專利名稱：一種霧液式幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，特別是涉及用于中學(xué)物理光學(xué)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)儀器。
背景技術(shù)：
目前中學(xué)生物理光學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)使用的實(shí)驗(yàn)儀器，僅有編號(hào)為型的“光的反、 折射演示器”和編號(hào)為J2501的“光具盤”，它們都使用白光作為光源，實(shí)驗(yàn)效果不佳；有的 把激光擴(kuò)束后作為光源，把激光擴(kuò)束后在后屏上的投射點(diǎn)或投射線當(dāng)作光線本身，犯了科 學(xué)性錯(cuò)誤。中國(guó)專利ZL200620144617. 1提供了一種霧、液式光學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)儀，包括儀器外 殼、內(nèi)置的凸透鏡、凹透鏡、漫反射金屬箔龜、半圓形玻璃磚、平面鏡、配合激光筆、封閉的煙 霧、混合液，利用煙霧、混合液對(duì)激光的散射產(chǎn)生明亮穩(wěn)定的光路來(lái)完成中學(xué)物理光學(xué)教 材中的光沿直線傳播、光的反射規(guī)律、水對(duì)光的折射、玻璃對(duì)光的折射及折射規(guī)律、光的漫 反射與鏡面反射、光的全反射及臨界角測(cè)定、光垂直入射水面或玻璃、凸透鏡的會(huì)聚作用、 凹透鏡的發(fā)散作用等光學(xué)實(shí)驗(yàn)。中國(guó)專利ZL200820008367. 8提供了一種霧、液式中學(xué)物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，包括霧、 液式光學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)儀1、可伸縮底座2、光屏3、可伸縮擺桿4、雙平行激光光源5、充煙孔6、 微調(diào)旋鈕7、磁吸8、光纖模型9、衍射片支架10、連接件11、凸面鏡12、凹面鏡13。能完成中 學(xué)物理光學(xué)教材中的光沿直線傳播、光的反射規(guī)律、水對(duì)光的折射、玻璃對(duì)光的折射及折射 定律、光的漫反射、光的鏡面反射、光的全反射及臨界角測(cè)定、光垂直入射水面、光垂直入射 玻璃、凸透鏡的會(huì)聚作用、凹透鏡的發(fā)散作用、凹面鏡的會(huì)聚作用、凸面鏡的發(fā)散作用、光纖 通信——光傳導(dǎo)模擬、光的干涉、光的衍射等光學(xué)實(shí)驗(yàn)。上述二項(xiàng)專利技術(shù)都能完成許多光學(xué)實(shí)驗(yàn)且能真實(shí)反映光的傳播路徑，但由于它 們的裝置模式單一，且光學(xué)元件多是固定的，缺乏靈活性，不適合學(xué)生做組合實(shí)驗(yàn)。
發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中霧液式光學(xué)儀器模式單一、缺乏靈活性的問(wèn)題，本實(shí)用新型 提供一種霧液式幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，該實(shí)驗(yàn)儀不僅能完成多個(gè)光學(xué)實(shí)驗(yàn)，而且能夠滿足教師 根據(jù)教材有針對(duì)性的靈活選擇光學(xué)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行教學(xué)。本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案如下一種霧液式幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，包含底座、光源、光學(xué)元件和光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒，所述的光 學(xué)實(shí)驗(yàn)盒為由底板、頂板、前板、后板和側(cè)板構(gòu)成的立體封閉容器，光源設(shè)在光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒上 方，所述的實(shí)驗(yàn)盒側(cè)部設(shè)有充煙孔，所述的充煙孔配有大小等同的孔塞，所述的光學(xué)元件放 置在光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒內(nèi)，所述的實(shí)驗(yàn)盒還設(shè)有磁吸和方便光學(xué)元件進(jìn)出可封閉的孔，所述封閉 容器下部截面為方形，上部截面為扇形，所述的充煙孔設(shè)在封閉容器的右側(cè)下方，容器后板 的上部設(shè)有可向上抽出的抽板，抽板下方設(shè)有固定磁吸，容器前板上設(shè)有與光學(xué)元件相對(duì)應(yīng)的各種標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)元件符號(hào)，所述的容器前板上還設(shè)有反射折射量角器圖標(biāo)。優(yōu)選地，所述的容器后板呈黑色不透明，容器其它部位透明。優(yōu)選地，所述的光源安裝在光源支架上，所述的光源支架包括搖擺桿和手柄，搖擺 桿通過(guò)基座與底座連接，基座上設(shè)有固定轉(zhuǎn)軸與搖擺桿鉸接，基座與底座固定連接；光源通 過(guò)手柄與搖擺桿連接，手柄和光源之間的連接處設(shè)有固定轉(zhuǎn)軸。優(yōu)選地，所述底座上設(shè)有彈性?shī)A片，光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒底板平置在底座上并被彈性?shī)A片 夾緊。優(yōu)選地，所述的光源為半導(dǎo)體激光源，半導(dǎo)體激光源由三個(gè)光束互相平行且處于 同一平面內(nèi)的半導(dǎo)體激光器組成，每個(gè)半導(dǎo)體激光器具有獨(dú)立的控制開(kāi)關(guān)。優(yōu)選地，所述的光學(xué)元件包括光學(xué)水槽、光纖剖面模擬器、透鏡組合模塊、半圓柱 形玻璃磚、凸面鏡、漫反射板和凹面鏡。本實(shí)用新型構(gòu)造簡(jiǎn)單、組裝方便、結(jié)構(gòu)牢固、美觀、在完成大量光學(xué)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，更 能緊扣教材，使教師能根據(jù)教材需要靈活選擇不同的光學(xué)元件，使教學(xué)實(shí)驗(yàn)更靈活，更有針 對(duì)性。

