器JCY-2接触角测量仪就可采取量角法进行接触角的测定。 三、仪器与药品 仪器:JCY-2接触角测量仪,微量注射器 试剂:蒸馏水,PVDF膜,PE膜 四、实验步骤 1.打开接触角测量仪和电脑开关,打开软件进入测量界面;

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