CN101114409A - 模块化组合光学实验仪器及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光学教学实验仪器，尤其是一种可以进行模块化组合的光学实验仪器及其使用方法。按照本发明提供的技术方案，在工作台面上活动设置有描述光学现象的光源以及描述光学现象的元件，在该工作台面上活动设置有与描述的光学现象相对应的描述光路的光源以及描述光路的光学元件。本发明可对各种光学现象及简单光学系统同时进行光路描述和现象演示，通过光路展示与相应光学现象的对比观察，加深学生的理解和提高学习兴趣。积木式的功能模块无限的扩展了实验的可能性，可以进行随意的组合来探究光学世界的奥秘，激发学生的学习热情并锻炼学生的实验能力，产品集成在手提箱式构件中，便于运输、携带和收纳存放。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学教学实验仪器，尤其是一种可以进行模块化组合的光学实验仪器，并公开了一种该实验仪器的使用方法。
背景技术
传统的光学实验仪器在演示光学成像实验过程中，一般只单独演示成像现象，要进行光路描述时，需通过另外的实验来表现。这种实验仪器通常不能进行光路展示与相应光学现象的对比观察，使学生只能生硬地接受成像的结果，而不会直观的了解这个光学现象的形成原因，而且这样的实验方式，在进行光路展示与相应光学现象的转换比较麻烦。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种能将光路展示与相应光学现象对比观察、可以进行多种光学实验并节约实验过程转换的时间的模块化组合光学实验仪器。
本发明另一目的是提供一种上述模块化组合光学实验仪器的使用方法。
按照本发明提供的技术方案，在工作台面上活动设置有描述光学现象的光源以及描述光学现象的元件，同时在该工作台面上活动设置有与描述的光学现象相对应的描述光路的光源以及描述光路的光学元件。
在工作台面上设有带刻度的滑轨，所述描述光学现象的光源以及描述光学现象的元件与滑轨滑动连接。滑轨设置在工作台面一侧边上，在光学现象的光源、描述光学现象的元件与接收屏幕的底座上设有向下伸出的卡边，使用时，卡边卡在滑轨相应的定位面上。
在工作台面上设有圆周度盘，在圆周度盘的中心处设有吸附孔，相对应的，描述光路的光学元件的底座底面设有便于插入吸附孔内起定位作用的凸起部。工作台面由导磁材料制成，描述光学现象的光源、描述光学现象的元件、描述光路的光源和描述光路的光学元件的底座均装有磁铁。
滑轨一端插接有加长部。在工作台面呈长方体形的箱体结构，工作台面的侧边设有与工作台面活动插接的收纳盒，在工作台面的顶边或者底边固定设有把手。
所述的模块化组合光学实验仪器的使用方法包括如下步骤：
摆放描述光学现象的模块步骤：在工作台面上放置描述光学现象的光源，并在该描述光学现象的光源的光路上依次放置描述光学现象的元件与接收屏幕；
摆放描述光路的模块步骤：在工作台面上放置与描述的光学现象相对应的描述光路的光源以及描述光路的光学元件；
光学现象成像步骤：启动描述光学现象的光源，在工作台面上滑移描述光学现象的光源和/或接收屏幕，并将描述光学现象的元件保持固定位置，使得描述光学现象的光源透过描述光学现象的元件成虚像或者在接收屏幕上成实像；
光路演示步骤：将描述光路的光学元件保持固定位置，移动描述光路的光源，使得描述光路的光源和描述光路的光学元件之间的距离等于描述光学现象的光源和描述光学现象的元件之间的距离；启动描述光路的光源，使得描述光路的光源所发出的光线与描述光学现象的光源所发出的光线一致并向描述光路的光学元件的方向射出。
在摆放描述光学现象的模块步骤中，可以在工作台面上放置滑轨，描述光学现象的元件位于滑轨的中部，描述光学现象的光源位于滑轨的一端，接收屏幕位于滑轨的另一端；
在摆放描述光路的模块步骤中，在滑轨侧面的工作台面上放置与描述光学现象的元件一致的用于描述光路的光学元件，及能发射与描述光学现象的光源所发出的光线一致的描述光路的光源；
在光学现象成像步骤中，在滑轨上滑移描述光学现象的光源和/或接收屏幕。
本发明可对各种光学现象及简单光学系统同时进行光路描述和现象演示，通过光路展示与相应光学现象的对比观察，加深学生的理解和提高学习兴趣。积木式的功能模块无限的扩展了实验的可能性，可以进行随意的组合来探究光学世界的奥秘，激发学生的学习热情并锻炼学生的实验能力，产品集成在手提箱式构件中，便于运输、携带和收纳存放。
附图说明
图1是本发明同时进行光路描述和现象演示的状态示意图。
图2是本发明的滑轨加长部拉出的状态图。
图3是本发明在收纳盒拉出后的结构示意图。
图4是本发明进行折、反射实验的状态示意图。
图5是本发明进行双凹面镜实验用于揭示红外线的特征与作用的状态示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实例对本发明作进一步说明。
