[发明专利]负梯度温度场中光线弯曲方向演示装置与实验方法

权利要求书

1.一种负梯度温度场中光线弯曲方向演示装置，在底座(7)上设置内装有水的透明水槽(3)，透明水槽(3)的右外侧面喷涂有白色油漆层(4)，其特征在于：在透明水槽(3)内设置安装有半导体制冷片(5)的半导体制冷片支架(6)，半导体制冷片(5)的上表面为热面，半导体制冷片(5)的上表面与水平面平行、前侧面与透明水槽(3)的前侧壁平行，半导体制冷片支架(6)和半导体制冷片(5)浸入水中，在底座(7)上透明水槽(3)的左侧设置安装有半导体激光器(1)和圆柱面透镜(2)的激光器支架(8)，圆柱面透镜(2)的中心线与水平面垂直、且与激光器出射的激光束在同一个竖直平面内相互垂直。

2.根据权利要求1所述的负梯度温度场中光线弯曲方向演示装置，其特征在于：所述的圆柱面透镜(2)的直径为3～5mm。

3.一种使用权利要求1所述的负梯度温度场中光线弯曲方向演示装置的实验方法，其特征在于由下述步骤组成：

1)接通半导体激光器(1)的电源，同步调整半导体激光器(1)的出射光方向和圆柱面透镜(2)的位置，使半导体激光器(1)出射的激光束透过圆柱面透镜(2)形成扇形片光透过透明水槽(3)内的水，在白色油漆层(4)上投射形成水平光带；

2)从水槽前侧壁水平观察扇形片光在水中的光束径迹，调整扇形片光与半导体制冷片(5)间的相对位置，使扇形片光在水中的光束径迹水平通过半导体制冷片(5)的正上方，扇形片光所在平面与半导体制冷片(5)上表面平行，扇形片光厚度中心平面与半导体制冷片(5)上表面之间的距离h为3～5mm；

3)接通半导体制冷片(5)的电源，使半导体制冷片(5)的上表面为热面，观察白色油漆层(4)上水平光带的变化情况，分析扇形片光在白色油漆层(4)上投射的水平光带中部上凸与半导体制冷片(5)上方梯度温度场方向的关系。