CN105894927B - 一种物理实验演示仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种演示物理实验演示仪，包括激光器、光源光线角度指针、光源光线角度盘、出射光线角度盘、可替换的半圆形光折射体和光折射体定位装置，激光器和光源光线角度指针固定连接，光源光线角度指针方向与激光器出光方向相反并指向光源光线角度盘的刻度，激光器发光面紧贴半圆形光折射体的圆周面，其特征在于，光折射体定位装置位于半圆形光折射体的入光半圆周左侧顶角区域，以圆周边和直径边进行定位，不同折射率的半圆形光折射体可替换安装在光折射体位置上，从而对不同折射率的光折射体对应的出光方向进行对比演示。

Description

一种物理实验演示仪
技术领域
本发明涉及教学用具技术领域，具体涉及一种物理实验演示仪。
背景技术
在中学物理课程中，光学知识是课程中的重要学习组成部分。自然光在空气、水等介质中的传播路径是用肉眼无法观察到，因此学生对光的反射、折射、全反射等光学现象缺乏直观、形象的认识，如果教师在教学过程中仅采用几何作图结合口述讲解的方法对光的折射、全反射等光学现象进行讲解，学生会感觉抽象乏味，不利于理解和记忆，影响教学效果。尤其是理解光的全反射和临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题，需要借助有相关仪器进行形象的演示。
通常采用激光笔、激光器作为光源，设计光传播现象的教学演示仪，借助激光的高准直性特点，展示单根光线的传播路径，以便与几何作图中的光线形成对应。在教学仪器的不断改进，目的在于能够形象地向学生展示光的折射、全反射现象。通常采用在同一光学平台相同光路的基础上，以相同的入射光线，通过更换不同的光折射介质，获得不同的出射方向，收集测试角度，由学生通过计算验证光折射定律，以便让学生能够熟练掌握光折射定律，对光的折射、全反射现象有直观的印象。
中国专利CN201420701870.7公开了一种光传播原理演示仪，光路设计中光折射介质为一个固定的腔体，通过对腔体内介质在空气和水之间切换，展示不同折射率的光折射介质的出射光线，演示光的折射、全反射现象，其缺点在于物理实验室的仪器，需要恒温恒湿环境，实验过程中频繁加水、放水，会发生水溅湿仪器的异常操作，大量用水也会造成实验室湿度偏高，会造成实验室仪器精度不足，甚至寿命缩短，该方案的可操作性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种物理实验演示仪，用以解决现有演示仪器可操作性差的问题，其技术方案如下：
一种演示物理实验演示仪，包括激光器、光源光线角度指针、光源光线角度盘、出射光线角度盘、可替换的半圆形光折射体和光折射体定位装置，激光器和光源光线角度指针固定连接，光源光线角度指针方向与激光器出光方向相反并指向光源光线角度盘的刻度，激光器发光面紧贴半圆形光折射体的圆周面，其特征在于，光折射体定位装置位于半圆形光折射体的入光半圆周左侧顶角区域，以圆周边和直径边进行定位，不同折射率的半圆形光折射体可替换安装在光折射体位置上，从而对不同折射率的光折射体对应的出光方向进行对比演示。
作为进一步优选，半圆形光折射体、光源光线角度盘、出射光线角度盘三者的圆心位置重合，直径边平行。
作为进一步优选，光折射体定位装置的厚度大于半圆形光折射体的厚度。
作为进一步优选，激光器能够绕半圆形光折射体的圆心进行旋转，始终指向半圆形光折射体的圆心。
作为进一步优选，光折射体定位装置的下表面与半圆形光折射体的下表面，位于同一水平面上。
作为进一步优选，激光器发出的激光为可见光波段激光。
作为进一步优选，可替换的半圆形光折射体材质为不同折射率的固体，括硅胶、铅玻璃、蓝宝石晶体、人造金刚石等。
本发明方法具有如下优点：
本发明同现有技术相比较，采用可替换的半圆形光折射体与光折射体定位装置相结合，实验操作简单易行，重复性好，便于实验维护，利于实验室环境管理。让学生自己动手实验和观察老师的演示实验，理解光的折射和全反射现象。
附图说明
图1为本发明实施例的物理实验演示仪示意图。
图中的附图标记为: 1、激光器；2、光源光线角度指针；3、可替换的半圆形光折射体；4、光源光线角度盘；5、出射光线角度盘；6、光折射体定位装置。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
请参考图1，一种演示物理实验演示仪，包括激光器1、光源光线角度指针2、光源光线角度盘4、出射光线角度盘5、可替换的半圆形光折射体3和光折射体定位装置6，激光器1和光源光线角度指针固定连接2，光源光线角度指针2方向与激光器1出光方向相反并指向光源光线角度盘4的刻度，激光器1发光面紧贴半圆形光折射体3的圆周面，其特征在于，光折射体定位装置6位于半圆形光折射体3的入光半圆周左侧顶角区域，以圆周边和直径边进行定位，不同折射率的半圆形光折射体3可替换安装在光折射体位置上，从而对不同折射率的光折射体3对应的出光方向进行对比演示。
