CN107331264A

CN107331264A - 伞齿轮反射折射起偏示教仪

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Publication number: CN107331264A
Application number: CN201710813746.8A
Authority: CN
Inventors: 董逸翔
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-09-11
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2017-11-07
Anticipated expiration: 2037-09-11
Also published as: CN107331264B

Abstract

一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征是：指针A、指针B和支架固定在基座上，基座放入容器内，支架支撑轴，利用伞齿轮啮合原理，将相同参数的三个伞齿轮依次啮合，通过量角器、连杆、伞齿轮以及指针特定位置的确定，伞齿轮A固定连杆A，连杆A固定激光器，伞齿轮B固定连杆B，连杆B依次固定检偏器和接收光幕A，连杆C固定接收光幕B，连接伞齿轮A、伞齿轮B和连杆C分别用轴承与固定轴连接，实验时，注入电解质溶液至与固定轴轴线等高，打开激光器并将激光器逆时针旋转一个角度，利用啮合原理，两个接收光幕等角度偏转，松开花式螺栓，调整连杆C的角度，可测入射角、反射角与折射角，旋转检偏器，验证布儒斯特定律。

Description

伞齿轮反射折射起偏示教仪

技术领域

本发明属于物理光学实验教学设备领域，特别涉及到一种利用伞齿轮啮合原理制作的，集验证反射、折射、起偏和折射率测量于一体的示教装置。

背景技术

物理教学中指出：自然光在电介质界面上反射和折射时，一般情况下反射光和折射光都是部分偏振光，只有当入射角为某特定角时反射光才是线偏振光，其振动方向与入射面垂直。

目前，就反射起偏现象缺少直观、可信的实验演示，口头描述的实验现象学生不易理解和接受。因此，本发明通过齿轮传动保证传动比和同步偏转实现了反射、折射和起偏现象直观、可信的实验演示与示教。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用伞齿轮啮合原理制作，集验证反射、折射、起偏和折射率测量示教仪，通过伞齿轮传动的传动比恒定、平稳性较高、传递运动准确可靠、结构紧凑、易于变向等特点，搭建一台便携式示教仪，实现教学中能随课堂进行反射、折射和起偏演示，达到随时测量光学材料折射率和验证布儒斯特定律的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：支架16、指针B25和指针A 26分别固定在基座1上，基座1安置于容器34中，固定轴19垂直穿过支架16轴线，用平键17固定；量角器A5和连杆A7固定在伞齿轮A6上，所述的伞齿轮A6通过轴承A4与固定轴19活动连接，用螺母A3限位，量角器B22和连杆B12固定在伞齿轮B23上，所述的伞齿轮B23通过轴承B18与固定轴19活动连接，连杆C24通过轴承D20与固定轴19活动连接，用螺母B21限位，量角器A5、量角器B22、伞齿轮B23和伞齿轮A6的圆心与固定轴19的轴心重合，指针A26和指针B25分别针指量角器A5和量角器B22的圆心，连杆A7、连杆B12和连杆C24上对应的观测孔A27、观测孔B32和观测孔C33的一边分别与其自身连杆的中心线重合，观测孔A27观测连杆A7与量角器A5的初始定位角度，观测孔B32观测连杆B12与量角器B22的初始定位角度，观测孔C33观测连杆C24与量角器B22的实时角度，且连杆A7、连杆B12和连杆C24的中心线均穿过固定轴19的轴心；螺钉28将半圆型连杆29与连杆C24连接，花式螺钉31穿过半圆型连杆29上的滑动槽30与连杆B12连接，松开花式螺钉31，所述花式螺钉31沿滑动槽30的壁滑动，连杆B12和连杆C24间的角度变化；激光器8固定在连杆A7上，检偏器架9固定在连杆B12中部，检偏器10安装在检偏器架9上，接收光幕A11固定在连杆B12的顶部，接收光幕B2固定在连杆C24的顶部，伞齿轮C13通过轴承C15与螺杆轴14活动连接，螺杆轴14固定在支架16顶部，伞齿轮A6与伞齿轮C13啮合，伞齿轮C13与伞齿轮B23啮合；使用时，注入电解质溶液使液面35高度升至与固定轴19的轴线重合。

如上所述的一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：固定连杆A7时，通过观测孔A27观测量角器A5的角度，使指针A26所指量角器A5的角度在同一直径上，起始角度为0°，同样确定连杆B12、量角器B22和指针B25的起始角度也为0°。

