光路可逆演示器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種光路可逆演示器，包括容器（1）、瞄準(zhǔn)器（4）、光具盤（7）、第一激光器（8）、第二激光器（9）、游體（2），其特征在于：容器（1）為無蓋腔體，容器（1）前側(cè)是透明的觀察面，游體（2）系在容器（1）底部，容器（1）外部設(shè)置有固定架（5），固定架（5）上可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝有瞄準(zhǔn)器（4），瞄準(zhǔn)器（4）內(nèi)部套裝有折射桿（3），折射桿（3）傾斜插入容器（1）內(nèi)，第二激光器（9）密封固定在游體（2）內(nèi)，第二激光器（9）開關(guān)（10）通過導(dǎo)線固定在容器（1）外，光路可逆演示器配套有活動(dòng)光具盤（7）。所述光具盤（7）可沿中間軸折疊，且光具盤（7）的刻度從豎直方向的0°逐漸向兩側(cè)增加至水平方向的90°。本實(shí)用新型操作簡(jiǎn)單、效果明顯、直觀性強(qiáng)、適用廣泛。
【專利說明】
光路可逆演示器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于教學(xué)實(shí)驗(yàn)器材技術(shù)領(lǐng)域，具體來說涉及一種光路可逆演示器。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)光線逆著原來的反射光線(或折射光線)的方向射到煤質(zhì)界面時(shí)，必然會(huì)逆著原來的入射方向反射(或折射)出去，光線的這種性質(zhì)叫做光路可逆。關(guān)于光路可逆，現(xiàn)行的教材中僅指出:“光在反射時(shí)，光路是可逆的”，“光在折射時(shí)，光路也是可逆的”，并沒有進(jìn)行詳細(xì)的分析及應(yīng)用舉例，以至于學(xué)生對(duì)光路的可逆的不夠重視，認(rèn)為這個(gè)知識(shí)點(diǎn)無關(guān)緊要，可實(shí)際上我們解決有關(guān)光路的習(xí)題中，如果能夠想到利用光路可逆這一重要原理，不僅能夠有助于對(duì)某些光學(xué)知識(shí)的記憶(例如，可由“平行與主軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后匯聚于焦點(diǎn)”得出“自凸透鏡焦點(diǎn)發(fā)出的光線會(huì)平行于主光軸射出”；可由光由空氣射入其他透明介質(zhì)的折射規(guī)律得出光從其他透明介質(zhì)射入空氣中的折射規(guī)律等)，還可以讓學(xué)生對(duì)許多光現(xiàn)象的理解與運(yùn)用變得非常簡(jiǎn)單。應(yīng)用光路可逆原理還可以確定觀察范圍、確定物點(diǎn)的位置、確定入射光線的位置、確定焦點(diǎn)的位置等，是解決一些疑難光學(xué)問題的捷徑。
[0003]在現(xiàn)有實(shí)際教學(xué)過程中，用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證“光在反射時(shí)，光路是可逆的”比較簡(jiǎn)單，但要用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證“光在折射時(shí)，光路也是可逆的”就非常困難，有的老師自制教具演示光路可逆，即在魚缸或水箱中間放一枚硬幣，退至只能看見半個(gè)硬幣的地方，此時(shí)光線從水中到空氣(從硬幣到眼睛)，然后熄燈，在原眼睛所在位置放手電筒，照向魚缸或水箱，水中硬幣恰有一半被照亮，此時(shí)光線從空氣到水中(從手電筒到硬幣)。但該實(shí)驗(yàn)存在以下幾個(gè)缺點(diǎn):(I)操作麻煩。
[0004](2)演示時(shí)很難保證手電筒和原眼睛位置一致。
[0005](3)硬幣太小，不直觀，只有前排的同學(xué)能夠看到。
[0006](4)手電筒發(fā)出的光很散，且離魚缸或水箱有一定距離，光線很弱，光的傳播現(xiàn)象不明顯，可視性不強(qiáng)，很難看清楚“水中硬幣恰有一半被照亮”。
