非均匀折射率场构建装置及海市蜃景演示装置制造方法及图纸

本申请涉及一种非均匀折射率场构建装置及海市蜃景演示装置。所述非均匀折射率场构建装置，包括：承载支架、水槽、温控模块和激光模块。所述水槽设置于所述承载支架。所述温控模块设置于所述承载支架，用于实时监测并调节所述水槽中的水温变化。所述激光模块设置于所述水槽长度方向的一侧，用于发出激光。所述非均匀折射率场构建装置在使用过程中。所述非均匀折射率场构建装置形成之后可以持久的存在一个非均匀折射率场，且所述非均匀折射率场构建装置的可操作性强。所述非均匀折射率场构建装置的结构简单、现象直观，可以作为教学仪器使用。

【技术实现步骤摘要】
非均匀折射率场构建装置及海市蜃景演示装置
本申请涉及物理科学
，具体涉及到一种非均匀折射率场构建装置及海市蜃景演示装置。
技术介绍
在平静的海面或沙漠上方，有时会出现城市建筑、亭台楼阁、山水湖泊等自然景观，这是由于光线在密度分布不均匀的大气中传播时，产生折射或全反射形成的上现蜃景或下现蜃景的海市蜃楼。上现蜃景的出现是由于大气的密度随着高度的增加逐渐减小，折射率也形成了随高度的增加逐渐减小的梯度变化.例如，夏季在平静的海面或湖面上，由于海水的蒸发，距离海面较近的地方大气湿度大，密度也大，折射率也就大，有可能在海面上出现上现蜃景的海市蜃楼。下现蜃景的海市蜃楼恰好相反。海市蜃楼现象实际上是一种因为光的折射和全反射而形成的自然现象，是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像。其本质是光线在折射率非均匀分布的介质中传播时，光线发生偏折导致的。光在非均匀介质中的传输特性，已在大气光学、大气激光通信等大尺度的研究和微小型梯度折射率光学元器件的设计与制造方面得到了广泛应用。因此，研发一款装置简单、现象直观教学仪器有利于激发学生学习兴趣，解释海市蜃楼玄幻奇景有重要的帮助。同时，对于开展科普活动有重要的促进意义。目前非均匀折射率场的产生主要通过将饱和NaCl溶液与水溶液混合，通过溶液扩散形成的。此类装置形成的折射率场不能持久存在，可操作性、可重复性差。
技术实现思路
基于此，有必要针对目前非均匀折射率场不能持久存在，可操作性、可重复性差的问题，提供一种易操作的、稳定的非均匀折射率场构建装置及海市蜃景演示装置。一种非均匀折射率场构建装置，包括：承载支架；水槽，设置于所述承载支架；温控模块，设置于所述承载支架，用于实时监测并调节所述水槽中的水温变化；以及激光模块，设置于所述水槽长度方向的一侧，用于发出激光。在一个实施例中，所述温控模块包括：至少一个制冷模块，设置于所述承载支架；加热模块，设置于所述承载支架；以及温控器，与所述制冷模块和所述加热模块电连接，用于当所述制冷模块的温度达到设定值时断开制冷设备的电源，以及当所述加热模块的温度达到设定值时断开加热设备的电源。在一个实施例中，所述制冷模块包括：铝板；铝片，与所述铝板螺孔连接；半导体制冷片，固定于所述铝板，并且所述半导体制冷片的冷端与所述铝板粘连；以及U型铜管，固定于所述铝板，并且所述U型铜管与所述半导体制冷片的热端通过导热硅胶连接，所述U型铜管的U型口背离所述半导体制冷片。在一个实施例中，所述加热模块包括：热源，设置于所述水槽内；以及热源温度传感器，设置于所述热源的底部。在一个实施例中，所述温控模块还包括冷源温度传感器设置于所述水槽的下方，所述冷源温度传感器用于监测所述制冷模块的温度。在一个实施例中，所述非均匀折射率场构建装置还包括：光线记录模块，设置于所述水槽宽度方向的一侧，用于记录光线轨迹图。在一个实施例中，所述制冷模块的温度设置为0℃，所述加热模块的温度设置为80℃。一种海市蜃景演示装置，包括：承载支架；水槽，设置于所述承载支架；温控模块，设置于所述承载支架，用于实时监测并调节所述水槽中的水温变化；使用时，在所述水槽长度方向的一侧设置海市蜃景原图，在所述水槽长度方向的另一侧观察海市蜃景的演示图。在一个实施例中，所述温控模块包括：四个制冷模块，设置于所述承载支架，且位于所述水槽的下方；加热模块，设置于所述承载支架且位于所述水槽的上方；以及温控器，与所述制冷模块和所述加热模块电连接，用于当所述制冷模块的温度达到设定值时断开制冷设备的电源，以及当所述加热模块的温度达到设定值时断开加热设备的电源。在一个实施例中，所述海市蜃景演示装置还包括：潜水泵，设置于所述水槽内，用于使所述水槽中出现温度分布的扰动。本申请中提供一种非均匀折射率场构建装置及海市蜃景演示装置。所述非均匀折射率场构建装置，包括：承载支架、水槽、温控模块和激光模块。所述水槽设置于所述承载支架。所述温控模块设置于所述承载支架，用于实时监测并调节所述水槽中的水温变化。所述激光模块设置于所述水槽长度方向的一侧，用于发出激光。所述非均匀折射率场构建装置在使用过程中。所述非均匀折射率场构建装置形成之后可以持久的存在一个非均匀折射率场，且所述非均匀折射率场构建装置的可操作性强。所述非均匀折射率场构建装置的结构简单、现象直观，可以作为教学仪器、科普展示使用。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请一个实施例中提供的非均匀折射率场构建装置的结构示意图；图2为本申请一个实施例中提供的非均匀折射率场构建装置的结构示意图；图3为本申请一个实施例中提供的非均匀折射率场构建装置中冷源装置的侧视图；图4为本申请一个实施例中提供的非均匀折射率场构建装置中激光模块正视图；图5为本申请一个实施例中提供的非均匀折射率场构建装置中激光模块侧视图；图6为本申请一个实施例中提供的非均匀折射率场构建装置中激光模块中方形带半圆环铝片的结构示意图；图7为利用本申请中的非均匀折射率场构建装置形成的温度梯度场产生的光线弯曲传播实验结果；图8为本申请一个实施例中提供的海市蜃景演示装置的结构示意图；图9为海市蜃景原图；图10为采用本申请一个实施例中提供的海市蜃景演示装置看到的海市蜃景图像；图11为本申请一个实施例中提供的海市蜃景演示装置的结构实现“法塔莫甘娜”现象的示意图。附图标记说明：非均匀折射率场构建装置100；海市蜃景演示装置200；承载支架1；万向轮2；横杆101水槽3；温控模块110；制冷模块111；铝板6；冷源温度传感器7；半导体制冷片8；U型铜管9；铝片10；固定螺丝11；蜂窝铝片12；风扇13；加热模块112；热源4；热源温度传感器5；温控器14；激光模块120；激光控制器15；激光器16；方形带半圆环铝片161；铁片162；铁管163；激光器164；固定杆165；螺丝166；滑动螺丝167；激光器固定架17；丝杆18；固定螺丝181；金属杆182；海市蜃景原图19；潜水泵20；具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非均匀折射率场构建装置，其特征在于，包括：/n承载支架(1)；/n水槽(3)，设置于所述承载支架(1)；/n温控模块(110)，设置于所述承载支架(1)，用于实时监测并调节所述水槽(3)中的水温变化；以及/n激光模块(120)，设置于所述水槽(3)长度方向的一侧，用于发出激光。/n

