转盘利里奥利力演示仪.doc

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1、第八章演示物理部分实验一海市蜃楼一、实验原理夏天，在平静无风的海面上，向远方望去，有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、集市、庙宇等出现在远方的空中。古人不明白产生这种景象的原因，对它作了不科学的解释，认为是海中蛟龙(即蜃)吐出的气结成的，因而叫做“海市蜃楼”，也叫蜃景。海市蜃楼是一种光学幻景，是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像。海市蜃楼简称蜃景，根据物理学原理，海市蜃楼是由于不同的空气层有不同的密度，而光在不同的密度的空气中又有着不同的折射率。也就是因海面上暖空气与高空中冷空气之间的密度不同，对光线

2、折射而产生的。夏天，海面上的下层空气，温度比上层低，密度比上层大，折射率也比上层大．我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的。远处的山峰、船舶、楼房、人等发出的光线射向空中时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层空气的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回地面，人们逆着光线看去，就会看到远方的景物悬在空中，如图。在沙漠里也会看到蜃景。太阳照到沙地上，接近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射率也小。从远处物体射向地面的光线，进入折射率小的热空气层时被折射，入射角逐渐增大，也

3、可能发生全反射，人们逆着反射光线看去，就会看到远处物体的倒景，仿佛是从水面反射出来的一样。沙漠里的行人常被这种景象所迷惑，以为前方有水源而奔向前去，但总是可望而不可及。在炎热夏天的柏油马路上，有时也能看到上述现象。贴近热路面附近的空气层同热沙面附近的空气层一样，比上层穿空气的折射率小。从远处物体射向路面的光线，也可能发生全反射，从远处看去，路面显得格外明亮光滑，就像用水淋过一样。本仪器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。二、装

4、置结构和技术参数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；三、操作方法及现象演示1、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3Kg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

5、和食盐水界面分明，大约需6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。2、现象演示（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。四、思考问题1、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

6、种现象。2、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。3、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实验二转盘

7、科里奥利力一、实验目的利用转盘科里奥利力演示仪演示科里奥利力的存在。二、仪器结构下图为科里奥利力演示仪示意图，其中①转盘，它可以支承轴④为轴自由转动；②为导轨；③为小球；④为演示支承轴；⑤为科里奥利力演示仪支撑座。三、实验原理：1、当圆盘静止，不转动，此时质量为m的小球③沿导轨②下滚，其轨迹沿圆盘的直径方向，不发生任何的偏离；2、当使圆盘以角速度w转动，同时释放小球，沿导轨滚动，当落到圆盘时，小球将偏离直径方向运动；3、如果从上向下看圆盘逆时针方向旋转，即W方向向上，当小球向下滚动到圆盘时，小球将偏离原来

8、直径的方向，而向前进方向的右侧偏离（见左图），如果转动方向相反，从上向下看，圆盘顺时针方向旋转，即W向下，当小球向下滚到圆盘时，小球向前进方向的左侧偏离（见右图）科里奥利力的表达式为F=2mvXW其中m为小球的质量。实验三帕尔帖效应一、实验目的：演示电磁学中的帕尔帖效应，及电——热制冷的原理。二、实验原理：当电流通过同一导体时，放出的焦耳热量与电流强度的平方成正比，而与电流流动的方向无关。是一个可逆过程，但在一定条件下，电流通