[發明專利]一種液體旋光效應演示裝置及方法

在審

• 申請號: 201710792159.5
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107316552A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 王翚;琚偉偉;李同偉;呂珍龍;劉匯慧;龐冬冬;程珊珊;毛淼
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: G09B23/22
• 分類號: G09B23/22
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙)41120
• 代理人: 劉興華

技術領域

本發明涉及物理教學演示技術領域，具體的說是一種液體旋光效應演示裝置及方法。

背景技術

旋光現象是偏振光的一個重要屬性。然而，要想觀察到這個現象，并且有很好的效果，卻不是很容易的。旋光現象演示能夠提高學生學習物理的興趣。

單色平行線偏振光通過盛有糖溶液、帶有平行平面窗口的玻璃管，透射出來的光的振動面會以光線為軸轉過一定的角度，這種現象叫光的旋光效應。能夠產生旋光效應的物質稱為旋光物質。實驗表明，單色線偏振光的振動面轉過的角度與所經過的溶液的長度、溶液的濃度成正比，因此，對于不同波長的線偏振光，通過相同長度的旋光溶液后，光振動方向轉過的角度不同。目前的旋光演示裝置，結構復雜且不夠直觀。

發明內容

針對上述現有的旋光演示裝置結構復雜且不夠直觀等問題，本發明提供一種液體旋光效應演示裝置及方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種液體旋光效應演示裝置，包括容器、雙折射晶體、偏振片及光源，所述容器內裝有透明的旋光液體，且容器的底部呈透明狀，所述雙折射晶體通過吊繩懸掛在旋光液體內，偏振片設置在容器的底部，光源設置在偏振片的底部。

所述的旋光液體為對可見光透明的溶液。

所述的旋光液體為蔗糖水。

所述的光源為點光源。

所述偏振片與容器的底面平行。

所述偏振片表面大小不小于容器的底面。

一種利用如上所述的液體旋光效應演示裝置的演示方法，具體方法為：打開光源，通過拉動吊繩改變雙折射晶體在容器內旋光液體中的高度，在容器頂部，透過雙折射晶體觀察光源成像的變化。

本發明的有益效果：

本發明提供的液體旋光效應演示裝置及方法，通過設置裝有旋光液體的容器、雙折射晶體、偏振片及光源，并將雙折射晶體設置在容器內的旋光液體中，通過改變雙折射晶體在容器內旋光液體中的高度，在容器頂部，透過雙折射晶體觀察光源成像的變化，可清晰看出光源透過偏振片，經雙折射晶體在旋光液體中的旋光效應引起的亮度和位置顯示的變化；本發明結構簡單，且可以很直觀的演示旋光現象，能夠有效提高學生學習物理的興趣。

附圖說明

圖1 本發明結構示意圖；

圖2 本發明雙折射晶體處于不同高度時光源的成像俯視圖；

圖3 本發明偏振方向不同的光從晶體中出射時的位置和角度圖；

圖4 本發明改變入射光的偏振方向后光從晶體中出射時的位置和角度圖一；

圖5 本發明改變入射光的偏振方向后光從晶體中出射時的位置和角度圖二；

附圖標記：1、容器，2、雙折射晶體，3、偏振片，4、光源，5、旋光液體，6、吊繩。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明做進一步的闡述。

如圖1所示：一種液體旋光效應演示裝置，包括容器1、雙折射晶體2、偏振片3及光源，所述容器1內裝有透明的旋光液體5蔗糖水，且容器1的底部呈透明狀，所述雙折射晶體2通過吊繩6懸掛在旋光液體5內，偏振片3設置在容器1的底部，光源設置在偏振片3的底部。所述的旋光液體5為蔗糖水。所述的光源為單個點光源。所述偏振片3與容器1的底面平行。所述偏振片3表面大小不小于容器1的底面。

一種利用如上所述的液體旋光效應演示裝置的演示方法，具體方法為：打開光源，通過拉動吊繩6改變雙折射晶體2在容器1內旋光液體5中的高度，在容器1頂部，透過雙折射晶體2觀察光源成像的變化。

如圖2所示：設置一個點光源5，圖中光斑的大小代表光源的亮度，圖中可以看出：雙折射晶體處于不同高度時，點光源經過雙折射晶體后所成虛像的位置和成像亮度都會發生變化。

本發明通過改變雙折射晶體在容器內旋光液體中的高度，在容器頂部，透過雙折射晶體觀察光源成像的變化，可清晰看出光源透過偏振片，經雙折射晶體在旋光液體中的旋光效應引起的亮度和位置顯示的變化；本發明結構簡單，且可以很直觀的演示旋光現象，能夠有效提高學生學習物理的興趣。

如圖3所示，根據光的偏振方向不同，各向異性晶體內部傳播的光可以分為o光和e光。對于單色光而言，o光的折射率為常數，與光的入射角度無關。但是e光的折射率與光的入射晶體的角度有關。由于o光和e光的折射率不同，因此光從晶體中出射時的位置和角度也不相同。

如圖4和圖5所示，在入射光的入射晶體時的角度不變的前提下，單獨改變入射光的偏振方向，可以使其從o光變為e光，或者從e光變為o光。因此，單獨改變入射光的偏振方向，可以改變光的從晶體中出射時的位置和角度。