圖1為實(shí)施例光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1所示光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀的左視圖。圖3為實(shí)施例光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒后板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖1光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀的俯視圖。圖5為實(shí)施例光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為實(shí)施例的平面鏡、半圓柱形玻璃磚光線入射基準(zhǔn)點(diǎn)示意圖。其中1為光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒、2為底座、3為搖擺桿、4為半導(dǎo)體激光源、5為充煙孔、6底 部轉(zhuǎn)動(dòng)軸、6-1為頂部轉(zhuǎn)動(dòng)軸、7為折射量角器、8為正面反射量角器、8-1為頂部外側(cè)反射量 角器、9為凸透鏡符號(hào)、10為凹透鏡符號(hào)、11為平面鏡符號(hào)、12為充煙孔塞、13為可轉(zhuǎn)動(dòng)磁 吸、14為固定磁吸、15為抽板、16為水平定位掛架、17為光學(xué)水槽、18為半圓柱形玻璃磚、19 為光纖剖面模擬器、20為凹面鏡、21為凸面鏡、22為凸透鏡——凹透鏡——凸透鏡——凹 透鏡組合模塊、23為凸透鏡——凸透鏡組合模塊、M為凸透鏡——凹透鏡組合模塊、25為 光線入射基準(zhǔn)點(diǎn)、26為漫反射板、27電池盒手柄、觀為半導(dǎo)體激光器開(kāi)關(guān)、29為凹透鏡、30 凸透鏡、31為平面鏡、32為彈簧夾板、33為光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒前板、34為光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒后板、35為底 板界面線、36為旋鈕、37為主光軸、38為金屬箔碎片、39為基座、40為承物板、41為共用法 線、42為凹槽形底板、44為半導(dǎo)體激光器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍 并不限于此。實(shí)施例參照?qǐng)D1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，一種霧液式幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，包括底座2、光 源4、光學(xué)元件和光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒1，所述的光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒1是下部截面為方形、上部截面為扇形的密閉容器，光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒1后板34是黑色不透明的，光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒前板33及其它部位是透明 的。充煙孔5設(shè)在光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒1的右上方側(cè)面，充煙孔5上設(shè)有充煙孔塞12，目的是在進(jìn)行 實(shí)驗(yàn)時(shí)需向光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒1內(nèi)充入煙霧或水的混合液。光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒1內(nèi)部分別垂直固定有凹透鏡四和凸透鏡30，并在光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒前板 33正投影位置設(shè)有凸透鏡符號(hào)9和凹透鏡符號(hào)10，另外還設(shè)有主光軸37與凸透鏡符號(hào)9 和凹透鏡符號(hào)10水平，在主光軸37的正上方設(shè)置有折射量角器7 ；沿上部扇形圓弧邊沿設(shè) 置有正面反射量角器8 ；光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒前板33底部中間位置設(shè)置有平面鏡符號(hào)11，光學(xué)實(shí)驗(yàn) 盒1內(nèi)底部對(duì)正平面鏡符號(hào)11處設(shè)置有一片平面鏡31，光學(xué)元件盒1內(nèi)底部的平面鏡31 的中心線和活動(dòng)元件半圓柱形玻璃磚的徑面中心線上都設(shè)置有光線入射基準(zhǔn)點(diǎn)25。其中連接平面鏡符號(hào)11中點(diǎn)、主光軸37的中點(diǎn)、折射量角器7的中心及反射量角 器8圓弧中點(diǎn)的連線為反射量角器8和折射量角器7的共用法線41，折射量角器7的水平 直徑為界面線35。