海市蜃楼演示实验

【实验名称】海市蜃楼【实验目的】了解海市蜃楼物理原理【实验器材】海市蜃楼演示仪【实验原理】利用人工配制的折射率连续变化的介质，演示光在非均匀媒质中传播时，光线弯曲的现象以及模拟自然界昙花一现的海市蜃楼景观。自然界海市蜃楼的景象，在日常生活中经常看到，特别在炎热的沙漠和湖边更容易看到，但持续的时间短促，转瞬即逝。利用人工方法模拟海市蜃楼，把大自然的壮观幻景再现出来，使人能较长时间观察与研究这种现象。海市蜃楼景象，古时多有描述，宋代著名诗人苏东坡在“海市”一诗中就描写了海市蜃楼的迷人的景色，但并没有得到科学的解释。由于空气不稳定，一阵风就破坏了海市蜃楼的介质条件，把天上的仙境吹得无影无踪。这样更为自然景象蒙上了神秘的色彩。在实验室里，只须搅动一下容器中的“大气”(溶液扩散层)，人为的蜃景也随之烟消云散，使观众自然抹去了海市蜃楼的神奇色彩。玻璃容器中的“大气层”随时间不断变化，蜃景也跟着变化。介质密度梯度的起伏都会使蜃景图象产生形变，形成奇离不定的幻影，启发人们深入研究这种现象。如图所示是海市蜃楼演示装置其中A：水槽B：实景物：C：激光笔；D：射灯(220V24W)；E：装置门；F：水管入口；G：观看实景物窗口；H：观看光在水槽内传播路径的窗口；K：观看模拟海市蜃楼景观的窗口；【实验操作与现象】(1)打开激光笔C，从水槽侧面窗口H观察光束在非均匀食盐水中弯曲的路径。(2)打开射灯D，照亮实景物，在景物另一侧窗口K处观察模拟的海市蜃楼景观。【注意事项】1.切不可搅动容器中的溶液否则模拟的海市蜃楼景观将消失。2.激光不可直射眼睛，以防损伤眼睛。3.液体的配制:将装置门E打开，水管插入F口内固定好，向水槽内注入深为槽深一半的清水，再将约4Kg食盐放入清水中，用玻璃棒搅，使其溶解成近饱和状态，再在其液面上放一薄塑料膜盖住下面的盐溶液，向膜上慢慢注入清水，直到水槽水近满为止，稍后，将薄膜轻轻从槽一侧抽出。此时，清水和食盐水界面分明，大约需10小时以后，由于扩散，界面变没了，在交界处形成了一个扩散层，液体的折射率由下向上逐渐减少，产生一个密度梯度，此时液体配制完成。