CN206697118U - 用于测量太阳光照强度的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了用于测量太阳光照强度的实验装置，包括底座，所述底座上设置有支柱，所述支柱上固定有密闭玻璃腔，密闭玻璃腔内设置有液体，所述密闭玻璃腔内壁设置有温度计，所述密闭玻璃腔内设置有铜棒，所述铜棒穿过密闭玻璃腔的底部连接空心铜球，所述空心铜球上设置有通孔，所述底座上还设置有挠性支架，所述挠性支架上设置有透镜。该实验装置可用于光照强度实验的相关实验课程，通过操作该实验装置可以使学生掌握光照强度、辐射面积、辐射时间及能量守恒等多项物理知识点。
Description
技术领域
本实用新型涉及中学物理的实验装置，尤其涉及测量太阳光光照强度的实验装置。属于教学实验器材领域。
背景技术
在中学物理中会涉及对太阳光光照强度的相关物理知识，但是，针对该部分内容并没有相关的实验课程。现有的光照强度测量仪虽然可以直接测量出太阳光的强度，但对了解太阳光光照强度的知识而言并不能起到良好的作用。在学习光能量的过程中，光的强度、照射面积、持续时间等之间的关系不能够被表征出来。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有情况的不足，提供一种测量太阳光照强度的实验装置，该装置有利于设置光照强度的相关实验课程。
为了解决上述技术问题，本实用新型的用于测量太阳光照强度的实验装置，包括底座，所述底座上设置有支柱，所述支柱上固定有密闭玻璃腔，密闭玻璃腔内设置有液体，所述密闭玻璃腔内壁设置有温度计，所述密闭玻璃腔内设置有铜棒，所述铜棒穿过密闭玻璃腔的底部连接空心铜球，所述空心铜球上设置有通孔，所述底座上还设置有挠性支架，所述挠性支架上设置有透镜。
上述的技术方案的进一步改进方案，所述密闭玻璃腔外部还包裹有密闭玻璃罩，所述密闭玻璃腔和密闭玻璃罩之间为真空状态。
上述技术方案的进一步改进方案，所述铜棒底部设置有热敏温度计。
本实用新型用于测量太阳光照强度的实验装置可用于光照强度实验的相关实验课程，通过操作该实验装置可以使学生掌握光照强度、辐射面积、辐射时间及能量守恒等多项物理知识点。
附图说明
图1为实验装置的一种实施方式结构示意图；
图2为实验装置的优化实施方式结构示意图。
具体实施方式
根据图1可知，用于测量太阳光照强度的实验装置，包括底座1、所述底座1的一侧设置有支柱2，所述支柱2上固定有密闭玻璃腔3，所述密闭玻璃腔3的内部包含有水，水作为储热介质，也可以用海水，酒精等储热介质。
所述密闭玻璃腔3的内壁设置有温度计4，用来测量热介质的温度。
所述密闭玻璃腔3的内部还设置有铜棒5，铜棒5是加热装置，也可以用铝棒等代替，但铜棒的效果最好。铜棒5穿过密闭玻璃腔3的底部，两者连接处确保没有缝隙，防止水会流出。
铜棒5的底部设置有一个折角，铜棒5底部的端头上连接有空心铜球6，空心铜球6也是加热装置，可以用空心铝球等代替，但空心铜球的效果最好。
空心铜球6上设置有通孔，便于光线进入空心铜球6的内壁，空心铜球6的内壁为不平整结构，可以设置凹凸槽或凹凸点等其他结构，避免强光束直接反射出空心铜球6。
所述底座1的另一侧设置有挠性支架7，挠性支架7上设置有透镜8，挠性支架7可以调节透镜8的状态。
该实验装置的基本原理是采用能量守恒，当我们知道在已知的面积上，在已知的时间内吸收的能量值，我们就可以计算出太阳光照的强度。
在进行实验时，将透镜8调整好合适的角度，使其聚光点正好穿过空心铜球6的通孔。透镜8将太阳光汇聚至空心铜球6的内壁，对空心铜球6内壁进行加热，通过铜棒5对密闭玻璃腔3内的水进行加热。记录前后水温的温度差及加热时间可以获得在该时间段获得的能量值，且透镜的面积为已知。通过光照时间、光照面积及获取的能量则可以计算出光照的强度。利用透镜8来聚集太阳光，可以大大缩短实验时间，避免吸收能量流失的同时，可以适应太阳光照强度变化带来的实验不宜操作性。
为了进一步提升实验的准确性，避免能量流失带来的计算误差，本实用新型的改进方案如图2所示。在上述实施方案的基础上进行了更佳的改进。
具体的改进为再增加一个密闭玻璃罩9，密闭玻璃罩9包裹在密闭玻璃腔3的外部，铜棒5穿过密闭玻璃腔3和密闭玻璃罩9的底部；铜棒5与密闭玻璃腔3和密闭玻璃罩9的连接处均没有缝隙，避免液体或气体泄漏。
密闭玻璃腔3和密闭玻璃罩9的中间为真空结构，真空状态下可以有效避免密闭玻璃腔3内吸收的热能外泄，进一步提高测量的准确度。
虽然通过水的比热容可以计算出水吸收的能量值，同时，也极好的控制了吸收能量后能量流失的问题。但是，铜棒5和空心铜球6作为加热器件，其本身也需要吸收部分能量。因此，必须考虑铜棒5和空心铜球6上的能量损失。为了解决这一问题，在铜棒5的底部，位于密闭玻璃罩9的外侧，设置一个热敏温度计，记录前后的温度差，进而计算出其在铜棒5和空心铜球6上损失的能量。
本实用新型的测量太阳光照强度的实验装置结构简单，操作方便。可以通过更换包含不同介质的密闭玻璃腔3或不同尺寸的透镜8来适应不同环境状态，进而完成相关实验。也可以通过设置多组进行比对，进而获得最优的测量值。
Claims (4)
1.用于测量太阳光照强度的实验装置，包括底座，所述底座上设置有支柱，所述支柱上固定有密闭玻璃腔，密闭玻璃腔内设置有液体，其特征在于：所述密闭玻璃腔内壁设置有温度计，所述密闭玻璃腔内设置有铜棒，所述铜棒穿过密闭玻璃腔的底部连接空心铜球，所述空心铜球上设置有通孔，所述底座上还设置有挠性支架，所述挠性支架上设置有透镜。
2.如权利要求1所述的用于测量太阳光照强度的实验装置，其特征在于：所述密闭玻璃腔外部还包裹有密闭玻璃罩，所述密闭玻璃腔和密闭玻璃罩之间为真空状态。
3.如权利要求1或2所述的用于测量太阳光照强度的实验装置，其特征在于：所述铜棒底部设置有热敏温度计。
4.如权利要求3所述的用于测量太阳光照强度的实验装置，其特征在于：所述空心铜球内壁表面不平整。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109029715A (zh) * | 2018-09-28 | 2018-12-18 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种大口径宽波段光功率测量装置及其工作方法 |
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| CN109029715A (zh) * | 2018-09-28 | 2018-12-18 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种大口径宽波段光功率测量装置及其工作方法 |
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