CN103544873B - 光纤通信原理演示仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种教学仪器，具体为一种光纤通信原理探究仪。解决现有光纤通信原理仪器不利于学生理解、掌握相关知识的问题。包括正面和背面两部分，正面在底板(光路板)上装置成凹形的双层平行平面镜。其左边是屏幕部件，由平面镜和毛玻璃组成。右边是平行光源和及旋转手柄组成的的的光源组件，其前面装置抽拉式光栅，装四个遮光抽条。右下方装置激光小手电和可调换的弯曲玻璃棒。仪器的背面有玻璃水箱、玻璃水箱左边装置固定和活动两个激光小手电，其光柱始终正对玻璃水箱喷水管口。暗箱的前方装置观察口。仪器的下方是底座，内置平行光源的电源组件及排水管。演示效果形象直观、生动有趣，有助于激发学生学习兴趣，调动学生学习积极性。

Description

光纤通信原理演示仪

技术领域

本发明涉及一种教学仪器，具体为一种光纤通信原理演示仪

背景技术

光纤通信这一高科技术的广泛应用，将人类带人信息时代。信息“高速公路”将全世界连成“地球村”。一根头发般粗细的玻璃纤维通一亿路电话，一根光缆里有五根光导纤维，十亿人同时打电话互不干扰。细细的玻璃纤维丝，输送无数的图像、声音、文字讯号。如此神奇的技术，其最初发明却得益于茶壶倒水的日常生活现象。如何使学生透彻地理会光纤通信的科学原理，现有的教学仪器不能形象地揭示其中的奥秘，影响着物理课教学质量。本发明巧妙地利用平面镜“单反射”来生动形象地揭示光导纤维“全反射”的科学原理。并且能进行光纤通信最初发明的模拟演示，使学生从根本上理会光纤通信的原理。激发学生学习兴趣，提高物理课教学质量，有很大的实用推广价值。

发明内容

本发明为了解决现有的教学仪器不能使学生从根本上透彻理会光纤通信科学原理的问题，提供一种光纤通信原理演示仪。

本发明是采用如下技术方案实现的：光纤通信原理演示仪包括底座和底板，底板同时是个光路板，在中间位置的凹形平行槽内，嵌入两行相互平行的平面镜。平面镜前方开口处，是显像屏幕箱，其前面装置毛玻璃现象屏，箱内装置与底板成45度的平面反光镜，经平行平面镜多次反射来的光柱，由箱内平面镜反射在前面的毛玻璃上，成为光点，让学生观察。在平行平面镜的后方开口处，是由平行光源和光源旋转臂组成的光源组件，平行光源筒的前面装置有抽拉式光栅，拉动其上的四条抽条，在平行平面镜中的底板上会出现移动的光柱图像，由于发亮行平面镜相互发反射，光柱在底板上曲折前进，经屏幕箱内的平面镜反射于毛玻璃上成像.光源旋转臂的圆心在平行平面镜的开口处，故无论光源在什么角度，四条光柱都能进入平行平面镜内.经多次反射，在屏幕上成像.在底板装置着一个激光小手电，，小手电前置一可调换的任意弯曲的玻璃棒，嵌亮小手电，玻璃棒通体发红.调换各种形状的弯曲玻璃棒，实验效果完全相同。底板背面的设计虽然很简单，但却模拟了光纤通信技术的发明起源.一个玻璃水箱，旁边的中间装置一个喷水管，喷水管伸进旁边的暗箱内，暗箱前方有观察口。玻璃水箱，的左边装置一固定的激光小手电，水箱上方装置一活动的激光小手电，其射出的光柱始终对着水箱右面的喷水管口。嵌亮手电，无论小手电在何种角度，学生都可以从暗箱的观察口看到红色的弯曲水柱。形象有趣地模拟了光纤通信技术的起初发明一(茶壶倒水，弯曲的水柱发亮)。

简单的设计，说明高科技的原理，功能性趣味性很强。可激发学生的学习兴趣。而且结构简单，制作成本低，具有很好的推广价值和使用价值。

该仪器可进行以下实验：

仪器正面：用平面镜多次反射(单反射)的设计来形象直观地说明光导纤维的全反射的科学原理。

仪器背面：用激光柱照射下弯曲水柱发亮的设计模拟光纤通信的最初发明情景。

附图说明

图1为仪器正面结构示意图。

图中：1、仪器标签；2、底板(光路板)；3、平行光源；4、抽拉式光栅；5、电源线；6、底座(装置电源组件)；7、激光小手电；8、电源开关；9、弯曲玻璃棒(可调换式)；10、双层平行平面镜；11、屏幕暗箱；12、毛玻璃显像屏；13、平面反光镜(与光路板成45度)；14仪器提手；15、光源旋转臂(装置于底板背面，圆心在平行平面镜开口处)

