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1、刃洪岁刀2 只 夕 户次奢或淡阶发扩了了 了裁户一定液固表面接触角变化规肆的研究张永祥内容提要本文探讨了随外界条件的改变,一定液固表面接触角的变化规律,以及影响接触角变化的主要因素。关键词接触角润湿不润湿完全润 湿完全不 润 湿通常把一定液固表面接触角“的大刁、做为液体对固体润湿或不润湿的判据:当O(“c o s 6,可见hlh,即h:为A液面高于B液面高度差的最大值。因此可得A管口液面接触角的变化规律:eosse oso 6式( 8)表明:当A管口液面与B管液面相平之时,h一O,因而这时c os夕一。,夕=(8)犷 2一一h一气实验时若继续缓缓提起B管,待B管液面略高于A管口液面h之时,A管
2、口呈凸液面,接陕阮队亚触角夕变为钝角。注意:这时6以毛细管A外壁为基准(见图2 )。若规定该凸液面曲率半径R】h:+乓时,A管一部分液体将溢出。实验表明:在缓缓提起B管过程中,令A管口液面低于B管液面的高度差h在【O,h:j之间 变化,由于力学平衡的需要,致使管口液面接触角“在于兀间变化,因而c o“将在。,一1间变化。由(10)、(1 1)h 丁兀订式可得管口液面接触角“在晋,二之间的变化规律:eos6(12)蔗共笋理力彩少庆奢才难羚发奢2刀滚户2 .完全润湿情况的实验研究与理论分析若系统中充人水,水对玻璃为完全润湿,通常情况下,接触角6。二. 0实验证明:将润湿情况下得出的( 4)(12)
3、式,以氏O代人,则完全适用完全润湿情况。当B管液面低于A管口之距离:Lhl+r时,A管液面呈凹半球面,始终保持接触角6 0o不变,A管液面高于B管液面的高度差将始终保持h,不变,其中hl-在L一h,+:2a尸gr时,A2 X7 3X10一1X103X9.8X0.5X10一3管液面已升至管口。一2.98X10一Zm其力学本质是:A管上升液柱凹液面周边作用的表面张力、沿管壁向上的分力之和,等于该液柱的重力。即二rZg Ph工=2二ra cos氏=2; rra(6 0=0)(40)若缓缓提起管B,使B管液面低于A管口之距离L在hl+;,叼 之间变化,致使A管口液面高于B管液面的高度差h在h,0之间变
4、化,出于力学平衡的需要,致使A管口液面接触角。在f。,要1内变化,因而。s。将在:,。z间变化,故(4。)式变为:-一L一2r刁“”l J-一,J一 协一一J,目“/砂肛Zg Ph一2;r ra co s夕这时A管口液面高于B液面的高度差可表为:Za eoss户gr由co“0h,即hl为A液面高于B液面高度差的最大值。由(5。,、(7。,式可得管口液面接触角“在。,晋之间的变化规律:奇一“(8,式(8。)表明,当管口液面与“管液面相平时,“一O,因而这时cos“一O,“一晋在水对玻璃白勺完全润湿情况下,“管口液面接触角“在晋,二之!旬的变化规律,与润湿情况下管口液面接触角“在晋,!之间的变化规
5、律相同,亦为:击一“2。,一一,a Z2x7 3xl 0一3。、,八一2一 县甲“一万 百于;一石不而不丙丁百灭不万反万于三一”入土”一从式(1 2。)表明:在缓缓提起B管过程中,令A管口液面低于B液面的高度差h在o,h:!之间变化,出于力学平衡的需要,致使管口液面接触角“在于二之间变化,因耐o s 6将在o,一lj 之间变化。图3中(1卜(5)描绘出,管口濒毗麒。在o,晋内和于!内的毓雌,取表1图4所示。_ 二_._. _、. 二、._二、_.卜_hf,、h、 所列数据,可作出”相对液枉”一”接触用”变化曲羚即石(或了可l)一“圈软如军共笋河丈彩沙庆君城妙渊奢了刀燕夕一.一二.二一.邝国A|
6、lle el.l司ll- -|T|l- -I司| |l- -、匹一目巨ABABAB人图3表1h h h/hz z zcos 6. . .。 h /“” ”印3夕夕8 8 81 1 1。0 00 0 01 1 1。! ! !一1.0 0 0 0 0一1 1 1厅厅0 0 0。8 66 6 60.8 6 6 6 6工 一。“6 6 6一0.86 6 6 6丝丝6 6 6 6 6 6 6 6 6 60 0 0.50 0 0 00.5 00 0 0二 一0。50 0 0 0一0.500 0 0竺竺“ “ “ “ 3 3 30 0 0 0 00 0 0二 0 0 00 0 0竺竺“ “ “ “11 1
