有趣的科学小实验 模拟海市蜃楼的科学演示装置做法

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经过反复思考、试验,我们最终模拟海市蜃楼成功。在参考“电子科大物理实验中心网站”的“海市蜃楼的实验演示装置”一文后,我们按文中步骤依次操作,可是实验多次未成功,没能看到预期的“蜃景”。分析发现失败的原因主要是“薄膜”问题:一是薄膜不够“硬”,注水时薄膜总是中间“下凹”太多;二是将薄膜从槽的一侧抽出时,会引起液体的“剧烈晃动”,这样都会影响盐水有效形成密度成梯度变化的溶液,导致了实验失败。

现将我们的实验器材、步骤、注意事项等介绍如下:

器材:玻璃缸、水、食盐、白纸、薄泡沫板

步骤:

1、在玻璃缸中配置好稍过饱和的食盐水溶液(约玻璃缸三分之一高度,如图1示)

有趣的科学小实验 模拟海市蜃楼的科学演示装置做法


2、将一薄泡沫板裁剪得与玻璃缸内壁大小尺寸吻合,用电烙铁烙好密密麻麻的小孔,如图2示。

有趣的科学小实验 模拟海市蜃楼的科学演示装置做法 第2张

图1配制稍过饱和的食盐水溶液图2烙好孔的薄泡沫板。


3、将泡沫板放置在饱和食盐水面上,如图3示。

有趣的科学小实验 模拟海市蜃楼的科学演示装置做法 第3张


4、将浸湿的白纸密贴在缸内壁,且白纸全部与泡沫板密贴,形成一“纸缸”,如图4示。

有趣的科学小实验 模拟海市蜃楼的科学演示装置做法 第4张

图3放置泡沫“隔板”图4“纸缸”的制作。


5、利用虹吸将清水注入“纸缸”中,清水的量与食盐水大致相同,如图5示。

有趣的科学小实验 模拟海市蜃楼的科学演示装置做法 第5张


6、静置、等待1—2小时(放置期间不可振动、晃动装置),由于泡沫板密度小于水,泡沫板逐渐上升,清水慢慢渗入后,可看到“分层”的液面,如图6示。
有趣的科学小实验 模拟海市蜃楼的科学演示装置做法 第6张

图5“纸缸”中的清水图6“分层”的液面。

经过反复思考、试验,我们最终模拟海市蜃楼成功。


7、静置期间用激光笔水平射入溶液,观察到的光路,如图7、8示。

有趣的科学小实验 模拟海市蜃楼的科学演示装置做法 第7张


有趣的科学小实验 模拟海市蜃楼的科学演示装置做法 第8张

图7侧面拍到的弯曲“光路”图8迎面拍到的“光路”


8、静置期间准备工作,如图9、10、11示。

有趣的科学小实验 模拟海市蜃楼的科学演示装置做法 第9张


图9被观察的物体图10侧面用灯光照射被观察物体。
有趣的科学小实验 模拟海市蜃楼的科学演示装置做法 第10张

9、观察、拍摄蜃景,如图11、12示。

有趣的科学小实验 模拟海市蜃楼的科学演示装置做法 第11张


10、若搅动溶液,“蜃景”立即消失。
有趣的科学小实验 模拟海市蜃楼的科学演示装置做法 第12张

图11观察者的位置图12在观察者位置看到、拍摄的图案。经过反复思考、试验,我们最终模拟海市蜃楼成功。


实验中使用薄泡沫板的优点:

1、泡沫板有一定的“硬度”,不易变形,注入清水时由于受力较均匀,不会出现像薄塑料那样中间下凹的现象。

2、泡沫板起“隔板”作用,使清水与饱和食盐水的“安静”地“碰”在一起。

3、泡沫密度小于水,注入清水后,随着水位上升,泡沫板同时也上升,不用中途取出,影响密度梯度溶液的形成。

4、泡沫材料普遍,价格便宜,易于加工、裁剪、烙孔。

本实验的优点:可以持续很久时间观察到景象,而且图像清晰、稳定。

本实验的缺点:要等待一段时间才能开始观察,不能“立竿见影”地看到“蜃景”。


作者:曾园红吕柯邹嘉夏宇;图文整理:曾园红

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