物理原理与印刷技术

物理原理与印刷技术（书稿精编）（书稿精编）（书稿精编）（书稿精编）韩春柏韩春柏韩春柏韩春柏上海出版印刷高等专科学校上海出版印刷高等专科学校上海出版印刷高等专科学校上海出版印刷高等专科学校2009200920092009年元旦年元旦年元旦年元旦2目目目目录录录录第一讲第一讲第一讲第一讲动量定理与防震包装技术动量定理与防震包装技术动量定理与防震包装技术动量定理与防震包装技术…………………………………………………………………………………………………………3333第二讲第二讲第二讲第二讲振动方程与防震包装技术振动方程与防震包装技术振动方程与防震包装技术振动方程与防震包装技术…………………………………………………………………………………………………………5555第三讲第三讲第三讲第三讲静电场的性质与静电印刷技术静电场的性质与静电印刷技术静电场的性质与静电印刷技术静电场的性质与静电印刷技术……………………………………………………………………………………7777第四讲第四讲第四讲第四讲压电效应与电喷墨成像技术压电效应与电喷墨成像技术压电效应与电喷墨成像技术压电效应与电喷墨成像技术………………………………………………………………………………………………9999第五讲第五讲第五讲第五讲磁介质的性质与磁介质的性质与磁介质的性质与磁介质的性质与磁性印刷技术磁性印刷技术磁性印刷技术磁性印刷技术……………………………………………………………………………………11111111第六讲第六讲第六讲第六讲电磁波的特征与防虫害包装技术电磁波的特征与防虫害包装技术电磁波的特征与防虫害包装技术电磁波的特征与防虫害包装技术…………………………………………………………………………13131313第七讲第七讲第七讲第七讲电磁波的特征与防霉腐包装技术电磁波的特征与防霉腐包装技术电磁波的特征与防霉腐包装技术电磁波的特征与防霉腐包装技术…………………………………………………………………………15151515第八讲第八讲第八讲第八讲电磁波的性质与电磁波的性质与电磁波的性质与电磁波的性质与““““图像变换器图像变换器图像变换器图像变换器”…………………”…………………”…………………”…………………15151515第九讲第九讲第九讲第九讲干涉原理与全息印刷技术干涉原理与全息印刷技术干涉原理与全息印刷技术干涉原理与全息印刷技术…………………………………………………………………………………………………………16161616第十讲第十讲第十讲第十讲衍射原理与现代图像信息处理衍射原理与现代图像信息处理衍射原理与现代图像信息处理衍射原理与现代图像信息处理技术技术技术技术………………………………………………………………18181818第十一讲第十一讲第十一讲第十一讲激光特性与激光印刷激光特性与激光印刷激光特性与激光印刷激光特性与激光印刷技术技术技术技术………………………………………………………………………………………………20202020第十二讲第十二讲第十二讲第十二讲液晶的液晶的液晶的液晶的光学性质和液晶印刷光学性质和液晶印刷光学性质和液晶印刷光学性质和液晶印刷……………………………………………………………………………………22222222第十三讲第十三讲第十三讲第十三讲可见光的性质和包装装潢的色彩设计可见光的性质和包装装潢的色彩设计可见光的性质和包装装潢的色彩设计可见光的性质和包装装潢的色彩设计…………………………………………242424243第一讲第一讲第一讲第一讲动量定理与防震包装技术动量定理与防震包装技术动量定理与防震包装技术动量定理与防震包装技术1-11-11-11-1动量定理与动量守恒动量定理与动量守恒动量定理与动量守恒动量定理与动量守恒1-1-11-1-11-1-11-1-1冲量冲量冲量冲量：力对时间的积分称为力的冲量。用表示。Fr∫21ttdtFrI∫=21ttdtFIrr从冲量的定义可知，冲量是由作用力和时间两个因素共同决定的。