[0007](5)所用魚缸或水箱，一是側(cè)面寬度較大，在教室座位兩側(cè)的同學(xué)觀察時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大的視角偏差;二是水腔四周用一樣的玻璃，易產(chǎn)生鏡面反射，影響學(xué)生觀察光路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實(shí)用新型的目的在于克服上述缺點(diǎn)而提供的一種操作簡(jiǎn)單、效果明顯、直觀性強(qiáng)、適用廣泛的光路可逆演示器。
[0009]本實(shí)用新型目的及解決其主要技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0010]本實(shí)用新型的光路可逆演示器，包括容器、瞄準(zhǔn)器、第一激光器、第二激光器、游體，其中:容器為無蓋腔體，容器前側(cè)是透明的觀察面，游體系在容器底部，容器外部設(shè)置有固定架，固定架上可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝有瞄準(zhǔn)器，瞄準(zhǔn)器內(nèi)部套裝有折射桿，折射桿傾斜插入容器內(nèi)，第二激光器密封固定在游體內(nèi)，第二激光器開關(guān)通過導(dǎo)線固定在容器外，光路可逆演示器配套有活動(dòng)光具盤。[0011 ]上述光路可逆演示器，其中:所述容器由底面玻璃和側(cè)面玻璃粘合制成或一次性成型，前側(cè)為透明玻璃，其余側(cè)面和底面均為帶有黑色內(nèi)襯的玻璃或毛玻璃。
[0012]上述光路可逆演示器，其中:所述容器寬度為5-15厘米。
[0013]上述光路可逆演示器，其中:所述容器的材質(zhì)為有機(jī)玻璃，優(yōu)選亞克力板。
[0014]上述光路可逆演示器，其中:所述所述容器內(nèi)裝入的液體為硝酸銀溶液。
[0015]上述光路可逆演示器，其中:所述固定架可以為鐵架臺(tái)、三腳架或升降臺(tái)，且固定架上設(shè)置有調(diào)節(jié)螺釘。
[0016]上述光路可逆演示器，其中:所述第一激光器和第二激光器為綠光激光器或氦氖激光器。
[0017]上述光路可逆演示器，其中:所述第一激光器和第二激光器前端設(shè)有圓柱形玻璃棒，玻璃棒的軸線與激光器的軸線垂直，玻璃棒緊貼激光器的光線發(fā)出口設(shè)置。
[0018]上述光路可逆演示器，其中:所述光具盤可沿中間軸折疊，且光具盤的刻度從豎直方向的0°逐漸向兩側(cè)增加至水平方向的90°。
[0019]本實(shí)用新型同現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)結(jié)構(gòu)、操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯，能準(zhǔn)確、清楚、直觀地演示漁夫叉魚實(shí)驗(yàn)、光路可逆實(shí)驗(yàn)，光發(fā)生折射時(shí)折射角和入射角的大小關(guān)系、入射光線垂直入射時(shí)折射光線的方向變化、折射光線、入射光線、法線之間的關(guān)系等多組實(shí)驗(yàn)。(2)第二激光器密封固定，確保從第一激光器發(fā)出的激光通過瞄準(zhǔn)器從空氣斜射向游體的折射光線與第二激光器的激光從游體通過硝酸銀溶液斜射向空氣的入射光線重合。(3)人眼對(duì)綠光的視覺效果比手電筒發(fā)出的光和紅光強(qiáng)得多，相同功率的視覺亮度大約是紅激光的8倍，半渾濁溶液中微粒對(duì)綠光的散射更強(qiáng)，使用綠光激光器有著比紅光激光器更強(qiáng)的視覺效果。采用氦氖激光器功率小，光束質(zhì)量好發(fā)散角小于Imrad，單色性好線寬小于20Hz，亮度高，輸出穩(wěn)定。(4)利用硝酸銀溶液顯示光的傳播徑跡，無異味、穩(wěn)定、不受環(huán)境因素影響、現(xiàn)象明顯。(5)容器的寬度可設(shè)置為5-15厘米，在教室座位兩側(cè)的同學(xué)觀察時(shí)不會(huì)出現(xiàn)較大的視角偏差，激光穿過硝酸銀溶液時(shí)衰減很慢。(5)容器面向?qū)W生一側(cè)透明作為觀察面，而其余側(cè)面均為帶有黑色內(nèi)襯的玻璃或毛玻璃，不會(huì)產(chǎn)生鏡面反射，加深對(duì)比度，光路更清晰。