一種丁達(dá)爾現(xiàn)象試驗(yàn)器及其實(shí)驗(yàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種丁達(dá)爾現(xiàn)象試驗(yàn)器及其使用方法，包括激光光源箱（1）、至少一個光源發(fā)射器（2）和至少一組濾光組件以及用于承裝溶膠或溶液的透明容器（6）；所述濾光組件包括一組濾光片，通過選擇不同顏色的濾光片對發(fā)射激光進(jìn)行濾光；所述光源發(fā)射器（2）與所述激光光源箱（1）連接，用于發(fā)射激光，所述濾光組件設(shè)置在所述光源發(fā)射器（2）發(fā)射端一側(cè)，所述激光通過濾光組件的濾光入射進(jìn)所述的透明容器（6）進(jìn)行試驗(yàn)。本發(fā)明采用光源分別透射互補(bǔ)色濾光片，光束通路外引使其可以改變形狀，實(shí)驗(yàn)中溶膠采用納米金等有色溶膠，揭開丁達(dá)爾效應(yīng)的特殊性。
【專利說明】一種丁達(dá)爾現(xiàn)象試驗(yàn)器及其實(shí)驗(yàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種試驗(yàn)用具及其實(shí)驗(yàn)方法，特別涉及有色溶膠在不同顏色光源下丁 達(dá)爾現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)儀器及使用方法，該儀器主要用于教學(xué)演示。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)一束光線透過溶膠，從入射光的垂直方向可以觀察到溶膠里出現(xiàn)的一條光亮的 "通路"，這種現(xiàn)象叫丁達(dá)爾現(xiàn)象，也叫丁達(dá)爾效應(yīng)（Tyndall effect)、丁澤爾現(xiàn)象、丁澤爾 效應(yīng)，在實(shí)驗(yàn)室里可用于溶膠與溶液的鑒別。
[0003] 目前實(shí)驗(yàn)中采用的光源都是不同的白色激光作為光源，不能全面的展示有色溶膠 在不同顏色光源下的特殊丁達(dá)爾現(xiàn)象，并且目前實(shí)驗(yàn)使用的盛裝溶液的容器為了實(shí)驗(yàn)方便 大多采用試管或燒杯，局限性比較大，教材中指明的用玻璃試管做實(shí)驗(yàn)器具，一些其他方案 也都限制了某種容器，應(yīng)用不是很方便。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對上述不足，提供一種丁達(dá)爾現(xiàn)象試驗(yàn)器，
[0005] 本發(fā)明的一種丁達(dá)爾現(xiàn)象試驗(yàn)器，
[0006] 包括激光光源箱1、至少一個光源發(fā)射器2和至少一組濾光組件以及用于承裝溶 膠或溶液的透明容器6;
[0007] 所述濾光組件包括一組濾光片，通過選擇不同顏色的濾光片對發(fā)射激光進(jìn)行濾 光；
[0008] 所述光源發(fā)射器2與所述激光光源箱1連接，用于發(fā)射激光，所述濾光組件設(shè)置在 所述光源發(fā)射器2發(fā)射端一側(cè)，所述激光通過濾光組件的濾光入射進(jìn)所述的透明容器6進(jìn) 行試驗(yàn)。
[0009] 在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，所述試驗(yàn)器包括一對光源發(fā)射器2,2'以及兩組濾光組 件和兩個透明容器；
[0010] 在每一條濾光光路上包括一個光源發(fā)射器、一組濾光組件和透明容器；
[0011] 所述濾光組件包括兩組濾光片3, 3'和濾光片承載器4,4' ；所述兩組濾光片3, 3' 分別設(shè)置在所述濾光片承載器4,4'上；每組濾光時，兩組濾光片選擇互補(bǔ)色；所述濾光片 承載器4,4'用于承載和旋轉(zhuǎn)變化選擇相應(yīng)的濾光片。
[0012] 所述濾光片承載器4,4'分別置于一對光源發(fā)射器2, 2'發(fā)射出光源的一側(cè)并沿固 定軸旋轉(zhuǎn)后選擇相應(yīng)的濾光片；
[0013] 所述濾光片承載器4, 4'上圍繞固定軸安裝一組單色濾光片，并且在所述濾光片承 載器4按上述旋轉(zhuǎn)方式旋轉(zhuǎn)變化位置后使所述激光光源箱1 一對光源發(fā)射器2, 2'同時穿 過兩片濾光片3, 3'，且同時穿過的兩片濾光片3, 3'互為一對互補(bǔ)色濾光片，即其中兩片濾 光片的顏色為互補(bǔ)色。
