一种液体驻波光环的产生方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种液体驻波光环的产生方法和装置，所述方法包括：液柱与平板的交接处为液体驻波的底部；激光器发射激光至液体驻波，从液体驻波的一侧面入射至液体驻波底部；激光在液体驻波底部发生反射至液体驻波的不同波段的另一侧面；第一部分激光分别在不同波段的另一侧面发生折射并产生光环，以及第二部分激光分别在不同波段的另一侧面发生反射至所在波段的上一波段的一侧面，并在上一波段的一侧面发生折射产生光环；通过放大器装置观察液体驻波上的光环。该装置使用上述方法可以直观的观察液体驻波光环的产生过程和原理，使得液体驻波的波峰和波谷更加醒目直观，从而更好地反映出激光在液柱介质面上的传播路径。

【技术实现步骤摘要】
一种液体驻波光环的产生方法和装置
本专利技术涉及光传播领域，尤其涉及一种液体驻波光环的产生方法和装置。
技术介绍
现有的液体驻波光环的产生方法，激光在液柱介质面的传播路径，以及激光在液柱介质面的折射、反射、全反射现象，由于液体驻波是很小的毛细波，肉眼不能直观的观察液体驻波的波峰和波谷，在液体驻波上产生的光环也不明显。
技术实现思路
本专利技术提供了一种液体驻波光环的产生方法，可以直观的观察液体驻波光环的产生过程和原理，使得液体驻波的波峰和波谷更加醒目直观，从而更好地反映出激光在液柱介质面上的传播路径。本专利技术提供了一种液体驻波光环的产生装置，同时该装置使用上述方法，可以直观的观察液体驻波光环的产生过程和原理，使得液体驻波的波峰和波谷更加醒目直观，从而更好地反映出激光在液柱介质面上的传播路径。在第一方面，本专利技术实施例提供了一种液体驻波光环的产生方法，所述方法包括：倒置的水槽通过管口向下的水管匀速流水至平板，所述管口至所述平板段形成液柱；所述平板对所述液柱向上的波与所述液柱向下流动的波产生叠加，所述管口至所述平板段形成多个波段的液体驻波，所述液体驻波与所述平板的交接处为所述液体驻波的底部；激光器发射激光至所述液体驻波，从所述液体驻波的一侧面入射至所述液体驻波底部；所述激光在所述液体驻波底部发生反射至所述液体驻波的不同波段的另一侧面；第一部分激光分别在所述不同波段的另一侧面发生折射并产生光环，以及第二部分激光分别在所述不同波段的另一侧面发生反射至所在波段的上一波段的一侧面，并在所述上一波段的一侧面发生折射产生光环；通过放大器装置观察所述液体驻波上的光环。可选地，所述方法还包括：所述激光器发射的第三部分激光在所述液体驻波底部发生全反射至所述液体驻波的底波段的另一侧面中心；所述第三部分激光在所述底波段的另一侧面中心发生全反射至所述底波段的上一波段的一侧面中心，直到发生全反射至所述管口处，在所述管口处产生光斑；在所述管口处产生光斑还包括：所述第一部分激光在所述液体驻波底部发生反射至所述管口处并在所述管口处产生光斑。可选地，所述第一部分激光分别在所述不同波段的另一侧面发生折射并产生光环具体还包括：随着所述第一部分激光在波段的另一侧面发生折射的所述波段距离所述底波段的高度增加，发生折射的入射角增加，折射角增加，视角增加；所述折射角θ2＝arcsin(n1/n2)sinθ1，其中θ1为所述第一部分激光在所述底波段的另一侧面发生折射时的入射角，θ2为所述第一部分激光在所述底波段的另一侧面发生折射时的折射角，n1为液体驻波的折射率，n2为空气的折射率；(θ2′-θ2)＞(θ1′-θ1)，其中θ1′为所述第一部分激光在高波段的另一侧面发生折射时的入射角，θ2′为所述第一部分激光在高波段的另一侧面发生折射时的折射角。可选地，所述平板对所述液柱向上的波与所述液柱向下流动的波产生叠加具体包括：所述液柱竖直向下传播时的第一毛细波，加入平板障碍物后，所述液柱表面产生扰动，产生向上波动的第二毛细波；所述第二毛细波与向下传播的所述第一毛细波产生叠加，产生由多个具有稳定的波节和波峰的波段组成的所述液体驻波；所述液柱向下的流速为其中，U0为所述液柱初始流速，U为所述液柱向下的流速，V为所述液柱向上反射的波扰动流速，H是液柱距离所述管口的距离，水波能量kr，r是液柱半径，ρ是水的密度，f(kr)是常数；所述液柱向下的流速与向上反射的波扰动流速相同，从而产生所述液体驻波。