如上所述的一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：打开激光器8，激光照射液面35，产生反射光，穿过检偏器10到接收光幕A11，调整检偏器10，接收光幕A11幕中心上的光斑由明变暗，证明反射光是偏振光。

如上所述的一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：拨转连杆A7，所述连杆A7带动伞齿轮A6和量角器A5绕固定轴19旋转，伞齿轮A6与伞齿轮C13啮合，伞齿轮C13绕螺杆轴14旋转，伞齿轮C13与伞齿轮B23啮合，伞齿轮B23带动量角器B22和连杆B12绕固定轴19旋转，观测连杆A7与指针A26、连杆B12与指针B25的偏转角度，验证入射角等于反射角。

如上所述的一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：当旋转所述连杆A7带动机构至接收光幕A11幕中心上的光斑消失，验证布儒斯特现象，测量布儒斯特角。

如上所述的一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：在产生布儒斯特现象时，松开花式螺钉31，拉动半圆型连杆29，半圆型连杆29通过螺钉28带动连杆C24绕固定轴19旋转，当接收光幕B2上的光斑位于幕中心，锁紧花式螺钉31，通过观测孔C33观察量角器B22的值，验证此时连杆B12与连杆C24垂直关系，测量折射率。

由于采用上述技术方案，本发明所具有的优点和积极效果是：一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征是：指针A、指针B和支架固定在基座上，基座放入容器内，支架支撑轴，利用伞齿轮啮合原理，将相同参数的三个伞齿轮依次啮合，通过量角器、连杆、伞齿轮以及指针特定位置的确定，伞齿轮A固定连杆A，连杆A固定激光器，伞齿轮B固定连杆B，连杆B依次固定检偏器和接收光幕A，连杆C固定接收光幕B，连接伞齿轮A、伞齿轮B和连杆C分别用轴承与固定轴连接，实验时，注入电解质溶液至与固定轴轴线等高，打开激光器并将激光器逆时针旋转一个角度，利用啮合原理，两个接收光幕等角度偏转，松开花式螺栓，调整连杆C的角度，可测入射角、反射角与折射角，旋转检偏器，验证布儒斯特定律。教学中能随课堂进行演示、测量光学材料折射率，经济、实用、美观、造价也不高。

附图说明：

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的左视图；

图3是本发明的右视图；

图4是图1的俯视图。

图中：1.基座，2.接收光幕B，3.螺母A，4.轴承A， 5.量角器A，6.伞齿轮A，7.连杆A，8.激光器，9.检偏器架，10.检偏器，11.接收光幕A，12.连杆B，13.伞齿轮C，14.螺杆轴，15.轴承C，16.支架，17.平键，18.轴承B，19.固定轴，20.轴承D，21.螺母B，22.量角器B，23.伞齿轮B，24.连杆C，25.指针B，26.指针A，27.观测孔A，28.螺钉，29.半圆型连杆，30.滑动槽，31.花式螺钉，32.观测孔B，33.观测孔C，34.容器，35.液面

具体实施方式：

一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，如图1-图4所示，其特征在于：支架16、指针B25和指针A 26分别固定在基座1上，基座1安置于容器34中，固定轴19垂直穿过支架16轴线，用平键17固定；量角器A5和连杆A7固定在伞齿轮A6上，所述的伞齿轮A6通过轴承A4与固定轴19活动连接，用螺母A3限位，量角器B22和连杆B12固定在伞齿轮B23上，所述的伞齿轮B23通过轴承B18与固定轴19活动连接，连杆C24通过轴承D20与固定轴19活动连接，用螺母B21限位，量角器A5、量角器B22、伞齿轮B23和伞齿轮A6的圆心与固定轴19的轴心重合，指针A26和指针B25分别针指量角器A5和量角器B22的圆心，连杆A7、连杆B12和连杆C24上对应的观测孔A27、观测孔B32和观测孔C33的一边分别与其自身连杆的中心线重合，观测孔A27观测连杆A7与量角器A5的初始定位角度，观测孔B32观测连杆B12与量角器B22的初始定位角度，观测孔C33观测连杆C24与量角器B22的实时角度，且连杆A7、连杆B12和连杆C24的中心线均穿过固定轴19的轴心；螺钉28将半圆型连杆29与连杆C24连接，花式螺钉31穿过半圆型连杆29上的滑动槽30与连杆B12连接，松开花式螺钉31，所述花式螺钉31沿滑动槽30的壁滑动，连杆B12和连杆C24间的角度变化；激光器8固定在连杆A7上，检偏器架9固定在连杆B12中部，检偏器10安装在检偏器架9上，接收光幕A11固定在连杆B12的顶部，接收光幕B2固定在连杆C24的顶部，伞齿轮C13通过轴承C15与螺杆轴14活动连接，螺杆轴14固定在支架16顶部，伞齿轮A6与伞齿轮C13啮合，伞齿轮C13与伞齿轮B23啮合；使用时，注入电解质溶液使液面35高度升至与固定轴19的轴线重合。

