>[0034]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。
[0035]實(shí)施例1
[0036]在圖1中，本實(shí)施例的透明液體互溶過程可視化實(shí)驗(yàn)裝置由半導(dǎo)體激光器1、透明水槽2、光屏3、底座4、激光器支架5聯(lián)接構(gòu)成。
[0037]在底座4上放置有透明水槽2，透明水槽2采用石英玻璃制成，透明水槽2的幾何形狀為長方體，透明水槽2長度為11cm、高度為11cm、厚度為1.5cm。在透明水槽2右側(cè)底座4上安裝有光屏3，光屏3用于呈現(xiàn)透明液體互溶過程的光學(xué)圖像。在透明水槽2左側(cè)底座4上放置有激光器支架5，激光器支架5上安裝有半導(dǎo)體激光器I，半導(dǎo)體激光器I可在半導(dǎo)體激光器I支架上轉(zhuǎn)動(dòng)，半導(dǎo)體激光器I用于產(chǎn)生激光，半導(dǎo)體激光器I出射光的發(fā)散角為15°，發(fā)散激光束從透明水槽2左側(cè)壁的中部透過透明水槽2投射在光屏3上，在光屏3上呈現(xiàn)放大的透明液體互溶過程的動(dòng)態(tài)圖像。
[0038]使用上述透明液體互溶過程可視化實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)方法步驟如下:
[0039]I觀察激光束透過均勻透明液體形成圓形光斑的均勻性
[0040]I)在透明水槽2中加入50ml的蒸餾水，觀察發(fā)散角為15°的激光束透過透明水槽2中的蒸餾水，投射在光屏3上圓形光斑的均勻性。改變光屏3與透明水槽2的距離，在光屏3上觀察不同大小圓形光斑的均勻性如圖2所示。由圖2可見，圓形光斑是均勻的，說明發(fā)散激光束中所有光線在蒸餾水中都保持直線傳輸。
[0041]2)在透明水槽2內(nèi)裝有50ml的蒸餾水中一次注入30ml相同溫度的蒸餾水，觀察發(fā)散激光束透過水槽投射在光屏3上圓形光斑均勻性的變化。圓形光斑的照片如圖2所示，由圖2可見圓形光斑均勻性沒有改變，說明相同溫度蒸餾水的加入，沒有改變發(fā)散激光束在蒸餾水中的直線傳輸。
[0042]3)在透明水槽2中加入50ml的酒精溶液，觀察發(fā)散角為15°的激光束透過透明水槽2中的酒精溶液，投射在光屏3上圓形光斑的均勻性。改變光屏3與透明水槽2的距離，在光屏3上觀察不同大小圓形光斑的均勻性如圖2所示。由圖2可見，圓形光斑是均勻的，說明發(fā)散激光束中所有光線在酒精溶液中都保持直線傳輸。
[0043]4)在透明水槽2內(nèi)裝有50ml的酒精中一次加入30ml相同濃度和溫度的酒精溶液，觀察發(fā)散激光束透過透明水槽2投射在光屏3上形成圓形光斑均勻性的變化。圓形光斑的照片如圖2所示，由圖2可見圓形光斑均勻性沒有改變，說明發(fā)散激光束中所有光線在酒精溶液中都保持直線傳輸，即相同濃度和溫度的酒精溶液的加入，不改變水槽內(nèi)酒精溶液濃度和溫度的一致性。
[0044]根據(jù)步驟I)、2)、3)、4)觀察到的光屏3上圓形光斑的均勻性，判定透明水槽2中透明液體介質(zhì)的均勻性?；谏鲜霾襟E中觀察到的發(fā)散激光束透過蒸餾水或酒精溶液后在光屏3上形成圓形光斑的均勻性，以及光在均勻介質(zhì)中直線傳輸、在非均勻介質(zhì)中彎曲傳輸?shù)脑恚灰l(fā)散激光束透過透明水槽2在光屏3上形成的圓形光斑是均勻的，則透明水槽2中蒸餾水或酒精是均勻介質(zhì)。
[0045]2觀察酒精與蒸餾水互溶過程與溶解時(shí)間測量方法
[0046]I)在透明水槽2內(nèi)50ml的蒸餾水中，一次加入50ml的酒精并計(jì)時(shí)，在自然溶解的情況下，觀察發(fā)散角為15°的激光束透過透明水槽2，投射在光屏3上圓形光斑中出現(xiàn)的網(wǎng)狀亮線到網(wǎng)狀亮線逐漸模糊直至消失的過程，在圓形光斑中網(wǎng)狀亮線消失、亮度恢復(fù)均勻的瞬間終止計(jì)時(shí)，為酒精與蒸餾水的互溶完成時(shí)間。
[0047]酒精溶液與蒸餾水互溶過程圓形光斑中網(wǎng)狀亮線的照片如圖3所示，由圖3與圖2的比較可見，酒精溶液與蒸餾水互溶中圓形光斑的均勻性發(fā)生了顯著變化，并出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀亮線，說明激光束透過處于互溶過程中的酒精溶液與蒸餾水混合體時(shí)，發(fā)散激光束中部分光線同步發(fā)生彎曲匯聚現(xiàn)象，隨著水槽內(nèi)酒精溶液與蒸餾水互溶過程趨于完成，圓形光斑均勻性的變化同步變緩，最后完全均勻穩(wěn)定，說明水槽內(nèi)酒精溶液與蒸餾水互溶完成。從圓形光斑中不斷變化的網(wǎng)狀亮線的出現(xiàn)到網(wǎng)狀亮線逐漸模糊再到完全消失，實(shí)時(shí)顯現(xiàn)了酒精溶液與蒸餾水互溶的全過程。
