[發明專利]透明固體介質熱光效應演示實驗裝置

有效

• 申請號: 201811637812.1
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109637313B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 黃育紅;張宗權;閆生忠;鄒鈞任;劉志存;魯百佐
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: G09B23/22
• 分類號: G09B23/22
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 申忠才

一種透明固體介質熱光效應演示實驗裝置，在底座上右側設透明水槽，底座上左側設有安裝半導體激光器的激光器支架，在透明水槽內后側壁上設半導體制冷片支架，半導體制冷片支架上設半導體制冷片，透明導光板的左端設置在透明水槽的左側壁、右端設置在透明水槽的右側壁，透明導光板的水平中心平面與水平入射的激光束平行，透明導光板的水平中心面與半導體制冷片的水平中心面在同一個水平平面上。本發明利用通電后半導體制冷片在透明水槽內水中建立溫度上高下低的梯度溫度場，在浸入水中的透明導光板內建立溫度上高下低的梯度溫度場，解決了傳統方法難以在大尺度透明塊狀固體介質中穩定建立梯度溫度的技術問題，直觀地演示了透明固體介質的熱光效應。

技術領域

本發明屬于光學實驗儀器技術領域，具體涉及到一種透明固體介質熱光效應演示實驗裝置。

背景技術

幾乎所有的光學材料都具有熱致折射率變化的特性，即熱光效應，當光束經過局域熱源作用下折射率梯度分布的介質時會發生偏向，利用這種特性可做成各種熱光器件。熱光效應作為光學材料的基本物性，在光電器件的設計與制造中具有非常重要的意義。目前已有關于透明液體熱光效應的實驗演示裝置，如中國發明專利申請(申請號201710543136.0)“非均勻介質中光傳輸特性實驗裝置與實驗方法”，公開了一種在水中建立梯度溫度場，利用激光束水平通過水中呈現的彎曲傳播現象，直觀演示水的熱光效應的技術方案，而關于固體介質熱光效應的研究，目前基本都是針對固體薄膜材料開展的，很少涉及塊狀固體介質熱光效應的研究，但要直觀演示固體介質的熱光效應，必須在大尺度的透明塊體固體介質中建立穩定的梯度溫度，而目前沒有相關報道，演示透明固體介質熱光效應的實驗裝置目前處于空白狀態，因此，迫切需要研制一種能直觀演示透明塊狀固體介質熱光效應的實驗裝置。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服上述現有技術的缺點，提供一種設計合理、結構簡單、演示效果直觀的大尺度透明固體介質熱光效應演示實驗裝置。

解決上述技術問題所采用的技術方案是：在底座上右側設置裝有水的透明水槽，底座上左側設置有安裝半導體激光器的激光器支架，在透明水槽內后側壁上設置有半導體制冷片支架，半導體制冷片支架上設置有半導體制冷片，透明導光板的左端設置在透明水槽的左側壁、右端設置在透明水槽的右側壁，半導體激光器射出的激光束從透明導光板的左端射入、從透明導光板的右端射出，透明導光板的水平中心平面與水平入射的激光束平行，透明導光板的水平中心面與半導體制冷片的水平中心面在同一個水平平面上。

本發明的水平入射激光束的中軸線與透明導光板的水平中心平面之間的距離L為20mm。

本發明的半導體制冷片的冷面或熱面與透明水槽的內后側壁平行。

本發明的半導體制冷片支架至少設置2個，每個半導體制冷片支架上設置有1個半導體制冷片，半導體制冷片的尺寸相同、高度相同、功率相同。

本發明的透明導光板的厚度d為6～15mm，透明導光板的下側面與透明水槽內底面的距離h為40mm。

本發明采用了通電并浸于水中的半導體制冷片，在透明水槽內水中建立溫度上高下低的梯度溫度場，在浸于水中的透明導光板內也形成溫度上高下低的梯度分布，解決了傳統方法難以在大尺度透明塊狀固體介質中穩定建立梯度溫度的技術問題；同時基于光線傳輸過程中向折射率大的區域偏折的原理，通過觀察激光束透過透明導光板時的彎曲徑跡，簡便、直觀地演示了透明固體介質的熱光效應。本發明裝置具有結構簡單、成本低、方法簡便、直觀性好的優點，本發明適用于實驗室和課堂條件下的實驗演示。

附圖說明

圖1是本發明的實施例1的主視圖。

圖2是圖1的俯視圖。

圖3是激光束在溫度均勻的透明導光板3中的水平直線徑跡照片。

圖4是激光束在具有梯度溫度的透明導光板3中的彎曲徑跡照片。

具體實施方式