图2为仪器背面结构示意图。

图中：1、暗箱；2观察口；3、弯曲水柱；4、喷水管；5、激光小手电光柱；6、水箱；7、固定激光小手电；8、活动激光小手电；9、活动激光小手电导向板；10、仪器提环；11、放水管和放水闸门。

具体实施方法

光纤通信原理演示仪，包括正面和背面两部分。

仪器正面的白色底板(光路板)中间，装置两行相互平行的平面镜平面镜的左边装置屏幕暗箱其内装置与底板成45度的平面镜平面镜将由双层平面镜反射来的光柱反射到毛玻璃屏幕上。平面镜的右边装置可活动的光源组件，光源组件由平行光源(由光源和凸透镜组成)和光源旋转臂组成。在平行光源的前方装置有抽拉式光源旋转臂圆心在平行平面镜的右边开口处，使得平行光源射出的光柱无论光源在右边人员任意角度，都可以射进双层平面镜中。在底板右下角装置激光小手电其前面装置能调换的弯曲玻璃棒无论调换什么形状的弯曲玻璃棒，只有嵌亮激光小手电，玻璃棒都会通体发亮。

利用仪器正面可做两个实验：即“全反射”和“单反射”实验。利用单反射的方法来展示光导纤维的全反射功能的科学原理是本发明的突出创新点。

实验方法：

1、全反射实验：将弯曲玻璃棒装置于激光小手电前，小手电正对玻璃棒一头，嵌亮小手电，弯曲玻璃棒会通体发亮，成为红色。更换不同形状的弯曲玻璃棒，实验效果相同。

2、单反射实验：一束光线在光导纤维中是如何前进的呢？本仪器巧妙地利用平行平面镜来展现光导纤维全反射的科学原理。将平行光源正对平行平面镜慢慢抽拉光栅第一抽条，光柱沿着光路板徐徐进入平行平面镜开始反复多次的反射，在光路板上呈现出曲折的光路图像然后射入屏幕箱内平面反光镜由平面反光镜反射到毛玻璃显像屏上，成为明亮的光点。依次抽拉所有的抽条产生同样的实验效果。平行平面镜内呈现四条不同的光路曲折线图像，并在毛玻璃显像屏上呈现四个明亮的光点。，推动光源旋臂使平行光源转动，则毛玻璃上的光点也上下移动，平行平面镜内的四条曲折光路线条千变万化，很有趣味性。

光纤通信是怎样发明的呢？

仪器的背面装置可进行光纤通信最初发明的模拟实验。

仪器的背面装置包括水箱水箱左边是固定和活动两个激光小手电和小手电的光柱正对水箱右边的喷水管口喷水管口伸入右边的暗箱内，暗箱前面有观察口学生可从观察口中看到从喷水管流出的弯曲水柱。水箱下的底座内有放水管及阀门。便于放掉水箱和暗箱内的水。

实验方法：

将水箱内盛满水，水从喷水管流入暗箱，形成弯曲水柱。嵌亮固定激光小手电这时暗箱内的弯曲水柱发亮，通体变红。之后再嵌亮活动激光小手电改变光柱射入喷水管的角度，会取得同样的实验效果。形象直观地模拟了光纤通信的最初发明。

Claims (1)

1.一种光纤通信原理演示仪，包括底座，所述底座内装置平行光源的电源组件；底座上垂直安装有底板；所述光纤通信原理演示仪具有正面和背面，所述光纤通信原理演示仪的正面为：底板正中装置有呈凹形的双层平行平面镜，所述底板为光路板；所述双层平行平面镜的左端设置屏幕暗箱，屏幕暗箱内设置有第二平面镜和毛玻璃显示屏幕；所述第二平面镜与所述底板呈45度，所述毛玻璃显示屏幕设置在所述屏幕暗箱前面，经所述双层平行平面镜多次反射来的光柱，由所述屏幕暗箱内的所述第二平面镜反射在所述毛玻璃显示屏幕上，成为光点；所述双层平行平面镜的右端装置平行光源和光源旋转臂，所述光源旋转臂装置于底板右端，所述光源旋转臂的旋转圆心位于双层平行平面镜右端的开口处；平行光源的左端装置有抽拉式光栅，所述抽拉式光栅内有四条遮光抽条；底板右下方装置激光小手电，所述的激光小手电的左端设置有可调换的弯曲玻璃棒，且所述弯曲玻璃棒的一端与激光小手电的光源部分相连接；所述光纤通信原理演示仪的背面装置有玻璃水箱，所述玻璃水箱右侧壁中间装置喷水管，喷水管的一头与所述玻璃水箱连通，喷水管另一头伸进所述玻璃水箱右侧的暗室中，学生从暗室的观察口中，可以看到从喷水管内喷出的弯曲水柱；玻璃水箱的左侧设计有固定激光小手电，玻璃水箱的上侧设计有活动激光小手电，所述固定激光小手电和所述活动激光小手电的光柱始终正对与水箱相连的喷水管。