(7)本實(shí)用新型配有活動(dòng)光具盤，且光具盤的刻度從豎直方向的0°逐漸向兩側(cè)增加至水平方向的90°，可直接讀出入射角和折射角，無需進(jìn)行運(yùn)算，能清楚地演示隨著激光入射角度的變化，引起入射光線和折射光線的變化，方便學(xué)生總結(jié)折射規(guī)律，可定量分析光的折射定律，可直觀演示“三線共面”?？傊?，本實(shí)用新型操作簡(jiǎn)單、效果明顯、直觀性強(qiáng)，適合教學(xué)過程中光路可逆、光的折射演示實(shí)驗(yàn)的推廣使用。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0021]圖2為光具盤的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0022]圖3為實(shí)施例二、實(shí)施例三的使用狀態(tài)圖；
[0023]圖中標(biāo)識(shí):
[0024]1、容器;2、游體;3、折射桿;4、瞄準(zhǔn)器;5、固定架;6、調(diào)節(jié)螺釘;7、光具盤;8、第一激光器;9、第二激光器;10、第二激光器開關(guān)；
[0025]11、硝酸銀溶液。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本實(shí)用新型提出的光路可逆演示器【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功能，詳細(xì)說明如后。
[0027]參見圖1至圖2，光路可逆演示器，包括容器1、瞄準(zhǔn)器4、光具盤7、第一激光器8、第二激光器9、游體2，其中:容器I為無蓋容器，容器I前側(cè)是透明的觀察面，游體2系在容器I底部，容器I外部設(shè)置有固定架5，固定架5上可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝有瞄準(zhǔn)器4，瞄準(zhǔn)器4內(nèi)部套裝有折射桿3，折射桿3傾斜插入容器I內(nèi)，第二激光器9密封固定在游體2內(nèi)，第二激光器9開關(guān)10通過導(dǎo)線固定在容器I外，光路可逆演示器配套有活動(dòng)光具盤7。所述容器I由底面玻璃和側(cè)面玻璃粘合制成，前側(cè)為透明玻璃，其余側(cè)面和底面均為帶有黑色內(nèi)襯的玻璃。所述容器I的材質(zhì)為有機(jī)玻璃。所述容器I內(nèi)裝入的液體為硝酸銀溶液。所述固定架5可以為鐵架臺(tái)、三腳架或升降臺(tái)，且固定架5上設(shè)置有調(diào)節(jié)螺釘6。所述第一激光器8和第二激光器9為綠光激光器或氦氖激光器。所述第一激光器和第二激光器前端設(shè)有圓柱形玻璃棒，玻璃棒的軸線與激光器的軸線垂直，玻璃棒緊貼激光器的光線發(fā)出口設(shè)置。所述光具盤7可沿中間軸折疊，且光具盤7的刻度從豎直方向的0°逐漸向兩側(cè)增加至水平方向的90°。
[0028]實(shí)施例一:演示漁夫叉魚和光路可逆實(shí)驗(yàn)
[0029]參見圖1，實(shí)驗(yàn)步驟如下:(I)在容器I中加自來水，并滴入幾滴硝酸銀攪拌均勻制得硝酸銀溶液11，將瞄準(zhǔn)器4固定在固定架5上，通過調(diào)節(jié)螺釘6調(diào)整瞄準(zhǔn)器4的位置讓使用者剛好瞄準(zhǔn)到游體2上；(2)讓使用者用折射桿3穿過瞄準(zhǔn)器4正對(duì)著游體2方向去叉游體2，觀察到游體2在折射桿3下方且叉不到游體2; (3)打開第一激光器8，讓激光通過瞄準(zhǔn)器4從空氣斜射向游體2，結(jié)果發(fā)現(xiàn)激光在硝酸銀溶液11與空氣的界面處發(fā)生了偏折，偏折后剛好射到游體2上。(4)關(guān)掉第一激光器8，打開第二激光器開關(guān)10，讓激光從游體2通過硝酸銀溶液11斜射向空氣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)激光在硝酸銀溶液11與空氣的界面處同樣發(fā)生了偏折，且偏折后剛好射到瞄準(zhǔn)器4內(nèi)，或者同時(shí)打開第一激光器8和第二激光器9，觀察光路是否重合？由此說明“光在折射時(shí)，光路也是可逆的”。
[0030]實(shí)施例二:演示光發(fā)生折射時(shí)折射角和入射角的大小關(guān)系