Claims

1.一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：支架（16）、指针B（25）和指针A （26）分别固定在基座（1）上，基座（1）安置于容器（34）中，固定轴（19）垂直穿过支架（16）轴线，用平键（17）固定；量角器A（5）和连杆A（7）固定在伞齿轮A（6）上，所述的伞齿轮A（6）通过轴承A（4）与固定轴（19）活动连接，用螺母A（3）限位，量角器B（22）和连杆B（12）固定在伞齿轮B（23）上，所述的伞齿轮B（23）通过轴承B（18）与固定轴（19）活动连接，连杆C（24）通过轴承D（20）与固定轴（19）活动连接，用螺母B（21）限位，量角器A（5）、量角器B（22）、伞齿轮B（23）和伞齿轮A（6）的圆心与固定轴（19）的轴心重合，指针A（26）和指针B（25）分别针指量角器A（5）和量角器B（22）的圆心，连杆A（7）、连杆B（12）和连杆C（24）上对应的观测孔A（27）、观测孔B（32）和观测孔C（33）的一边分别与其自身连杆的中心线重合，观测孔A（27）观测连杆A（7）与量角器A（5）的初始定位角度，观测孔B（32）观测连杆B（12）与量角器B（22）的初始定位角度，观测孔C（33）观测连杆C（24）与量角器B（22）的实时角度，且连杆A（7）、连杆B（12）和连杆C（24）的中心线均穿过固定轴（19）的轴心；螺钉（28）将半圆型连杆（29）与连杆C（24）连接，花式螺钉（31）穿过半圆型连杆（29）上的滑动槽（30）与连杆B（12）连接，松开花式螺钉（31），所述花式螺钉（31）沿滑动槽（30）的壁滑动，连杆B（12）和连杆C（24）间的角度变化；激光器（8）固定在连杆A（7）上，检偏器架（9）固定在连杆B（12）中部，检偏器（10）安装在检偏器架（9）上，接收光幕A（11）固定在连杆B（12）的顶部，接收光幕B（2）固定在连杆C（24）的顶部，伞齿轮C（13）通过轴承C（15）与螺杆轴（14）活动连接，螺杆轴（14）固定在支架（16）顶部，伞齿轮A（6）与伞齿轮C（13）啮合，伞齿轮C（13）与伞齿轮B（23）啮合；使用时，注入电解质溶液使液面（35）高度升至与固定轴（19）的轴线重合。

2.根据权利要求1所述的一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：固定连杆A（7）时，通过观测孔A（27）观测量角器A（5）的角度，使指针A（26）所指量角器A（5）的角度在同一直径上，起始角度为0°，同样确定连杆B（12）、量角器B（22）和指针B（25）的起始角度也为0°。

3.根据权利要求2所述的一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：打开激光器（8），激光照射液面（35），产生反射光，穿过检偏器（10）到接收光幕A（11），调整检偏器（10），接收光幕A（11）幕中心上的光斑由明变暗，证明反射光是偏振光。

4.根据权利要求3所述的一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：拨转连杆A（7），所述连杆A（7）带动伞齿轮A（6）和量角器A（5）绕固定轴（19）旋转，伞齿轮A（6）与伞齿轮C（13）啮合，伞齿轮C（13）绕螺杆轴（14）旋转，伞齿轮C（13）与伞齿轮B（23）啮合，伞齿轮B（23）带动量角器B（22）和连杆B（12）绕固定轴（19）旋转，观测连杆A（7）与指针A（26）、连杆B（12）与指针B（25）的偏转角度，验证入射角等于反射角。

5.根据权利要求4所述的一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：当旋转所述连杆A（7）带动机构至接收光幕A（11）幕中心上的光斑消失，验证布儒斯特现象，测量布儒斯特角。

6.根据权利要求5所述的一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：在产生布儒斯特现象时，松开花式螺钉（31），拉动半圆型连杆（29），半圆型连杆（29）通过螺钉（28）带动连杆C（24）绕固定轴（19）旋转，当接收光幕B（2）上的光斑位于幕中心，锁紧花式螺钉（31），通过观测孔C（33）观察量角器B（22）的值，验证此时连杆B（12）与连杆C（24）垂直关系，测量折射率。