作为进一步优选，半圆形光折射体3、光源光线角度盘4、出射光线角度盘5三者的圆心位置重合，直径边平行。
作为进一步优选，光折射体定位装置6的厚度大于半圆形光折射体3的厚度。
作为进一步优选，激光器1能够绕半圆形光折射体3的圆心进行旋转，始终指向半圆形光折射体3的圆心。
作为进一步优选，光折射体定位装置6的下表面与半圆形光折射体3的下表面，位于同一水平面上。
作为进一步优选，激光器1发出的激光为可见光波段激光。
实验过程中，光折射体位置，依次设置为，仅有空气不放入固体光折射体3、放入硅胶材质的固体光折射体3、放入铅玻璃材质的固体光折射体3，对比不同情形的入射角度与出射角度对应变化情况，通过计算验证光折射定律，让学生能够熟练掌握光折射定律，对光的折射、全反射现象有直观的印象。
实施例2
请参考图1，一种演示物理实验演示仪，包括激光器1、光源光线角度指针2、光源光线角度盘4、出射光线角度盘5、可替换的半圆形光折射体3和光折射体定位装置6，激光器1和光源光线角度指针固定连接2，光源光线角度指针2方向与激光器1出光方向相反并指向光源光线角度盘4的刻度，激光器1发光面紧贴半圆形光折射体3的圆周面，其特征在于，光折射体定位装置6位于半圆形光折射体3的入光半圆周左侧顶角区域，以圆周边和直径边进行定位，不同折射率的半圆形光折射体3可替换安装在光折射体位置上，从而对不同折射率的光折射体3对应的出光方向进行对比演示。
作为进一步优选，半圆形光折射体3、光源光线角度盘4、出射光线角度盘5三者的圆心位置重合，直径边平行。
作为进一步优选，光折射体定位装置6的厚度大于半圆形光折射体3的厚度。
作为进一步优选，激光器1能够绕半圆形光折射体3的圆心进行旋转，始终指向半圆形光折射体3的圆心。
作为进一步优选，光折射体定位装置6的下表面与半圆形光折射体3的下表面，位于同一水平面上。
作为进一步优选，激光器1发出的激光为可见光波段激光。
实验过程中，光折射体位置，依次设置为，仅有空气不放入固体光折射体3、放入硅胶材质的固体光折射体3、放入蓝宝石晶体材质的固体光折射体3，对比不同情形的入射角度与出射角度对应变化情况，通过计算验证光折射定律，让学生能够熟练掌握光折射定律，对光的折射、全反射现象有直观的印象。
实施例3
一种演示光传播原理的物理实验仪器，包括激光器1、光源光线角度指针2、半圆形光折射体3、光源光线角度盘4、出射光线角度盘5和光散射体6，激光器1和光源光线角度指针固定连接，光源光线角度指针方向与激光器1出光方向相反并指向光源光线角度盘4的刻度，激光光源紧贴半圆形光折射体3的圆周面，其特征在于，从半圆形光折射体3出射的光线射入光散射体6，光散射体6将入射的激光光束散射，形成一条散射指示光带7，起到演示单根光线传播路径的作用。
半圆形光折射体3与半圆形光折射体3的圆心位置重合，直径边平行。
作为进一步优选，光散射体6的厚度大于半圆形光折射体3的厚度。
作为进一步优选，光源能够绕半圆形光折射体3的圆心进行旋转，始终指向半圆形光折射体3的圆心。
作为进一步优选，光散射体6的下表面与半圆形光折射体3的下表面，位于同一水平面内。
作为进一步优选，激光器1发出的激光为红光激光。
实验过程中，光折射体位置，依次设置为，仅有空气不放入固体光折射体3、放入硅胶材质的固体光折射体3、放入人造金刚石材质的固体光折射体3，对比不同情形的入射角度与出射角度对应变化情况，通过计算验证光折射定律，让学生能够熟练掌握光折射定律，对光的折射、全反射现象有直观的印象。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种演示物理实验演示仪，包括激光器、光源光线角度指针、光源光线角度盘、出射光线角度盘、可替换的半圆形光折射体和光折射体定位装置，激光器和光源光线角度指针固定连接，光源光线角度指针方向与激光器出光方向相反并指向光源光线角度盘的刻度，激光器发光面紧贴半圆形光折射体的圆周面，其特征在于：半圆形光折射体、光源光线角度盘、出射光线角度盘三者的圆心位置重合且直径边平行，激光器能够绕半圆形光折射体的圆心进行旋转，始终指向半圆形光折射体的圆心，光折射体定位装置位于半圆形光折射体的入光半圆周左侧顶角区域，所述光折射体定位装置的下表面与半圆形光折射体的下表面，位于同一水平面上，以圆周边和直径边进行定位，不同折射率的半圆形光折射体可替换安装在光折射体位置上，从而对不同折射率的光折射体对应的出光方向进行对比演示。
2.根据权利要求1所述的物理实验演示仪，其特征在于，光折射体定位装置的厚度大于半圆形光折射体的厚度。
3.根据权利要求1所述的物理实验演示仪，其特征在于，激光器发出的激光为可见光波段激光。
4.根据权利要求1所述的物理实验演示仪，其特征在于，可替换的半圆形光折射体材质为不同折射率的固体，包括硅胶、铅玻璃、蓝宝石晶体、人造金刚石。
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