可选地，在所述第二部分激光分别在所述不同波段的另一侧面发生反射至所在波段的上一波段的一侧面之后，所述方法还包括：所述第二部分激光层层向上一波段的介质面上发生反射，直到在波段的一侧面或者另一侧面发生折射并产生光环。在第二方面，本专利技术实施例提供了一种液体驻波光环的产生装置，所述装置包括：水槽用于，倒置的所述水槽通过管口向下的水管匀速流水至平板，所述管口至所述平板段形成液柱；所述平板用于，所述平板对所述液柱向上的波与所述液柱向下流动的波产生叠加，所述管口至所述平板段形成多个波段的液体驻波，所述液体驻波与所述平板的交接处为所述液体驻波的底部；激光器用于，发射激光至所述液体驻波，从所述液体驻波的一侧面入射至所述液体驻波底部；所述激光在所述液体驻波底部发生反射至所述液体驻波的不同波段的另一侧面；第一部分激光分别在所述不同波段的另一侧面发生折射并产生光环，以及第二部分激光分别在所述不同波段的另一侧面发生反射至所在波段的上一波段的一侧面，并在所述上一波段的一侧面发生折射产生光环；放大器装置用于，通过放大器装置观察所述液体驻波上的光环；所述水管的一端设置于所述水槽内，另一端向下延伸且所述水管的管口位于所述平板的上方，所述激光器位于所述平板的侧面且所述激光器发出的激光能够照射所述液体驻波，所述放大器装置的一端设置于所述平板，另一端向上延伸。可选地，所述激光器还用于：所述激光器发射的第三部分激光在所述液体驻波底部发生全反射至所述液体驻波的底波段的另一侧面中心；所述第三部分激光在所述底波段的另一侧面中心发生全反射至所述底波段的上一波段的一侧面中心，直到发生全反射至所述管口处，在所述管口处产生光斑；在所述管口处产生光斑还包括：所述激光器发射的所述第一部分激光在所述液体驻波底部发生反射至所述管口处并在所述管口处产生光斑。可选地，所述装置还包括：随着所述第一部分激光在波段的另一侧面发生折射的所述波段距离所述底波段的高度增加，发生折射的入射角增加，折射角增加，视角增加；所述折射角θ2＝arcsin(n1/n2)sinθ1，其中θ1为所述第一部分激光在所述底波段的另一侧面发生折射时的入射角，θ2为所述第一部分激光在所述底波段的另一侧面发生折射时的折射角，n1为液体驻波的折射率，n2为空气的折射率；(θ2′-θ2)＞(θ1′-θ1)，其中θ1′为所述第一部分激光在高波段的另一侧面发生折射时的入射角，θ2′为所述第一部分激光在高波段的另一侧面发生折射时的折射角。可选地，所述平板具体用于：所述液柱竖直向下传播时的第一毛细波，加入平板障碍物后，所述液柱表面产生扰动，产生向上波动的第二毛细波；所述第二毛细波与向下传播的所述第一毛细波产生叠加，产生由多个具有稳定的波节和波峰的波段组成的所述液体驻波；所述液柱向下的流速为其中，U0为所述液柱初始流速，U为所述液柱向下的流速，V为所述液柱向上反射的波扰动流速，H是液柱距离所述管口的距离，水波能量kr，r是液柱半径，ρ是水的密度，f(kr)是常数；所述液柱向下的流速与向上反射的波扰动流速相同，从而产生所述液体驻波。可选地，所述装置还包括：所述第二部分激光层层向上一波段的介质面上发生反射，直到在波段的一侧面或者另一侧面发生折射并产生光环。因此，本申请提供的一种液体驻波光环的产生方法和装置，可以直观的观察液体驻波光环的产生过程和原理，使得液体驻波的波峰和波谷更加醒目直观，从而更好地反映出激光在液柱介质面上的传播路径。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图也属于本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液体驻波光环的产生方法，其特征在于，所述方法包括：倒置的水槽通过管口向下的水管匀速流水至平板，所述管口至所述平板段形成液柱；所述平板对所述液柱向上的波与所述液柱向下流动的波产生叠加，所述管口至所述平板段形成多个波段的液体驻波，所述液体驻波与所述平板的交接处为所述液体驻波的底部；激光器发射激光至所述液体驻波，从所述液体驻波的一侧面入射至所述液体驻波底部；所述激光在所述液体驻波底部发生反射至所述液体驻波的不同波段的另一侧面；第一部分激光分别在所述不同波段的另一侧面发生折射并产生光环，以及第二部分激光分别在所述不同波段的另一侧面发生反射至所在波段的上一波段的一侧面，并在所述上一波段的一侧面发生折射产生光环；通过放大器装置观察所述液体驻波上的光环。