冲力冲力冲力冲力：短时间内，迅速达到极大值，又急剧下降到零的作用力称为冲力。1-1-21-1-21-1-21-1-2质点的动量定理质点的动量定理质点的动量定理质点的动量定理在给定的时间内，作用于质点的和外力的冲量，等于质点在该时间内的动量的增量。1221vmvmdtFttrrr−=∫1-1-31-1-31-1-31-1-3动量定理的意义动量定理的意义动量定理的意义动量定理的意义动量定理表明合力在某一过程中对时间的积累效果，表现为动量的增量。动量是描述物体运动状态的物理量，如果在某过程中动量的增量一定，即物体的运动状态发生变化的一定，则该过程的时间短则力大，时间长则力小。例题例题例题例题一个球的质量为，从高度为处自由下落，假设球地面碰撞时没有kg5.010mh=能量损失，和地面的接触时间为,求该球所受的平均冲力。s02.0t=∆解：由运动学知识可知，球下落到地面时的速度为s/m14108.922ghv=××==因假设球与地面碰撞时没有能量损失，所以球从地面弹起的速度大小等于下落速度的大小，方向相反。则在碰撞过程中球的动量改变量为2mv，由动量定理得知该球受到的平均作用力为N70002.0145.02t2gh2mt2mvF=××=∆=∆=球本身的重力为N9.48.95.0mgW=×==显然，球受到的平均作用力比球本身的重力大142.9倍！1-1-41-1-41-1-41-1-4动量守恒定律动量守恒定律动量守恒定律动量守恒定律当一个力学系统所受的合外力为零时，系统的总动量保持不变。=恒矢量∑=niiivm1练习题练习题练习题练习题一个球的质量为，从高度为处自由下落，由于能量损失，从地kg5.010mh=面弹起的速率是落地时速率的一半，若该球与地面的接触时间为,求该球所受的s02.0t=∆平均冲力。41-21-21-21-2动量定理与防震包装技术动量定理与防震包装技术动量定理与防震包装技术动量定理与防震包装技术产品包装后形成包装件。从包装出厂到顾客拆除包装，主要经过堆积、运输和装卸三大过程。其中每个过程都可能受到冲力作用。研究表明，在正常流通过程中，包装件可能遇到的最严重的冲力作用来自装卸操作，这是由于包装件掉落在地板上、码头上或平台上引起的。包装件从某个高度落下，由于重力加速度的作用，致使速度不断增加，当与地面碰撞时，速度最大，并在极短的瞬间速度就由最大减小到零。包装件触地瞬间受很大的冲力，形成冲量。根据动量定理，有mvmdvFdttv−==∫∫00在速度（动量）一定的情况下，冲量由和两个因素决定，为了减小，就需要mvFtF增大，即增大速度由减小到0的作用时间，使之缓冲。在实际操作时采取的缓冲措施主tv要是采用防震包装以减小冲力的影响。设某包装件的质量为m,从高度为h处落下，缓冲材料提供的缓冲时间为t，则包装件地时的速度为。在包装件刚落地时包装件受向上的冲力和向下的重力作2ghv=TFmg用，以速度的方向为正方向，包装件所受的合力，由动量定理TFmgF−=mvmdvFdttv−==−=∫∫∫00t0Tdt)Fmg(冲力是变力，取为平均值，有TFTFTFmvt)Fmg(T−=−则包装件所受的平均冲力为tmvmgFT+=由此可见，若缓冲时间足够长若缓冲时间足够长若缓冲时间足够长若缓冲时间足够长，则包装件所受的平均冲力则包装件所受的平均冲力则包装件所受的平均冲力则包装件所受的平均冲力最小最小最小最小，等于重力等于重力等于重力等于重力，缓冲时缓冲时缓冲时缓冲时TFmg间越短间越短间越短间越短，则包装件所受的平均冲力则包装件所受的平均冲力则包装件所受的平均冲力则包装件所受的平均冲力越大越大越大越大。TF例题例题例题例题某包装件的质量为，不慎从高度为处落下，缓冲材料提供的缓冲时间为,问⑴包装件所受的平均冲力为多大？⑵若换成缓冲时间为的缓冲材料，则包装件所受的平均冲力又是多大？