[实用新型]固液界面光的反射折射全反射实验演示仪

说明书

一种固液界面光的反射折射全反射实验演示仪，底座上设置有水槽和支架，支架上设置有激光器，水槽中部设置有导光条，激光器出射的激光落在导光条上，导光条将水槽分割成不连通的上腔体和下腔体，上腔体内设置有两隔板将上腔体均匀分割成三个小水槽，三个小水槽内分别注入不同浓度的溶液，水槽顶部设置有盖板。本实用新型具有操作简单、成本低、实验效果直观的优点。

技术领域

本实用新型属于教学实验用具技术领域，具体涉及到一种固液界面光的反射折射全反射实验演示仪。

背景技术

光的反射、折射和全反射，既最常见的光学现象，也是现代光学技术的重要基础之一。本专业领域技术人员公知，当光由光密斜射到光疏介质，在界面上的入射角小于临界角时，可观察到光密介质中的反射光和光疏介质中的折射光。当逐渐增大入射角，入射角等于大于临界角时，光疏介质中的折射光消失，光在界面上发生全反射。由光的折射定律可知，固-液界面上全反射临界角的大小取决于固体介质折射率与液体折射率的差值大小。差值越大，全反射临界角越小；差值越小，全反射临界角越大。直观演示这一现象，对学生深刻理解光的折射定律和光纤数值孔径的物理意义，都具有重要作用。但目前没有见到这方面的演示仪器。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种设计合理、成本低、操作简单、实验效果好的固液界面光的反射折射全反射实验演示仪。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种固液界面光的反射折射全反射实验演示仪，底座上设置有水槽和支架，支架上设置有激光器，水槽中部水平设置有导光条，激光器出射的激光照射在导光条的端面上，导光条将水槽分割成不连通的上腔体和下腔体，上腔体内垂直设置有两隔板将上腔体均匀分割成三个小水槽，三个小水槽内分别注入同一种不同浓度的透明溶液，水槽顶部设置有盖板。

作为一种优选的技术方案，所述的水槽底板、左侧板、右侧板、后侧板及隔板和盖板均为不透光板，水槽前侧板为透明板。

作为一种优选的技术方案，所述的激光器和支架铰接连接。

作为一种优选的技术方案，所述的导光条为长方体结构，导光条两端伸出水槽的长度为1～2mm。

作为一种优选的技术方案，所述的三个小水槽内分别注入不同浓度的盐水溶液。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型在水槽中部水平固定安装有导光条，导光条将水槽分割成不连通的上腔体和下腔体，上腔体内安装有两隔板将上腔体均匀分割成不连通的三个小水槽，三个小水槽内分别注入同一种不同浓度的透明溶液，本实用新型直观演示了固-液界面上全反射临界角的大小取决于固体介质折射率与液体折射率的差值大小，差值越大，全反射临界角越小；差值越小，全反射临界角越大，同时直观演示了光纤数值孔径的物理意义，具有操作简单、成本低、实验效果直观的优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于下述的实施方式。

在图1中，本实施例的固液界面光的反射折射全反射实验演示仪由底座1、支架2、激光器3、导光条4、水槽5、盖板6、隔板7连接构成，底座1上安装有水槽5和支架2，支架2位于水槽5的左侧，支架2上铰接有激光器3，水槽5中部水平固定安装有导光条4，导光条4为长方体形状，导光条4两端伸出水槽5左右两侧板1.5mm，也可以是1mm，也可以是2mm，激光器3出射的激光照射在导光条4左端面上，导光条4将水槽5分割成不连通的上腔体和下腔体，上腔体内安装有两隔板7将上腔体均匀分割成不连通的三个小水槽，分别为左小水槽、中小水槽、右小水槽，左小水槽、中小水槽、右小水槽内分别注满自来水、10﹪的盐水、20﹪的盐水，水槽5顶部安装有盖板6，水槽5底板、左侧板、右侧板、后侧板及隔板7和盖板6均为不透光板，水槽5前侧板为透明板，用于观察实验现象。

演示过程中，调整激光器3使激光器3输出的激光束透过导光条4左端面斜射到导光条4与左小水槽5中自来水的界面上，激光束在导光条4与自来水的界面上发生反射和折射，折射光进入自来水中，反射光在导光条4中折线传播；逐渐增大激光束在导光条4与自来水界面上的入射角，使激光束在导光条4与自来水的界面发生全反射，这时可观察到在导光条4中折线传播的激光束在导光条4与中小水槽中10﹪盐水的界面上发生反射和折射，折射光进入10﹪盐水中，反射光在导光条4中折线传播；进一步增大激光束在导光条4与自来水界面上的入射角，使激光束在导光条4与10﹪盐水的界面发生全反射，这时可观察到在导光条4中折线传播的激光束在导光条4与右小水槽中20﹪盐水的界面上发生反射和折射，折射光进入20﹪盐水中，反射光在导光条4中折线传播；进一步增大激光束在导光条4与自来水界面上的入射角，使激光束在导光条4与20﹪盐水的界面发生全反射，这时激光束被完全限制在导光条4中，并以折线方式传播。本实用新型直观演示了固-液界面上全反射临界角的大小取决于固体介质折射率与液体折射率的差值大小，差值越大，全反射临界角越小；差值越小，全反射临界角越大，同时直观演示了光纤数值孔径的物理意义。