【技术特征摘要】
1.一种液体驻波光环的产生方法，其特征在于，所述方法包括：倒置的水槽通过管口向下的水管匀速流水至平板，所述管口至所述平板段形成液柱；所述平板对所述液柱向上的波与所述液柱向下流动的波产生叠加，所述管口至所述平板段形成多个波段的液体驻波，所述液体驻波与所述平板的交接处为所述液体驻波的底部；激光器发射激光至所述液体驻波，从所述液体驻波的一侧面入射至所述液体驻波底部；所述激光在所述液体驻波底部发生反射至所述液体驻波的不同波段的另一侧面；第一部分激光分别在所述不同波段的另一侧面发生折射并产生光环，以及第二部分激光分别在所述不同波段的另一侧面发生反射至所在波段的上一波段的一侧面，并在所述上一波段的一侧面发生折射产生光环；通过放大器装置观察所述液体驻波上的光环。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述激光器发射的第三部分激光在所述液体驻波底部发生全反射至所述液体驻波的底波段的另一侧面中心；所述第三部分激光在所述底波段的另一侧面中心发生全反射至所述底波段的上一波段的一侧面中心，直到发生全反射至所述管口处，在所述管口处产生光斑；在所述管口处产生光斑还包括：所述第一部分激光在所述液体驻波底部发生反射至所述管口处并在所述管口处产生光斑。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一部分激光分别在所述不同波段的另一侧面发生折射并产生光环具体还包括：随着所述第一部分激光在波段的另一侧面发生折射的所述波段距离所述底波段的高度增加，发生折射的入射角增加，折射角增加，视角增加；所述折射角θ2＝arcsin(n1/n2)sinθ1，其中θ1为所述第一部分激光在所述底波段的另一侧面发生折射时的入射角，θ2为所述第一部分激光在所述底波段的另一侧面发生折射时的折射角，n1为液体驻波的折射率，n2为空气的折射率；(θ2′-θ2)＞(θ1′-θ1)，其中θ1′为所述第一部分激光在高波段的另一侧面发生折射时的入射角，θ2′为所述第一部分激光在高波段的另一侧面发生折射时的折射角。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平板对所述液柱向上的波与所述液柱向下流动的波产生叠加具体包括：所述液柱竖直向下传播时的第一毛细波，加入平板障碍物后，所述液柱表面产生扰动，产生向上波动的第二毛细波；所述第二毛细波与向下传播的所述第一毛细波产生叠加，产生由多个具有稳定的波节和波峰的波段组成的所述液体驻波；所述液柱向下的流速为其中，U0为所述液柱初始流速，U为所述液柱向下的流速，V为所述液柱向上反射的波扰动流速，H是液柱距离所述管口的距离，水波能量kr，r是液柱半径，ρ是水的密度，f(kr)是常数；所述液柱向下的流速与向上反射的波扰动流速相同，从而产生所述液体驻波。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二部分激光分别在所述不同波段的另一侧面发生反射至所在波段的上一波段的一侧面之后，所述方法还包括：所述第二部分激光层层向上一波段的介质面上发生反射，直到在波段的一侧面或者另一侧面发生折射并产生光环。6.一种液体驻波光环的产生装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晓红，曹占龙，余厚德，
申请(专利权)人：湖北汽车工业学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42