有趣的科學小實驗 模擬海市蜃樓的科學演示裝置做法
經過反覆思考、試驗,我們最終模擬海市蜃樓成功。在參考“電子科大物理實驗中心網站”的“海市蜃樓的實驗演示裝置”一文後,我們按文中步驟依次操作,可是實驗多次未成功,沒能看到預期的“蜃景”。分析發現失敗的原因主要是“薄膜”問題:一是薄膜不夠“硬”,注水時薄膜總是中間“下凹”太多;二是將薄膜從槽的一側抽出時,會引起液體的“劇烈晃動”,這樣都會影響鹽水有效形成密度成梯度變化的溶液,導致了實驗失敗。
現將我們的實驗器材、步驟、注意事項等介紹如下:
器材:玻璃缸、水、食鹽、白紙、薄泡沫板
步驟:
1、在玻璃缸中配置好稍過飽和的食鹽水溶液(約玻璃缸三分之一高度,如圖1示)
2、將一薄泡沫板裁剪得與玻璃缸內壁大小尺寸吻合,用電烙鐵烙好密密麻麻的小孔,如圖2示。
圖1配製稍過飽和的食鹽水溶液圖2烙好孔的薄泡沫板。
3、將泡沫板放置在飽和食鹽水面上,如圖3示。
4、將浸溼的白紙密貼在缸內壁,且白紙全部與泡沫板密貼,形成一“紙缸”,如圖4示。
圖3放置泡沫“隔板”圖4“紙缸”的製作。
5、利用虹吸將清水注入“紙缸”中,清水的量與食鹽水大致相同,如圖5示。
6、靜置、等待1—2小時(放置期間不可振動、晃動裝置),由於泡沫板密度小於水,泡沫板逐漸上升,清水慢慢滲入後,可看到“分層”的液麪,如圖6示。
圖5“紙缸”中的清水圖6“分層”的液麪。
經過反覆思考、試驗,我們最終模擬海市蜃樓成功。
7、靜置期間用激光筆水平射入溶液,觀察到的光路,如圖7、8示。
圖7側面拍到的彎曲“光路”圖8迎面拍到的“光路”
8、靜置期間準備工作,如圖9、10、11示。
圖9被觀察的物體圖10側面用燈光照射被觀察物體。
9、觀察、拍攝蜃景,如圖11、12示。
10、若攪動溶液,“蜃景”立即消失。
圖11觀察者的位置圖12在觀察者位置看到、拍攝的圖案。經過反覆思考、試驗,我們最終模擬海市蜃樓成功。
實驗中使用薄泡沫板的優點:
1、泡沫板有一定的“硬度”,不易變形,注入清水時由於受力較均勻,不會出現像薄塑料那樣中間下凹的現象。
2、泡沫板起“隔板”作用,使清水與飽和食鹽水的“安靜”地“碰”在一起。
3、泡沫密度小於水,注入清水後,隨着水位上升,泡沫板同時也上升,不用中途取出,影響密度梯度溶液的形成。
4、泡沫材料普遍,價格便宜,易於加工、裁剪、烙孔。
本實驗的優點:可以持續很久時間觀察到景象,而且圖像清晰、穩定。
本實驗的缺點:要等待一段時間才能開始觀察,不能“立竿見影”地看到“蜃景”。
作者:曾園紅呂柯鄒嘉夏宇;圖文整理:曾園紅
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