摘  要

 

离子在溶液中的扩散，是一种肉眼无法直接观察到的微观运动。在目前的教学中，课堂上缺乏能够演示微观粒子运动的仪器，致使肉眼无法观察到微观粒子的运动，学生难以理解粒子的运动规律。早期有些学者通过化学手段演示离子扩散的实验，如利用PH指示剂、离子颜色等的变化来反映离子运动。这类实验耗时长，效果不直观，不适合在课堂教学中使用。本文以中小学生能理解的光的折射原理为理论基础，设计制作了一款离子扩散演示仪。该离子扩散演示仪主要由有机玻璃、激光光源、硅光电池、毫安表组成。它的优点是成本低，安全性高，既能满足在课堂内快速地演示离子的扩散现象，也能在课外进行定量的测量。此外本文还通过仪器测量出氯化钠溶液的扩散速率与扩散系数，并将它们同现实值进行对比。

目    录

1引言 2

2仪器研制 3

2.1研制与制作过程 3

2.1.1制作元件 3

2.1.2制作过程 3

2.1.3制作总结 4

2.2仪器结构 4

2.2.1发射装置 5

2.2.2光电信号转换——接收装置 5

2.2.3发射——接收装置同步升降装置 5

2.2.4激光光源倾角调节螺丝 5

2.2.5硅光电池与万用表 6

3实验过程 6

3.1实验原理 6

3.1.1光的折射 6

3.1.2光在多种介质中的折射 6

3.1.3光生伏特效应 7

3.1.4虹吸原理 7

3.2实验方法 7

3.2.1配制溶液 7

3.2.2调节激光 7

3.2.3撤去薄膜 7

3.2.4进行测量 8

4实验结果 8

4.1激光在不同高度时电表的示数变化 8

4.2梯度顶点位置h与时间t的关系 9

4.3结果分析 10

4.3.1扩散方程 10

4.3.2扩散速率计算公式与结果 11

4.3.3扩散系数计算公式与结果 11

5结论 11

参考文献 13

致谢 14