【技术特征摘要】
1.一种非均匀折射率场构建装置，其特征在于，包括：
承载支架(1)；
水槽(3)，设置于所述承载支架(1)；
温控模块(110)，设置于所述承载支架(1)，用于实时监测并调节所述水槽(3)中的水温变化；以及
激光模块(120)，设置于所述水槽(3)长度方向的一侧，用于发出激光。


2.根据权利要求1所述的非均匀折射率场构建装置，其特征在于，所述温控模块(110)包括：
至少一个制冷模块(111)，设置于所述承载支架(1)；
加热模块(112)，设置于所述承载支架(1)；以及
温控器(14)，与所述制冷模块(111)和所述加热模块(112)电连接，用于当所述制冷模块(111)的温度达到设定值时断开制冷设备的电源，以及当所述加热模块(112)的温度达到设定值时断开加热设备的电源。


3.根据权利要求2所述的非均匀折射率场构建装置，其特征在于，所述制冷模块(111)包括：
铝板(6)；
铝片(10)，与所述铝板(6)螺孔连接；
半导体制冷片(8)，固定于所述铝板(6)，并且所述半导体制冷片(8)的冷端与所述铝板(6)粘连；以及
U型铜管(9)，固定于所述铝板(6)，并且所述U型铜管(9)与所述半导体制冷片(8)的热端通过导热硅胶连接，所述U型铜管(9)的U型口背离所述半导体制冷片(8)。


4.根据权利要求3所述的非均匀折射率场构建装置，其特征在于，所述加热模块(112)包括：
热源(4)，设置于所述水槽(3)内；以及
热源温度传感器(5)，设置于所述热源(4)的底部。


5.根据权利要求4所述的非均匀折射率场构建装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓杰，陈宗强，赵春红，孙骞，孔勇发，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津;12