光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒1的圓弧形頂部外側(cè)與正面交界處設(shè)置有頂部外側(cè)反射量角 器8-1，其刻度與正面的反射量角器8的刻度劃分相同。光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒后板34的上部設(shè)有一片可向上抽出的抽板15，右上側(cè)設(shè)置有可轉(zhuǎn)動(dòng) 磁吸13，開(kāi)口兩側(cè)及下方設(shè)置有固定磁吸14，主要方便增加和更換光學(xué)元件。為方便使用光源，還設(shè)有可轉(zhuǎn)動(dòng)的搖擺桿3，搖擺桿3通過(guò)基座39與底座2連接 并能繞固定轉(zhuǎn)軸6作180°轉(zhuǎn)動(dòng)，半導(dǎo)體激光源4通過(guò)手柄27與搖擺桿3連接并隨搖擺桿 3擺動(dòng)；底座2承物板40上設(shè)有彈性?shī)A片32，光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒1底部平置在底座2的承物板40 上并被彈性?shī)A片32夾緊。半導(dǎo)體激光源4設(shè)置有三個(gè)光束互相平行且在同一平面內(nèi)的半導(dǎo)體激光器44、每 個(gè)半導(dǎo)體激光器44都由一個(gè)開(kāi)關(guān)觀控制，可獨(dú)立工作或同時(shí)工作；手柄27和半導(dǎo)體激光 源4之間的連接處有一頂部固定轉(zhuǎn)軸6-1，半導(dǎo)體激光源4可繞固定轉(zhuǎn)軸6-1沿光束方向轉(zhuǎn)動(dòng)。所述的漫反射板沈由凹槽形底板42及膠沾在其上的金屬箔碎片38構(gòu)成。所述 的光纖剖面模擬器19由凹槽形底板42及設(shè)置在凹槽形底板42內(nèi)側(cè)的上、下兩片平面鏡31 構(gòu)成，下面平面鏡較長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程本實(shí)施例可完成光的傳播、反射、折射等光學(xué)實(shí)驗(yàn)。先把光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒1置于底座2 上，把半導(dǎo)體激光源4安裝到搖擺桿3末端并固定好，從充煙孔12向光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒1內(nèi)充入煙 霧并吹勻。然后閉合半導(dǎo)體激光器開(kāi)關(guān)觀，根據(jù)需要用光束照射光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒1內(nèi)的各光學(xué) 元件來(lái)完成各項(xiàng)光學(xué)實(shí)驗(yàn)。使用活動(dòng)元件時(shí)，要向上抽開(kāi)光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒后板34上的抽板15， 從開(kāi)口處向內(nèi)裝入所需活動(dòng)元件后，插回抽板15，充入煙霧并吹勻，便可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。做光沿直線傳播實(shí)驗(yàn)時(shí)，光從充煙孔12向光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒1內(nèi)充入煙霧并吹勻，然后 閉合半導(dǎo)體激光源開(kāi)關(guān)觀，用激光束從左到右貫通照射盒內(nèi)的煙霧，產(chǎn)生明亮、穩(wěn)定的光 路，即可看到光在同一勻介質(zhì)是沿直線傳播的。用同樣的方法，可完成光的反射規(guī)律及光路 可逆性實(shí)驗(yàn)、光的鏡面反射、光垂直入射平面鏡實(shí)驗(yàn)、凸透鏡的會(huì)聚作用、凹透鏡的發(fā)散作 用等實(shí)驗(yàn)。做水對(duì)光的折射實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在水中滴入墨水或牛奶，拌勻然后把水放入光學(xué)水槽 17并置于盒內(nèi)水平定位掛架16上，或直接把水注入光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒1內(nèi)至水平界面線35處。閉合抽板15，從充煙孔5向盒內(nèi)充入煙霧并吹勻，打開(kāi)半導(dǎo)體激光源4，用光束射向水面即 可完成實(shí)驗(yàn)。用同樣的方法可完成光垂直入射水面實(shí)驗(yàn)、光從空氣射入水中及從水中射入 空氣的比較實(shí)驗(yàn)、折射光路可逆性實(shí)驗(yàn)。做光纖通信——光傳導(dǎo)實(shí)驗(yàn)時(shí)，先打開(kāi)抽板15從開(kāi)口處把光纖剖面模擬器19吸 附于水平定位掛架16上方，閉合抽板15，向盒內(nèi)充入煙霧并吹勻，打開(kāi)半導(dǎo)體激光源4，用 單光束激光從上向下照射光纖模擬器19的下平面鏡片31，即可看到光束在上、下兩片平面 鏡的多次反射下向前傳導(dǎo)的過(guò)程。用同樣的方法，可完成光垂直入射玻璃磚表面4 ；玻璃對(duì) 光的折射及折射規(guī)律、折射率；光的漫反射實(shí)驗(yàn)，“光學(xué)黑箱”——透鏡組合實(shí)驗(yàn)。做光的全反射及臨界角測(cè)定時(shí)，半圓柱形玻璃磚18需要倒置吸附于后板上正對(duì) 折射量角器7的上半部分，閉合抽板15后從充煙孔5充入煙霧并吹勻，然后用單激光束對(duì) 準(zhǔn)半圓柱形玻璃磚的中心入射，此時(shí)有入射光線折射光線和反射光線，調(diào)整光線的入射角 度，使折射光線逐漸變少最后消失，此時(shí)的入射角即為臨界角，此時(shí)只有入射光線和反射光 線，即為光的全反射狀態(tài)。做凹面鏡的會(huì)聚作用和凸面鏡的發(fā)散作用實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)把凹面鏡20和凸面鏡21分 別吸附掛在可轉(zhuǎn)動(dòng)磁吸13上，充煙吹勻后用三束激光束照凹面鏡20、凸面鏡21，轉(zhuǎn)動(dòng)后板 處的旋鈕36調(diào)整凹面鏡20或凸面鏡21，觀察激光束的會(huì)聚或發(fā)散。