[0014] 優(yōu)選的，所述濾光片承載器4,4'上至少安裝四對互補(bǔ)色濾光片，所述一對光源發(fā) 射器2，2 '的光源通過一對互補(bǔ)色的濾光片后，形成平行的兩道光束通路7即濾過后的單色 光束通過該光束通路7射出，并最終入射一對透明容器6中。
[0015] 優(yōu)選的，為了改變光路方向，在所述光束通路7上設(shè)置有光纖，兩路光束通路7通 過光纖入射進(jìn)一個透明容器6中進(jìn)行試驗(yàn)。
[0016] 所述一對光源發(fā)射器2同時發(fā)射的一對互補(bǔ)色濾光片3為紅色與綠色濾光片或橙 色與藍(lán)色濾光片或黃色與紫色濾光片或無色與無色濾光片。
[0017] 所述透明容器6內(nèi)裝有品紅色納米金溶膠或橙黃色納米銀溶膠或者透明氯化鈉 溶液中的其中一種。
[0018] 所述試驗(yàn)器還包括儀器外殼5 ;所述儀器外殼5罩在上述激光光源箱1、光源發(fā)射 器2、濾光片3、濾光片承載器4以外，所述光束通路7穿過該儀器外殼5的側(cè)壁并在上述儀 器外殼5以外的一端與所述透明容器6連接，所述透明容器6內(nèi)裝有溶膠或溶液。
[0019] 所述激光光源箱1兩端的光源發(fā)射器2同時穿過的成對互補(bǔ)色濾光片3可以為紅 色與綠色濾光片、橙色與藍(lán)色濾光片、黃色與紫色濾光片或無色與無色濾光片。在滿足多種 單色光在一種膠體中的丁達(dá)爾演示實(shí)驗(yàn)需求的同時，方便學(xué)生探究入射光色與溶膠顏色的 色差對丁達(dá)爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的影響，理解丁達(dá)爾效應(yīng)的產(chǎn)生條件為光的散射，決定因素為 光的加強(qiáng)與削減。
[0020] 所述透明容器6內(nèi)裝有品紅色納米金溶膠、橙黃色納米銀溶膠或者透明氯化鈉溶 液。在膠體的丁達(dá)爾現(xiàn)象演示實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將承有溶膠的容器換上盛有氯化鈉溶液的透明 容器，通過膠體與溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的不同，理解丁達(dá)爾效應(yīng)于膠體中產(chǎn)生。
[0021] 上述丁達(dá)爾現(xiàn)象試驗(yàn)器的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于包括以下步驟：
[0022] 1)于燒杯中配制溶膠或溶液；
[0023] 2)將配制好的溶膠裝入所述透明容器6 ;
[0024] 3)打開激光光源箱的光源，觀察透明容器6內(nèi)光束的變化，判斷是否存在丁達(dá)爾 現(xiàn)象；
[0025] 4)旋轉(zhuǎn)所述濾光片承載器4以轉(zhuǎn)換濾光片，觀察透明容器6內(nèi)光束顏色的變化，判 斷是否存在丁達(dá)爾現(xiàn)象；
[0026] 5)將所述透明容器6內(nèi)的溶膠換成溶液，重復(fù)步驟1)至4)。
[0027] 所述溶膠包括納米金溶膠，其具體配制過程如下：
[0028] 稱取檸檬酸三鈉0. 0058g，氯金酸0. 0020g，并配制濃度為2. 44X 10_6mol/L的 HAuC14 · 4H20 溶液、5· 68X l(T6mol/L 的 Na3C6H507 · 2H20 溶液；
[0029] 量取40ml的蒸餾水，量取5ml的Na3C6H 507，置于恒溫加熱器中，加熱溫度范圍90- ll〇°C，優(yōu)選 95°C ;
[0030] 持續(xù)攪拌2min，再向其中加入5ml的HAuC14溶液，繼續(xù)攪拌，持續(xù)90 - 110°C，優(yōu) 選95°C加熱6min，待液體顏色恒定，停止加熱，冷卻至室溫，所得液體為納米金溶膠。
