对流斑图实验
- 实验负责人：周路群
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1、科学素养
通过观察非线性对流斑图实验里丰富有趣的对流现象，我们了解非平衡态物理领域里的耗散结构理论（理论提出者普利高津于1977年获诺贝尔化学奖），
学习非线性科学领域中的基本研究方法和普遍规律。力求从现象中认识一些物理概念的产生发展，正确理解它们的内涵。
2、分层次实验教学内容
a)基础内容
调节光路，使对流水层成像于电脑屏上，便于后续实时观察；逐渐增加加热电流，观察图像的变化，特别关注对流斑图的临界变化。
了解光学阴影法工作原理，计算对流产生前水的热导率。
b)提升内容
结合对流斑图的临界突变现象，分述耗散结构理论和线性稳定分析方法。
c)进阶内容
增大对流水层的厚度，观察不同厚度的对流斑图图像变化，关注临界温差随厚度不同的变化，和更加远离平衡态后对流斑图失稳的现象，以及湍流态。
d)高阶内容
对对流斑图图像进行图像处理分析，得出定量结果。
3、能力培养
理解复杂系统的特点。 体会热力学系统与光电系统的差异，培养耐心。
4、知识点
对流现象、光学阴影法、非平衡态、耗散结构理论、线性稳定分析方法、斑图失稳、湍流态。
5、学科关联
流体力学、光学阴影法、非平衡态物理、非线性科学