如图所示：在工作台面1上活动设置有描述光学现象的光源2以及描述光学现象的元件3，在该工作台面1上活动设置有与描述的光学现象相对应的描述光路的光源4以及描述光路的光学元件5。
在工作台面1上设有带刻度的滑轨6，所述的描述光学现象的光源2以及描述光学现象的元件3与滑轨6滑动连接，在滑轨6上活动连接有接收屏幕7，所述的接收屏幕7与描述光学现象的光源2分设在描述光学现象的元件3两侧的滑轨6上，滑轨6设置在工作台面1一侧边上整体向上凸起，在光学现象的光源2、描述光学现象的元件3与接收屏幕7的底座的两侧设有向下伸出的卡边8，使用时，卡边8卡在滑轨6的两侧壁。
在工作台面1上设有圆周度盘9，在圆周度盘9的中心处设有吸附孔10，相对应的，描述光路的光学元件5底座底面设有便于插入吸附孔10内定位的凸起部。
工作台面1由导磁材料制成，描述光学现象的光源2、描述光学现象的元件3、描述光路的光源4和描述光路的光学元件5的底座均由磁铁制成。滑轨6一端插接有加长部11，如图2所示。在工作台面1呈长方体形的箱体结构，工作台面1的侧边设有与工作台面1活动插接的收纳盒12，在工作台面1的顶边或者底边固定设有把手13，如图3所示。
所述的模块化组合光学实验仪器的使用方法包括如下步骤：
摆放描述光学现象的模块步骤：在工作台面1上放置描述光学现象的光源2，并在该描述光学现象的光源2的光路上依次放置描述光学现象的元件3与接收屏幕7；
摆放描述光路的模块步骤：在工作台面1上放置与描述的光学现象相对应的描述光路的光源4以及描述光路的光学元件5；
光学现象成像步骤：启动描述光学现象的光源2，在工作台面1上滑移描述光学现象的光源2和/或接收屏幕7，并将描述光学现象的元件3保持固定位置，使得描述光学现象的光源2透过描述光学现象的元件3成虚像或者在接收屏幕7上成实像；
光路演示步骤：将描述光路的光学元件5保持固定位置，移动描述光路的光源4，使得描述光路的光源4和描述光路的光学元件5之间的距离等于描述光学现象的光源2和描述光学现象的元件3之间的距离；启动描述光路的光源4，使得描述光路的光源4所发出的光线与描述光学现象的光源2所发出的光线一致并向描述光路的光学元件5的方向射出。
而且，在摆放描述光学现象的模块步骤中，最好在工作台面1上放置滑轨6，描述光学现象的元件3位于滑轨6的中部，描述光学现象的光源2位于滑轨6的一端，接收屏幕7位于滑轨6的另一端；
在摆放描述光路的模块步骤中，最好在滑轨6侧面的工作台面1上放置与描述光学现象的元件3一致的用于描述光路的光学元件5，及能发射与描述光学现象的光源2所发出的光线一致的描述光路的光源4；
在光学现象成像步骤中，最好在滑轨6上滑移描述光学现象的光源2和/或接收屏幕7。
这样，对各种光学现象及简单光学系统同时进行光路描述和现象演示，通过光路展示与相应光学现象的对比观察，加深学生的理解和提高学习兴趣。
如图1所示，在光具导轨6上放置描述光学现象的元件3、具有凸透镜的描述光学现象的光源2以及接收屏幕7后，即可进行凸透镜成像实验。而且在工作平台1上放置描述光路的光学元件5并将其保持固定位置，再放上描述光路的光源4(激光光源)，使得描述光路的光源4和描述光路的光学元件5之间的距离等于描述光学现象的光源2和描述光学现象的元件3之间的距离；启动描述光路的光源4，使得描述光路的光源4所发出的光线与描述光学现象的光源2所发出的光线一致并向描述光路的光学元件5的方向射出，即可在进行凸透镜成像实验的同时将成像原理用描述光路的光源4(激光光源)和描述光路的光学元件5直观描述出来，便于理解凸透镜成像原理。
展开工作平台1上边沿，形成长度可达一米的光具导轨6，用以进行透镜焦距测量等要求建立准确光轴的实验场合。箱体两侧的收纳盒12中可收纳实验器具，取用与收藏均十分方便。
在实验用工作平台1上的圆周度盘9与磁性的吸附孔10，配合半圆砖等光学元件以及激光光路描述光源，可以进行反射、折射、全反射等各种几何光学实验。
如图4所示，在进行反射、折射和全反射光学实验时，将设置有半圆砖的描述光路的光学元件5并在描述光路的光学元件5的底座底面的凸起部插入吸附孔10内，这时，工作平台1上放置激光的描述光路的光源4向设置有半圆砖的描述光路的光学元件5射出激光，根据半圆砖材质的不同，即可进行反射、折射和全反射的几何光学实验。
在进行光路描述实验的同时，可选择参数相同的光学元件同步进行实际效果的观察与探究，将抽象的光路与实际的效果有机的结合起来。
还可通过可对接的遮光罩附件，对小孔成像等低照度实验进行杂光控制。可旋转的小孔附件用以探究不同的孔径、不同孔型的影响。对于低照度实验还可采用选购的图像传感器接收图像后在大屏幕上演示出来。
用描述光路的光学元件5选用平面镜时，可以作平面镜成像光路并与实际镜面成像现象相印证。还可通过平面镜、半透平面镜等元件的组合探究镜面成像的奥秘。