權(quán)利要求1.一種霧液式幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，包含底座、光源、光學(xué)元件和光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒，所述的光學(xué) 實(shí)驗(yàn)盒為由底板、頂板、前板、后板和側(cè)板構(gòu)成的立體封閉容器，光源設(shè)有光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒上方， 所述的實(shí)驗(yàn)盒側(cè)部設(shè)有充煙孔，所述的充煙孔配有大小等同的孔塞，所述的光學(xué)元件放置 在光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒內(nèi)，所述的實(shí)驗(yàn)盒上還設(shè)有磁吸和方便光學(xué)元件進(jìn)出可封閉的孔，其特征在 于所述封閉容器下部截面為方形，上部截面為扇形，所述的充煙孔設(shè)在封閉容器的右側(cè)下 方，容器后板的上部設(shè)有可向上抽出的抽板，抽板側(cè)方設(shè)有可轉(zhuǎn)動(dòng)磁吸，抽板下方設(shè)有固定 磁吸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧液式幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述的容器后板呈黑 色不透明，容器其它部位透明。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧液式幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述的光源安裝在光 源支架上，所述的光源支架包括搖擺桿和手柄，搖擺桿通過(guò)基座與底座連接，基座上設(shè)有固 定轉(zhuǎn)軸與搖擺桿鉸接，基座與底座固定連接；光源通過(guò)手柄與搖擺桿連接，手柄和光源之間 的連接處設(shè)有固定轉(zhuǎn)軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的霧液式幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述底座上設(shè)有彈性 夾片，光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒底板平置在底座上并被彈性?shī)A片夾緊。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的霧液式幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述的光源為半 導(dǎo)體激光源，半導(dǎo)體激光源由三個(gè)光束互相平行且處于同一平面內(nèi)的半導(dǎo)體激光器組成， 每個(gè)半導(dǎo)體激光器具有獨(dú)立的控制開(kāi)關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的霧液式幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于所述的光學(xué)元件包括 光學(xué)水槽、光纖剖面模擬器、透鏡組合模塊、半圓柱形玻璃磚、凸面鏡、漫反射板和凹面鏡。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于中學(xué)物理光學(xué)教學(xué)的霧液式幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，包含底座、光源、光學(xué)元件和光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒，光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒為由底板、頂板、前板、后板和側(cè)板構(gòu)成的立體封閉容器，光源設(shè)在光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒上方，實(shí)驗(yàn)盒側(cè)部設(shè)有充煙孔，光學(xué)元件放置在光學(xué)實(shí)驗(yàn)盒內(nèi)，容器后板的上部設(shè)有可向上抽出的抽板，抽板下方設(shè)有固定磁吸，容器前板上設(shè)有與光學(xué)元件相對(duì)應(yīng)的各種標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)元件符號(hào)，容器前板上還設(shè)有反射折射量角器圖標(biāo)。本實(shí)用新型構(gòu)造簡(jiǎn)單、組裝方便、結(jié)構(gòu)牢固、美觀、在完成大量光學(xué)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，更能緊扣教材，使教師能根據(jù)教材需要靈活選擇不同的光學(xué)元件，使教學(xué)實(shí)驗(yàn)更靈活，更有針對(duì)性。
文檔編號(hào)G09B23/22GK201868013SQ20102056513
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者林澤春, 王金濤, 黃華圣, 黃學(xué)時(shí) 申請(qǐng)人:浙江天煌科技實(shí)業(yè)有限公司