[0031] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0032] 本發(fā)明的丁達(dá)爾現(xiàn)象試驗(yàn)器優(yōu)選的采用雙光源分別透射互補(bǔ)色濾光片，獲得有色 單色光，觀察溶膠在互補(bǔ)色下的丁達(dá)爾效應(yīng)。采用光束通路外引的方式，可通過改變光束通 路的形狀改變光束照射方向，使光束照射位置更加靈活，使得盛裝溶液的容器更隨意，只要 為透明容器皆可。實(shí)驗(yàn)中溶膠采用納米金等有色溶膠(納米溶膠為品紅色）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，揭開 丁達(dá)爾效應(yīng)的特殊性。方便學(xué)生看見不同顏色膠體在不同色光的光源下膠體的丁達(dá)爾效 果，以及丁達(dá)爾現(xiàn)象在某些條件消失的現(xiàn)象，教導(dǎo)學(xué)生分析問題的縝密性，培養(yǎng)多角度分析 問題的習(xí)慣。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、直觀，學(xué)生接受的同時受到開發(fā)性教育。
[0033] 1、采用雙光源分別透射互補(bǔ)色濾光片，獲得有色單色光，觀察溶膠在互補(bǔ)色下的 丁達(dá)爾效應(yīng)；
[0034] 2、采用光束通路外引的方式，可通過改變光束通路的形狀改變光束照射方向，使 光束照射位置更加靈活，且使得盛裝溶液的容器更隨意，只要為透明皆可；
[0035] 3、實(shí)驗(yàn)中溶膠采用納米金等有色溶膠(納米溶膠為品紅色）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，揭開丁達(dá)爾 效應(yīng)的特殊性。方便學(xué)生看見不同顏色膠體在不同色光的光源下膠體的丁達(dá)爾效果，以及 丁達(dá)爾現(xiàn)象在某些條件消失的現(xiàn)象，教導(dǎo)學(xué)生分析問題的縝密性，培養(yǎng)多角度分析問題的 習(xí)慣。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、直觀，學(xué)生接受的同時受到開發(fā)性教育。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036] 圖1為本發(fā)明的一種丁達(dá)爾現(xiàn)象試驗(yàn)器的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037] 附圖標(biāo)記說明：1-激光光源箱、2,2' -光源發(fā)射器、3,3' -濾光片、4,4' -濾光片 承載器、5-儀器外殼、7-光束通路、6-透明容器。

【具體實(shí)施方式】
[0038] 本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】是：
[0039] 如圖1所示的一種丁達(dá)爾現(xiàn)象試驗(yàn)器，
[0040] 包括激光光源箱1、一對光源發(fā)射器2, 2'、濾光片3, 3'、一對濾光片承載器4, 4'、 儀器外殼5、透明容器6以及光束通路7 ;
[0041] 其中，所述光源發(fā)射器2設(shè)置在激光光源箱1同一側(cè)的相對位置；
[0042] 所述濾光片承載器4, 4'置于光源發(fā)射器2, 2'發(fā)射出光源的一側(cè)并能在同一堅(jiān)直 平面下沿固定軸旋轉(zhuǎn)，所述濾光片承載器4, 4'上圍繞軸心安裝單色濾光片，并且在所述濾 光片承載器4, 4'按上述旋轉(zhuǎn)方式旋轉(zhuǎn)變化位置后總能使其中兩片濾光片3, 3'恰能擋在所 述激光光源箱1兩端的光源發(fā)射器2, 2'前端，使所述激光光源箱1的光源發(fā)射器2, 2'同 時穿過上述兩片濾光片3, 3' ；
[0043] 所述激光光源箱1兩端的光源發(fā)射器2, 2'同時穿過的兩片濾光片3, 3'互為一對 互補(bǔ)色濾光片，即其中兩片濾光片的顏色為互補(bǔ)色，所述濾光片承載器4, 4'上至少安裝四 對互補(bǔ)色濾光片，沿著所述激光光源箱1兩端的光源發(fā)射器2, 2'的光源方向設(shè)置平行的光 束通路7以使經(jīng)所述濾光片3, 3'濾過后的單色光束通過該光束通路7射出，所述光束通路 7,與所述光源發(fā)射器2分別位于所述濾光片承載器4, 4'的兩側(cè)；
[0044] 所述儀器外殼5罩在上述激光光源箱1、光源發(fā)射器2、濾光片3、濾光片承載器4 以外，所述光束通路7穿過該儀器外殼5的側(cè)壁并在上述儀器外殼5以外的一端與所述透 明容器6連接，所述透明容器6內(nèi)裝有溶膠或溶液。