[0048]2)轉(zhuǎn)動(dòng)半導(dǎo)體激光器1，使出射發(fā)散角為15°的發(fā)散激光束從不同方向、不同位置透過透明水槽2，在光屏3上觀察圓形光斑的均勻性，如圖2所示。進(jìn)一步說明了水槽內(nèi)酒精溶液與蒸餾水完全互溶。
[0049]實(shí)施例2
[0050]在底座4上放置有透明水槽2，透明水槽2采用石英玻璃制成，透明水槽2的幾何形狀為長方體，透明水槽2長度為10cm、高度為10cm、厚度為1.2cm。在透明水槽2左側(cè)底座4上放置有激光器支架5，激光器支架5上安裝有半導(dǎo)體激光器I，半導(dǎo)體激光器I出射光的發(fā)散角為10°，發(fā)散激光束從透明水槽2左側(cè)壁的中部透過透明水槽2投射在光屏3上，在光屏3上呈現(xiàn)放大的透明液體互溶過程的動(dòng)態(tài)圖像。其他零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實(shí)施例1相同。
[0051]使用本實(shí)施例透明液體互溶過程可視化實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)方法步驟如下:
[0052]1、觀察激光束透過均勻透明液體形成圓形光斑的均勻性
[0053]I)在透明水槽2中加入50ml的蒸餾水，觀察發(fā)散角為10°的激光束透過透明水槽2中的蒸餾水，投射在光屏3上圓形光斑的均勻性，改變光屏3與透明水槽2的距離，在光屏3上觀察不同大小圓形光斑的均勻性。
[0054]步驟2)與實(shí)施例1相同。
[0055]3)在透明水槽2中加入50ml的酒精溶液，觀察發(fā)散角為10°的激光束透過透明水槽2中的酒精溶液，投射在光屏3上圓形光斑的均勻性，改變光屏3與透明水槽2的距離，在光屏3上觀察不同大小圓形光斑的均勻性。
[0056]步驟4)與實(shí)施例1相同。
[0057]根據(jù)步驟I)、2)、3)、4)觀察到的光屏3上圓形光斑的均勻性，判定透明水槽2中透明液體介質(zhì)的均勻性。
[0058]2、觀察酒精與蒸餾水互溶過程與溶解時(shí)間測量方法
[0059]I)在透明水槽2內(nèi)50ml的蒸餾水中，一次加入50ml的酒精并計(jì)時(shí)，自然溶解，觀察發(fā)散角為10°的激光束透過透明水槽2，投射在光屏3上圓形光斑中出現(xiàn)的網(wǎng)狀亮線到網(wǎng)狀亮線逐漸模糊直至消失的過程，在圓形光斑中網(wǎng)狀亮線消失、亮度恢復(fù)均勻的瞬間終止計(jì)時(shí)，為酒精與蒸餾水的互溶完成時(shí)間。
[0060]2)轉(zhuǎn)動(dòng)半導(dǎo)體激光器1，使出射發(fā)散角為10°的發(fā)散激光束從不同方向、不同位置透過透明水槽2，在光屏3上觀察圓形光斑的均勻性。
[0061]實(shí)施例3
[0062]在底座4上放置有透明水槽2，透明水槽2采用石英玻璃制成，透明水槽2的幾何形狀為長方體，透明水槽2長度為12cm、高度為12cm、厚度為2cm。在透明水槽2左側(cè)底座4上放置有激光器支架5，激光器支架5上安裝有半導(dǎo)體激光器I，半導(dǎo)體激光器I出射光的發(fā)散角為20°，發(fā)散激光束從透明水槽2左側(cè)壁的中部透過透明水槽2投射在光屏3上，在光屏3上呈現(xiàn)放大的透明液體互溶過程的動(dòng)態(tài)圖像。其他零部件以及零部件的聯(lián)接關(guān)系與實(shí)施例1相同。
[0063]使用本實(shí)施例透明液體互溶過程可視化實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)方法步驟如下:
[0064]1、觀察激光束透過均勻透明液體形成圓形光斑的均勻性
[0065]I)在透明水槽2中加入50ml的蒸餾水，觀察發(fā)散角為20°的激光束透過透明水槽2中的蒸餾水，投射在光屏3上圓形光斑的均勻性，改變光屏3與透明水槽2的距離，在光屏3上觀察不同大小圓形光斑的均勻性。
[0066]步驟2)與實(shí)施例1相同。
[0067]3)在透明水槽2中加入50ml的酒精溶液，觀察發(fā)散角為20°的激光束透過透明水槽2中的酒精溶液，投射在光屏3上圓形光斑的均勻性，改變光屏3與透明水槽2的距離，在光屏3上觀察不同大小圓形光斑的均勻性。
[0068]步驟4)與實(shí)施例1相同。
[0069]根據(jù)步驟I)、2)、3)、4)觀察到的光屏3上圓形光斑的均勻性，判定透明水槽2中透明液體介質(zhì)的均勻性。
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