7、1 1 1 1 1Z Z Z, ,1一、一2.。 8、,。一二I )一,一条一”一 m m mg P P Pr! ! ! ! !. 3不润湿情况的实验研究与理论分析若系统 中充人不润湿液体,通常条件下0 0满足粤自6 0二,通常A管液面低于B管液面h。高度,A管液柱呈凸液面,接触角6。为钝角(见 图5 ),若规定凸液面曲率半径Rh。+一二一叫 一(1一、io n。) 、一。 一。,阵一,T氏四,“,曰“沙四一/”u”e os(汀一口。)、时,A管口液面低于B管液面的高度差h的数值开始变大,并且接触角夕也同时变大,这时,A管口液面低于B管液面的高度差h可表为:ZaeossPgr(1 5)( 3)
8、若继续缓缓提起B管,在B管液面高于A管口的距离:L一h,+r时,A管口液面呈 凸半球面,接触角8 一二,c osa一一1,由式(1 5),A管口液面低于B管液面的高度差达极值hl:(1 6) 尸gr综合上述可见,对于一般不润湿液体,若因外界条件变化,令A管口液面低于B管液面的高度差h在h。,hl 之间变化时,出于力学平衡的需要,致使A管口液面的接触角夕将在,。,司之I司变化,eos夕相应在eoss,一z 之间变化,由(15)(2 6)可得A管口液面接触角0在,。,二之间的变化规律:击一“(“。(“(、晋lh:+r时,A管一部分液体将溢出。. 5几点结论5.1对于完全润湿的液体(如水对玻璃),通
9、常条件下接触角夕。一O,管A液面为凹半球面。关于完全润 湿液体,“通常条件”可表述如下:对于竖直插人该液体的毛细管(内半径r、外半径r,),要求毛细管管口高于主液面的距离L)h,+:,其中h,-湿以及完全不润湿的液体,其“通常条件”如前文所述。)念(对于 一般润湿、不润由于外界的影响,使“通常条件”被破坏时,出于力学平衡的不同需要,其接触角将相应在O,合或于范围内变化,其变化规律分另。为:.r7 r.h 在LO,万内石一“o s. U刃茄笋粼力彩少衰君减六戚声Z刀嫩夕光波干涉 实脸中的几个基库概套李建华光波干涉实验是物理光学中最基本的实验,它内容丰富,并且已 日臻成熟。自从杨氏最早在实验室内实
10、现光波干涉现象以后,经菲涅耳、迈克耳逊等科学家的努力,干涉实验的内容越来越充实,干涉实验的技术已被应用到科学技术的许多部门,并且取得了很大成功。然而,在实验教学研究和生产实际应用中,经常会遇到一些基本概念问题:例如干涉条纹的类别是等倾还是等厚、是定域条纹还是不定域条纹,以及干涉条纹的可见度与条纹类别的关系等。笔者对这些问题谈些认识。1.在光波千涉实验中,把干涉条纹分成定域条纹和不定域条纹、等倾条纹和等厚条纹,仅是在理想的条件下进行的分类。一般来说,用点光源或线光源进行实验时将产生不定域条纹,用面光源进行实验时只能产生定一兀_1 二h。仕L百兀J州下砌=cosu其中,h,-2ag Pr、2an,
11、一。 尸gr。5.2对于 一般润湿的液体,“通常条件”下接触角。满足。簇8。粤。由于外界的影响,通常条件被破坏时,出于力学平衡的不磕要,其接触角将相应在0 0 ,晋或于!范围内变化,其变化规律分别为:在。,晋内在于二内黑(。. q )=eos夕.Za co s0 0Pgr2a尸g 乓L一lh一h.二h一h一卜口2h其中,h,=53对于一般不润湿白勺 液体,“通常条件”下接触角氏满足晋 0 0(。由于夕卜界白勺 影响“通常条件”被破坏时,出于力学平衡的需要,其接触角将在0。,;r j范围内变化,其变化规律为:在“。,汀 内击一c o“晋“。“,其中h,一念. 54引起接触角8变化的本质因素。对于完全润湿、润湿或不润湿的液体,“通常条件”下,在毛细管A内,均保持各 自特有的接触角0 0、及各自特有的正或负液柱高度不变,由于外界的影响,若使毛细管A内“通常条件”下的正或负液柱高度发生改变时,出于力学平衡的不同需要,导致接触角夕发生相应的变化5.5只有在“通常条件”下,才能用接触角0的大小作为润湿与不润湿的判据。