[0045] 所述激光光源箱1兩端的光源發(fā)射器2同時穿過的成對互補(bǔ)色濾光片3可以為紅 色與綠色濾光片、橙色與藍(lán)色濾光片、黃色與紫色濾光片或無色與無色濾光片。在滿足多種 單色光在一種膠體中的丁達(dá)爾演示實(shí)驗(yàn)需求的同時，方便學(xué)生探究入射光色與溶膠顏色的 色差對丁達(dá)爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的影響，理解丁達(dá)爾效應(yīng)的產(chǎn)生條件為光的散射，決定因素為 光的加強(qiáng)與削減。
[0046] 所述透明容器6內(nèi)裝有品紅色納米金溶膠、橙黃色納米銀溶膠或者透明氯化鈉溶 液。在膠體的丁達(dá)爾現(xiàn)象演示實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將承有溶膠的容器換上盛有氯化鈉溶液的透明 容器，通過膠體與溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的不同，理解丁達(dá)爾效應(yīng)于膠體中產(chǎn)生。
[0047] 上述丁達(dá)爾現(xiàn)象試驗(yàn)器的實(shí)驗(yàn)方法，包括以下步驟：
[0048] 1)于燒杯中配制溶膠或溶液；
[0049] 2)將配制好的溶膠裝入所述透明容器6 ;
[0050] 3)打開激光光源箱的光源，觀察透明容器6內(nèi)光束的變化，判斷是否存在丁達(dá)爾 現(xiàn)象；
[0051] 4)旋轉(zhuǎn)所述濾光片承載器4以轉(zhuǎn)換濾光片，觀察透明容器6內(nèi)光束顏色的變化，判 斷是否存在丁達(dá)爾現(xiàn)象；
[0052] 5)將所述透明容器6內(nèi)的溶膠換成溶液，重復(fù)步驟1)至4)。
[0053] 所述溶膠包括納米金溶膠，其具體配制過程如下：
[0054] 稱取檸檬酸三鈉0. 0058g，氯金酸0. 0020g，并配制濃度為2. 44X 10_6mol/L的 HAuC14 · 4H20 溶液、5· 68X l(T6mol/L 的 Na3C6H507 · 2H20 溶液；
[0055] 量取40ml的蒸餾水，量取5ml的Na3C6H 507，置于恒溫加熱器中，加熱溫度范圍90- ll〇°C，優(yōu)選 95°C ;
[0056] 持續(xù)攪拌2min，再向其中加入5ml的HAuC14溶液，繼續(xù)攪拌，持續(xù)90 - 110°C，優(yōu) 選95°C加熱6min，待液體顏色恒定，停止加熱，冷卻至室溫，所得液體為納米金溶膠。
【權(quán)利要求】
1. 一種丁達(dá)爾現(xiàn)象試驗(yàn)器，其特征在于： 包括激光光源箱（1)、至少一個光源發(fā)射器（2)和至少一組濾光組件以及用于承裝溶 膠或溶液的透明容器（6); 所述濾光組件包括一組濾光片，通過選擇不同顏色的濾光片對發(fā)射激光進(jìn)行濾光； 所述光源發(fā)射器（2)與所述激光光源箱（1)連接，用于發(fā)射激光，所述濾光組件設(shè)置 在所述光源發(fā)射器（2)發(fā)射端一側(cè)，所述激光通過濾光組件的濾光入射進(jìn)所述的透明容器 (6)進(jìn)行試驗(yàn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種丁達(dá)爾現(xiàn)象試驗(yàn)器，其特征在于： 所述試驗(yàn)器包括一對光源發(fā)射器（2,2'）以及兩組濾光組件和兩個透明容器； 在每一條濾光光路上包括一個光源發(fā)射器、一組濾光組件和透明容器； 所述濾光組件包括兩組濾光片（3, 3'）和濾光片承載器（4,4'）；所述兩組濾光片 (3, 3'）分別設(shè)置在所述濾光片承載器（4,4'）上；每組濾光時，兩組濾光片選擇互補(bǔ)色；所 述濾光片承載器（4,4'）用于承載和旋轉(zhuǎn)變化選擇相應(yīng)的濾光片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種丁達(dá)爾現(xiàn)象試驗(yàn)器，其特征在于： 所述濾光片承載器（4,4'）分別置于一對光源發(fā)射器（2,2'）發(fā)射出光源的一側(cè)并沿固 定軸旋轉(zhuǎn)后選擇相應(yīng)的濾光片； 所述濾光片承載器（4, 4'）上圍繞固定軸安裝一組單色濾光片，并且在所述濾光片承載 器（4 )按上述旋轉(zhuǎn)方式旋轉(zhuǎn)變化位置后使所述激光光源箱（1) 一對光源發(fā)射器（2，2 '）同時 穿過兩片濾光片（3, 3'），且同時穿過的兩片濾光片（3, 3'）互為一對互補(bǔ)色濾光片，即其中 兩片濾光片的顏色為互補(bǔ)色。