解：58.922ghv××==⑴若缓冲时间为,平均冲力为N1004.10.0558.92508.950tmvmgF4T×=×××+×=+=⑵若缓冲时间为时,平均冲力为1s985N158.92508.950tmvmgFT=×××+×=+=可见，缓冲材料变换后，增加了缓冲时间，包装件所受平均冲力减小了一个多数量级。思考题思考题思考题思考题1111缓冲包装对防震起什么作用？5第二讲第二讲第二讲第二讲振动方程与防震包装技术振动方程与防震包装技术振动方程与防震包装技术振动方程与防震包装技术产品包装后形成包装件。从包装出厂到顾客拆除包装，主要经过堆积、运输和装卸三大过程。其中运输过程主要受振动力作用。克服振动力的影响主要靠防震措施。运输中所造成的振动十分复杂且具有随机性。研究表明，将实际振动简化为简谐振动是解决问题的基础。2-12-12-12-1简谐振动简谐振动简谐振动简谐振动设包装件上作简谐振动，其振动方程为)cos(ϕω+=tAx其中是简谐振动的固有圆频率，其固有周期为，固有频率为。ωωπ2=Tπων21==T其振动速度为)sin(ϕωω+−==tAdtdxv其振动加速度为)cos(222ϕωω+−==tAdtxda最大加速度的大小为222max4Aνπω==Aa根据牛顿第二定律，其受力的大小为maF=最大受力为22maxmax4mAmaFνπ==由此可见，包装件受力与振幅成正比，与频率的平方成正比。因此，要保证包装件不至于受损，除加强包装容器、包装材料的强度外，包装件在运输过程中的振幅和频率是必须考虑的因素。振幅的大小与运输途中路面的平整度有关，而频率的大小取决于运输车辆的速度。譬如，若允许频率是，假设路面决定了车行进1m即振动一次，则车速需要限制在36km/hHz01以内。例题例题例题例题一车辆运输某包装件，由于路面颠簸，车辆沿竖直方向振动时，如果振动的加速度超过，包装件就会有受损伤的可能。若车辆竖直振动的频率为，求车299,0−⋅smHz0.1辆振动的振幅最大允许值是多少？（取3.14）π解解解解：设车辆作简谐振动，方程为，振动的加速度)2cos(ϕπν+=tAx)2cos()2(2ϕπνπν+−=tAa由，解得最大允许振幅的值Aa2max)2(πν=〈99.0Am105.20).1(20.99)(2aA222max−×=×==ππν练习题练习题练习题练习题运输某包装件，当车辆沿竖直方向振动时，如果振动的加速度不超过，21−⋅sm包装件就会有受损伤的可能。若车辆竖直振动的频率为，求车辆振动的振幅最大允Hz5.1许值是多少？（取3.14）π62-22-22-22-2共振共振共振共振2-2-12-2-12-2-12-2-1阻尼振动阻尼振动阻尼振动阻尼振动振幅随时间而减小的振动称为阻尼振动。阻尼振动的运动学方程为)cos(etϕωβ+=−tAx当物体以不太大的速率在粘性介质这运动时，物体受到的阻力与其速率成正比，即，是比例系数。式中，。上式可以看成振幅为，vFγ−=γ220βωω−=2mγβ=teβ−A圆频率为的振动。我们把函数的周期称为阻尼振动的周期，用表示：ω)cos(ϕω+tT22022βωπωπ−==T2-2-22-2-22-2-22-2-2受迫振动受迫振动受迫振动受迫振动系统在周期性驱动力的作用下所进行的振动，称为受迫振动。)cos(Fpϕω+t在驱动力开始作用时，受迫振动的情况是较为复杂的，但经过不太长的时间后，受迫振动达到稳定振动状态，其运动方程可表示为)cos(Axpϕω+=t振动的振幅和初相分别由下两式决定：，2p22p204)(fAωβωω+−=2p20p2tanωωβωϕ−−=其中。mFf=2-2-32-2-32-2-32-2-3共振共振共振共振由上左式可见受迫振动的振幅随驱动力的圆频率变化。当与相差较大时，Apωpω0ω受迫振动振幅较小；而当与接近时，振幅将随之增大；当为某一定值时，振Apω0ωApω幅达到最大值。A当驱动力的圆频率为某一定值时，受迫振动的振幅达到极大值的现象称为共振。共振圆频率为220r2βωω−=共振时的振幅220r2fAβωβ−=共振现象值得