[实用新型]电热水式海市蜃楼奇观模拟演示器

说明书

(一)技术领域：

本实用新型涉及光在介质中连续折射和全反射的模拟演示器，具体为一种电热水式海市蜃楼奇观模拟演示器，适用于对海市蜃楼奇观现象的演示。

(二)背景技术：

当前国内外用水模拟海市蜃楼奇观的装置都是向水槽内注入一半清水，再将食盐(或蔗糖)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(或蔗糖)溶液，在膜上慢慢注入清水，直到水槽的水接近满为止。稍后，将薄膜轻轻从槽一侧抽出，此时，清水和食盐(或蔗糖)水溶液界面分明，大约需6小时以后，由于扩散使界面消失，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，然后照亮实景物，在景物另一侧水槽窗口观察模拟的海市蜃楼景观。

这种海市蜃楼奇观模拟装置存在以下问题：

1、实验操作复杂，准备时间长，需多人合作。

2、每次槽内需配制大量的盐(或蔗糖)溶液，且因扩散均匀后不可循环使用，造成时间和资源的浪费。

3、上蜃像、下蜃像和实物不能同时出现。

(三)实用新型内容：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种电热水式海市蜃楼奇观模拟演示器，用简便的方法改变水的密度梯度分布，让模拟海市蜃楼奇观演示变得容易简便。

能够实现上述目的的电热水式海市蜃楼奇观模拟演示器，包括箱体，箱体内设有水槽，水槽一侧的箱体上开设观景窗，从观景窗可以看到水槽另一侧，所述水槽另一侧的箱体内设置有景物区，景物区由射灯照亮，为演示光的折射和反射，于景物区底部还设有激光器，观景方向一侧的箱体上还开设有两个观察窗口，通过这两个观察窗口可以分别观察水槽区域和景物区的情况，本实用新型与其它海市蜃楼模拟演示器不同的是在水槽内设置有电加热装置，该电加热装置为若干个水平均匀布置的加热棒或一块水平加热板，加热棒或加热板的安装高度为水槽内水深度的中上部。

将加热棒或加热板安装于水槽内水深度的中上部，用于在水平方向均匀加热水槽中上部的水，由于热水的密度小而浮在上部，使得水槽中的水上下形成温度梯度(密度梯度)，各梯度层的折射率不同，为从景物区反射的光通过水槽产生折射提供了条件。当加热使上下部水的温差达到25℃甚至更高时，从观景窗观察另一侧景物区内的景物，海市蜃楼就出现了。

为有效控制水槽内上下部水温差，安装一温度控制器来控制加热棒或加热板的工作状态，温度控制器上设有选择温差的温度设定按钮、显示温差的状态显示屏和柔性连接的温度探头，温度探头伸入水槽内水深度的中上部，当温差达到所设定的初值时，温度控制器自动关闭电源。

本实用新型所使用的激光器为自制的激光笔，激光笔通过调节旋钮安装在激光笔活动架的垂直移动槽上，激光笔可以上下调节高度，还可以调节与水平面的倾斜角度。

本实用新型的优点：

1、实验准备时间大大缩短，操作只需一人。

2、水槽内的水可循环使用，节约资源，节省开支。

3、上蜃像、下蜃像和实物可同时出现。

4、用激光可演示折射、全反射光路。

5、温度控制器具有测量水温功能，起到安全保护和节省能源的作用。

(四)附图说明：

图1为是本实用新型一种实施方式的结构示意图。

图2为图1实施方式中使用的激光器的结构示意图。

图3为图1实施方式中使用的温度控制器的结构示意图。

图号标识：1、景物区；2、射灯；3、黑背景；4、加热棒；5、水槽；6、底座；7、温度控制器；8、观景窗；9、景物挡板；10、激光笔；11、激光笔活动架；12、电源输出线；13、状态显示屏；14、电源输入线；15、温度设定按钮；16、温度探头。

(五)具体实施方式：

下面结合各图对本实用新型作进一步描述：

图1所示是本实用新型电热水式海市蜃楼奇观模拟演示器的整体结构图，其外壳为箱体(为显示内部结构，箱体的正面和顶部隐去)，箱体在底座6水平安放，箱体的内面均为黑背景3，箱体内的左半部分为景物区1，由射灯2照亮景物区1，箱体内的右半部分为水槽5，水槽5内盛装的水为自来水，水深度的上部设置一排水平均匀布置的加热棒4，加热棒4固装于后侧的箱体上；景物区1与水槽5之间安置有通口的景物挡板9，右侧的箱体上设置观察挡板，观察挡板上开设与景物挡板9相对的观景窗8，透过观景窗8和景物挡板9的通口正好观察到景物区1。

由于箱体的正面隐去，箱体正面上开设的两个观察窗口无法显示，这两个观察窗口位置分别对应水槽5和景物区1。