具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1-3，一种液体表面张力和粘滞系数测量的实验装置，包括光传感器组件1、振荡发生器组件2、盛水盘3、高度调节机构5、激光源6、光照度计7、游标卡尺8、光屏9、木质平台10、刻度尺12、游标13、触发条14、光传感器组件滑轨15和导轨16，木质平台10的一端上表面通过光传感器组件滑轨15滑动连接有光传感器组件1，光传感器组件1上安装有光屏9，且光传感器组件1电性连接有光照度计7，光屏9与游标卡尺8相连接，木质平台10的中部上表面固定连接有盛水盘3，盛水盘3的一侧安装有高度调节机构5，高度调节机构5为LWS-ZJ-1型号的升降立柱，高度调节机构5上连接有导轨16，导轨16滑动连接有振荡发生器组件2，振荡发生器组件2包括刻度尺12、游标13和触发条14，触发条14上开设有小孔141，激光源6、小孔141和光屏9位于同一条直线上，激光源6波长为635nm，刻度尺12位于导轨16外侧壁上，游标13与导轨16滑动连接，振荡发生器组件2下端的触发条14延伸至盛水盘3水面中，木质平台10的另一端放置有激光源6，木质平台10的下端安装有螺栓，旋转螺栓能够水平旋转木质平台10，木质平台10的上方设有塑料罩4，该塑料罩4采用不透光不透风的有色塑料制成，遮光防风，避免影响实验结果，触发条14能够更换为探针，激光源6、振荡发生器组件2和光传感器组件1均连接有直流电源11，直流电源11为蓄电池、插座中的一种或多种。

参阅图4-7，为了更好的展现液体表面张力和粘滞系数测量的实验的流程，本实施例现提出一种液体表面张力和粘滞系数测量的实验方法，包括如下步骤：

S1：实验前预准备；

S101：将激光源6导线插入直流电源11插孔，并调整激光源6至特殊的入射角，激光源6用于发出激光束，激光束照射在水面波上发生衍射，衍射图样呈现在光屏9上，启动激光源6，将反射光点定位在光传感器组件1上，光传感器组件1沿着光传感器组件滑轨15来回移动，其中激光光点垂直运动且不与垂直方向产生夹角，若激光光点和光屏9中光孔中心重合，则光照度计7示数最大；

S102：使用量筒量出500ml水倒入盛水盘3中，并通过高度调节机构5调整振荡发生器组件2垂直位置，将振荡发生器组件2的触发条14一半放置在水中，小孔141位于水面上方，沿导轨16移动振荡发生器组件2水平位置，使游标13位于刻度尺12上的8.0cm处，并调节振荡发生器组件2频率至100Hz，振荡发生器可以水平地前后移动，振荡发生器位置指针指示了刻度尺12上的振荡发生器的位置，并且记录数据时，为了保护水面不受气流影响，请将塑料罩4盖帘放下；

S103：利用光传感器组件滑轨15水平方向调整木质平台10和光传感器组件1的水平位置，利用游标卡尺8调节光传感器组件1垂直位置，使激光光点准确进入光屏9；

S2：测量激光束和水面的夹角θ；以合适的步长沿轨道移动光传感器组件1，记录X方向位移和相应的Y方向上激光点的位移，画出X-Y关系图，并由其斜率确定θ角度，单位为度，调节正弦波振幅使光照度计7的读数在A挡位且显示值为100；

S3：确定所给的水样品的表面张力σ；

从衍射理论可知：

表面张力波的波数k＝2πλ_w，λw和λL分别是表面张力波和激光波长.角γ是中央主极大和1级主极大的角间距.表面张力波的振动频率f与波数k有关

其中ω＝2πf，ρ是水的密度；

将光传感器组件1用螺钉固定木质平台10的远端，选择光照度计7的适合的量程；振荡发生器组件2，使其位置游标13指向水平刻度尺12的7.0cm处；设置正弦波频率为60Hz，调节振幅以便衍射图样的1级、2级主极大都能清晰可见；测量光传感器光孔和盛水盘外边缘的距离L1，激光掠过水面时，将看见一条线，该线中心是激光入射点，测量该点与盛水盘3外边缘的距离L2，计算出L＝L1+L2；测量中央主极大上方和下方的2个2级主极大之间的间距，并由此计算x1，记录数据以恰当的步长10Hz逐渐增加频率，重复测量数据；选择恰当形式的变量画出合适的关系线，由其斜率得出q的值，并根据数据求出q的值，对于合适的整数值q，由方程式以和为f²画出合适的关系线，由其斜率得出σ的值，其中ρ＝1000kg·m^－3；

S4：确定衰减常量δ和液体的黏度η；

表面张力波由于水的黏性而衰减，波振幅h随距离s发生指数衰减，s为距振荡发生器的距离，因此有h＝h₀e^-δs；

此处h₀是振荡发生器处表面张力波的振幅，δ为衰减常量.实验上，振幅h₀与振荡发生器组件2所加电压V有关：h₀∝(V)^0.4，衰减常量与液体的黏度有关，式中η为液体的黏度。

综上所述：本发明提出的一种液体表面张力和粘滞系数测量的实验装置与方法，由于液体表面波长远小于临界波长的表面张力波，表面张力是液体的一个特性，液体表面就像延展的薄膜，当表面被扰动，该扰动的传播就如同薄膜上形成的波，用电驱动振荡器在水面产生波，当激光束以某一角度掠入射到这些表面波，这些表面波就像是反射光栅，可以产生清晰的衍射图样；在传播过程中，表面张力波逐渐衰减，振幅逐渐减小，这一衰减是由于液体的黏滞性引起的，液体的黏滞性将导致毗邻液体层之间的相对运动受阻；因此该装置可通过水表面张力波的衍射，同时测量并确定给定水样品的表面张力和黏度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案与其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。