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述一種丁達(dá)爾現(xiàn)象試驗(yàn)器，其特征在于： 所述濾光片承載器（4,4'）上至少安裝四對互補(bǔ)色濾光片，所述一對光源發(fā)射器（2， 2 '）的光源通過一對互補(bǔ)色的濾光片后，形成平行的兩道光束通路（7 )即濾過后的單色光束 通過該光束通路（7 )射出，并最終入射一對透明容器（6 )中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種丁達(dá)爾現(xiàn)象試驗(yàn)器，其特征在于： 所述一對光源發(fā)射器（2)同時發(fā)射的一對互補(bǔ)色濾光片（3)為紅色與綠色濾光片或橙 色與藍(lán)色濾光片或黃色與紫色濾光片或無色與無色濾光片。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種丁達(dá)爾現(xiàn)象試驗(yàn)器，其特征在于： 所述透明容器（6 )內(nèi)裝有品紅色納米金溶膠或橙黃色納米銀溶膠或者透明氯化鈉溶液 中的一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種丁達(dá)爾現(xiàn)象試驗(yàn)器，其特征在于： 所述試驗(yàn)器還包括儀器外殼（5);所述儀器外殼（5)罩在上述激光光源箱（1)、光源發(fā) 射器（2)、濾光片（3)、濾光片承載器（4)以外，所述光束通路（7)穿過該儀器外殼（5)的側(cè) 壁并在上述儀器外殼（5)以外的一端與所述透明容器（6)連接，所述透明容器（6)內(nèi)裝有溶 膠或溶液。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述一種丁達(dá)爾現(xiàn)象試驗(yàn)器，其特征在于： 在所述光束通路（7)上設(shè)置有光纖。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的一種丁達(dá)爾現(xiàn)象試驗(yàn)器的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于 包括以下步驟： 1) 于燒杯中配制溶膠或溶液； 2) 將配制好的溶膠裝入所述透明容器（6); 3) 打開激光光源箱的光源，觀察透明容器（6)內(nèi)光束的變化，判斷是否存在丁達(dá)爾現(xiàn) 象； 4) 旋轉(zhuǎn)所述濾光片承載器（4)以轉(zhuǎn)換濾光片，觀察透明容器（6)內(nèi)光束顏色的變化，判 斷是否存在丁達(dá)爾現(xiàn)象； 5) 將所述透明容器（6)內(nèi)的溶膠換成溶液，重復(fù)步驟1)至4)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種丁達(dá)爾現(xiàn)象試驗(yàn)器的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于： 所述溶膠包括納米金溶膠，其具體配制過程如下： 稱取檸檬酸三鈉〇. 〇〇58g，氯金酸0. 0020g，并配制濃度為2. 44X 10_6mol/L的 HAuC14 · 4H20 溶液、5· 68X l(T6mol/L 的 Na3C6H507 · 2H20 溶液； 量取40ml的蒸餾水，量取5ml的Na3C6H507，置于恒溫加熱器中，加熱溫度范圍90- 110°C ； 持續(xù)攪拌2min，再向其中加入5ml的HAuC14溶液，繼續(xù)攪拌，持續(xù)90-110°C加熱6min， 待液體顏色恒定，停止加熱，冷卻至室溫，所得液體為納米金溶膠。
【文檔編號】G09B23/22GK104112383SQ201310136172
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月18日
【發(fā)明者】龔* 申請人:龔*