[0031]如圖3所示，往容器I里加自來水，在自來水里滴幾滴硝酸銀攪拌均勻制得硝酸銀溶液11，將活動(dòng)光具盤7放入容器I并緊靠其后側(cè)面，然后將第一激光器8固定在固定架5上，打開第一激光器8，讓激光從空氣斜射入硝酸銀溶液11，調(diào)整第一激光器8的位置使入射角分別為30度、45度、60度，觀察折射角的變化。同理，讓激光從硝酸銀溶液11斜射入空氣，調(diào)整第一激光器8的位置使入射角分別為30度、45度、60度，觀察折射角的變化。
[0032]實(shí)施例三:演示折射光線、入射光線、法線之間的關(guān)系
[0033]如圖3所示，往容器I里加自來水，在自來水里滴幾滴硝酸銀攪拌均勻制得硝酸銀溶液11，將活動(dòng)光具盤7放入容器I并緊靠其后側(cè)面，然后將第一激光器8固定在固定架5上，打開第一激光器8，讓激光從空氣斜射入硝酸銀溶液11，調(diào)整第一激光器8的位置使入射角為30度，觀察折射光線、入射光線、法線之間的關(guān)系，然后轉(zhuǎn)動(dòng)活動(dòng)光具盤7，讓折射光線、入射光線、法線不在同一平面上，觀察折射光線、入射光線、法線之間的關(guān)系，再調(diào)整第一激光器8的位置使入射角分別為45度、60度，觀察折射光線、入射光線、法線之間的關(guān)系，然后轉(zhuǎn)動(dòng)活動(dòng)光具盤7，讓折射光線、入射光線、法線不在同一平面上，觀察折射光線、入射光線、法線之間的關(guān)系。同理，讓激光從硝酸銀溶液11斜射入空氣，調(diào)整第一激光器8的位置使入射角分別為30度、45度、60度，觀察觀察折射光線、入射光線、法線之間的關(guān)系。
[0034]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，任何未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光路可逆演示器，包括容器(I)、瞄準(zhǔn)器(4)、光具盤(7)、第一激光器(8)、第二激光器(9)、游體(2)，其特征在于:容器(I)為無蓋腔體，容器(I)前側(cè)是透明的觀察面，游體(2)系在容器(I)底部，容器(I)外部設(shè)置有固定架(5)，固定架(5)上可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝有瞄準(zhǔn)器(4)，瞄準(zhǔn)器(4)內(nèi)部套裝有折射桿(3)，折射桿(3)傾斜插入容器(I)內(nèi)，第二激光器(9)密封固定在游體(2)內(nèi)，第二激光器(9)開關(guān)(10)通過導(dǎo)線固定在容器(I)外，光路可逆演示器配套有活動(dòng)光具盤(7)。2.如權(quán)利要求1所述的光路可逆演示器，其特征在于:所述容器(I)由底面玻璃和側(cè)面玻璃粘合制成或一次性成型，前側(cè)為透明玻璃，其余側(cè)面和底面均為帶有黑色內(nèi)襯的玻璃或毛玻璃。3.如權(quán)利要求1或2所述的光路可逆演示器，其特征在于:所述容器(I)寬度為5-15厘米。4.如權(quán)利要求1或2所述的光路可逆演示器，其特征在于:所述容器(I)的材質(zhì)為有機(jī)玻璃，優(yōu)選亞克力板。5.如權(quán)利要求1或2所述的光路可逆演示器，其特征在于:所述容器(I)內(nèi)裝入的液體為硝酸銀溶液。6.如權(quán)利要求1所述的光路可逆演示器，其特征在于:所述固定架(5)可以為鐵架臺(tái)、三腳架或升降臺(tái)，且固定架(5)上設(shè)置有調(diào)節(jié)螺釘(6)。7.如權(quán)利要求1所述的光路可逆演示器，其特征在于:所述第一激光器(8)和第二激光器(9 )為綠光激光器或氦氖激光器。8.如權(quán)利要求1所述的光路可逆演示器，其特征在于:所述第一激光器(8)和第二激光器(9)前端設(shè)有圓柱形玻璃棒，玻璃棒的軸線與激光器的軸線垂直，玻璃棒緊貼激光器的光線發(fā)出口設(shè)置。9.如權(quán)利要求1所述的光路可逆演示器，其特征在于:所述光具盤(7)可沿中間軸折疊，且光具盤(7)的刻度從豎直方向的0°逐漸向兩側(cè)增加至水平方向的90°。
【文檔編號(hào)】G09B23/22GK205487047SQ201620016273
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年1月9日
【發(fā)明人】刁心峰, 熊德永, 馬慧
【申請(qǐng)人】貴州師范學(xué)院