如图5所示，通过描述光路的光学元件5在选用凹、凸面镜时，可以进行凹、凸面镜成像光路及其现象的实验。此外，通过描述光学现象的光源2即小铜球和易燃物14即火柴座附件，还可用双凹面镜实验红外线的特征与作用。
平台配备的简易光具座即滑轨6创造了光学参数计量与计算的基本条件，随着选用仪器的增减可以进行从简单到复杂的各种光学实验和计量操作。
Claims (9)
1.一种模块化组合光学实验仪器，在工作台面(1)上活动设置有描述光学现象的光源(2)以及描述光学现象的元件(3)，其特征是：在该工作台面(1)上活动设置有与描述的光学现象相对应的描述光路的光源(4)以及描述光路的光学元件(5)。
2.如权利要求1所述的模块化组合光学实验仪器，其特征是：在工作台面(1)上设有带刻度的滑轨(6)，所述的描述光学现象的光源(2)以及描述光学现象的元件(3)与滑轨(6)滑动连接。
3.如权利要求2所述的模块化组合光学实验仪器，其特征是：滑轨(6)设置在工作台面(1)一侧边上，在光学现象的光源(2)、描述光学现象的元件(3)与接收屏幕(7)的底座上设有向下伸出的卡边(8)，使用时，卡边(8)卡在滑轨(6)相应的定位面上。
4.如权利要求1所述的模块化组合光学实验仪器，其特征是：在工作台面(1)上设有圆周度盘(9)，在圆周度盘(9)的中心处设有吸附孔(10)，相对应的，描述光路的光学元件(5)的底座底面设有便于插入吸附孔(10)内起定位作用的凸起部。
5.如权利要求1所述的模块化组合光学实验仪器，其特征是：工作台面(1)由导磁材料制成，描述光学现象的光源(2)、描述光学现象的元件(3)、描述光路的光源(4)和描述光路的光学元件(5)的底座均装有磁铁。
6.如权利要求2所述的模块化组合光学实验仪器，其特征是：滑轨(6)一端插接有加长部(11)。
7.如权利要求1所述的模块化组合光学实验仪器，其特征是：工作台面(1)呈长方体形的箱体结构，工作台面(1)的侧边设有与工作台面(1)活动插接的收纳盒(12)，在工作台面(1)的顶边或者底边固定设有把手(13)。
8.如权利要求1所述的模块化组合光学实验仪器的使用方法，其特征是：
摆放描述光学现象的模块步骤：在工作台面(1)上放置描述光学现象的光源(2)，并在该描述光学现象的光源(2)的光路上依次放置描述光学现象的元件(3)与接收屏幕(7)；
摆放描述光路的模块步骤：在工作台面(1)上放置与描述的光学现象相对应的描述光路的光源(4)以及描述光路的光学元件(5)；
光学现象成像步骤：启动描述光学现象的光源(2)，在工作台面(1)上滑移描述光学现象的光源(2)和/或接收屏幕(7)，并将描述光学现象的元件(3)保持固定位置，使得描述光学现象的光源(2)透过描述光学现象的元件(3)成虚像或者在接收屏幕(7)上成实像；
光路演示步骤：将描述光路的光学元件(5)保持固定位置，移动描述光路的光源(4)，使得描述光路的光源(4)和描述光路的光学元件(5)之间的距离等于描述光学现象的光源(2)和描述光学现象的元件(3)之间的距离；启动描述光路的光源(4)，使得描述光路的光源(4)所发出的光线与描述光学现象的光源(2)所发出的光线一致并向描述光路的光学元件(5)的方向射出。
9.如权利要求8所述的模块化组合光学实验仪器的使用方法，其特征是：
在摆放描述光学现象的模块步骤中：在工作台面(1)上放置滑轨(6)，描述光学现象的元件(3)位于滑轨(6)的中部，描述光学现象的光源(2)位于滑轨(6)的一端，接收屏幕(7)位于滑轨(6)的另一端；
在摆放描述光路的模块步骤中：在滑轨(6)侧面的工作台面(1)上放置与描述光学现象的元件(3)一致的用于描述光路的光学元件(5)，及能发射与描述光学现象的光源(2)所发出的光线一致的描述光路的光源(4)；
在光学现象成像步骤中：在滑轨(6)上滑移描述光学现象的光源(2)和/或接收屏幕(7)。
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| CN102402888A (zh) * | 2010-09-15 | 2012-04-04 | 艾迪技术创新私人有限公司 | 光学实验组件及使用其进行光学实验的方法 |
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| CN108806442A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-11-13 | 广西大学 | 一种有轨多轴协同通用光学实验平台 |
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2007
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