飞机在飞行过程中出现结冰现象显然不是什么好事，要保证飞机在结冰情况下能够安全正常地飞行，需要对与结冰有关的微观物理现象有深入的了解。通过实验可以对光滑或粗糙表面上结冰过程中的重要现象进行量化研究，如水滴动力学和水滴内的非稳态热传导。最近，美国爱荷华州立大学的研究人员利用分子标记测温术研究了小水滴内温度的时空分布。

 

荧光与磷光均属于光致发光，但前者的发光时间一般在纳秒量级，而磷光可长达毫秒甚至几分钟，更有利于观测。对于很多物质来说，发光（荧光和磷光）强度与温度有关，因此可以通过发光来研究物质的温度。实验中，研究人员首先用波长266纳米的脉冲激光激发预置于待测液体中发磷光的1-BrNp·Mβ-CD·ROH分子，然后对随后产生的磷光进行二次成像。水滴直径约10mm，初始温度32.5℃，塑料测试板与周围环境温度为23.5℃。通过两幅磷光图的强度比，利用量子理论估测出水滴中不同位置的磷光寿命，然后根据磷光寿命与温度的关系得出小水滴中的温度分布。虽然之前已有人利用光致磷光现象测量温度，但是利用普通CCD相机通过直接测量磷光寿命图来测量水滴温度的时空分布还是首次。

 

研究发现，水滴表面的温度会迅速降低到周围环境的温度，但由于塑料板热导率较低，水滴底部的温度稍高于环境温度。通过测量不同时刻的温度分布可以定量研究水滴在对流冷却过程中的非稳态热传导过程。

 

原文链接：http://ol.osa.org/abstract.cfm?id=148359（五月/编译）