CN112542079A - 物理光学实验教具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物理光学实验教具，属于物理光学设备技术领域，包括底座和壳体，壳体包括侧挡板、底板、顶板、前面板和后面板，旋转轴I、旋转轴II和旋转轴III上均设有结构相同的三棱镜装置，旋转轴I、旋转轴II和旋转轴III的上部设有旋转轴，旋转轴贯穿上部三个区域，旋转轴上从左至右设有主动齿轮I、主动齿轮II和主动齿轮I,旋转轴的右侧与摇动把手相连接，下部三块区域的左右两侧分别设有对称电动推杆I和对称的电动推杆II，电动推杆I的上部与活塞I相连接，活塞I与横隔板之间的区域储存液体A，顶板的下部设有一组LED射灯，下部中间区域内设有电源支架和PLC电路板支架，电源支架的上部设有电源，PLC电路板支架上设有PLC电路板，解决了试验范围有限的问题，主要应用于物理光学实验。

Description

物理光学实验教具

技术领域

本发明属于物理教具设备技术领域，尤其是涉及物理光学实验教具。

背景技术

专利申请号:201611186618.7公开了一种用于演示水中色散的物理教具，包括框体、发光装置、夹固装置和三棱镜；所述的框体整体为立方体空腔结构，所述的发光装置可滑动的安装在框体上端，夹固装置安装在框体中部，三棱镜安装在夹固装置上；所述的框体顶部设置有滑物槽，框体下部设置有积水板；所述的夹固装置包括装夹管、夹套和夹板；所述夹固装置的装夹管右端连接有进水接管，积水区底部连通有出水管；发光装置包括滑物块、滑杆、光源、聚光罩。本发明能够演示三棱镜大小不同以及三棱镜在不同深度的水中时对光色散的影响等，但是上述专利存在以下缺陷：1因为三棱镜的特殊结构，夹固装置在使用的过程中很容易使三棱镜从夹固装置上脱落，理由如下：因为三棱镜的前部夹取过程中属于仅接触到前面的一条线，并没有太多夹取的位置，所以在夹取的过程中很容易脱落；2使用范围有限，不能满足于教学的需求，上述专利仅公开了演示三棱镜大小不同以及三棱镜在不同深度的水中时对光色散的影响等，当同等大小三棱镜在不同密度的液体中会是一种什么样的结构，上述专利无法体验，更无法无法体现不同大小的三棱镜在不同密度的液体中的试验结果，达到全面教学的目的，让学生更加全面地了解对光在不同密度的液体中以及不同大小三棱镜的；设备的高度较低，且不好转动，无法满足所有学生同时准确地观察到实验结果。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明提供一种物理光学实验教具，采用的技术方案如下：

物理光学实验教具，包括底座和壳体，底座与壳体通过旋转轴相连接，壳体可以围绕底座旋转，壳体包括侧挡板、底板、顶板、前面板和后面板，侧挡板的下部底板相连接，侧挡板的上部与顶板相连接，壳体通过横隔板、竖隔板I和竖隔板II分隔成六块区域，其特征在于：上部三块区域内从左至右分别设有独立的旋转轴I、旋转轴II和旋转轴III，旋转轴I、旋转轴II和旋转轴III上均设有结构相同的三棱镜装置，三棱镜装置包括圆柱形主体和连接杆，圆柱形主体上沿着圆周等比例设有三个连接杆，连接杆上逆时针方向依次设有三棱镜I、三棱镜II和三棱镜III,三棱镜I的横截面大于三棱镜II的横截面，三棱镜II的横截面大于三棱镜III的横截面,旋转轴I、旋转轴II和旋转轴III上依次设有从动齿轮I、从动齿轮II和从动齿轮III，其中从动齿轮III的半径为R,从动齿轮I的半径为0.6R,从动齿轮II的半径为0.75R,本领域技术人员知晓，圆的周长L＝2πr，因为从动齿轮的半径不同，主动齿轮的半径相同，那么，从动齿轮半径越小，从动齿轮旋转的角度越大，由于从动齿轮I的半径为0.6R,所以当主动齿轮I旋转一周时，从动齿轮I旋转1.666周，由于从动齿轮II的半径为0.75R,所以当主动齿轮II旋转一周时，从动齿轮II旋转1.33周，旋转轴I、旋转轴II和旋转轴III的上部设有旋转轴，旋转轴贯穿上部三个区域，旋转轴上从左至右设有主动齿轮I、主动齿轮II和主动齿轮I,其中主动齿轮I、主动齿轮II和主动齿轮III的半径均为R,主动齿轮I与从动齿轮I相对应且二者之间通过皮带I1相连接，主动齿轮II与从动齿轮II相对应且二者之间通过皮带II相连接，主动齿轮III与从动齿轮III相对应且二者之间通过皮带III相连接，旋转轴的右侧与摇动把手相连接，摇动把手带动旋转轴的旋转，旋转轴带动主动齿轮I、主动齿轮II和主动齿轮III旋转，主动齿轮I、主动齿轮II和主动齿轮III带动从动齿轮I、从动齿轮II和从动齿轮III旋转，从动齿轮I、从动齿轮II和从动齿轮III带动圆柱形主体旋转，下部三块区域的左右两侧分别设有对称电动推杆I和对称的电动推杆II，电动推杆I的上部与活塞I相连接，活塞I与横隔板之间的区域储存液体A，其中液体A的密度大于水的密度且透明无色，电动推杆II的上部与活塞II相连接，活塞II与横隔板之间的区域储存液体B,其中液体B的密度小于水的密度且为透明无色，上部左侧和右侧区域的底部分别设有活动盖板I和活动盖板II，活动盖板I和活动盖板II的下方均设有圆形通孔，圆形通孔与下部区域相连通，上部区域的上部均设有进水孔，进水孔通过水管与水泵相连接，上部区域的底部均设有出水孔，出水孔与出水阀相连接，顶板的下部设有一组LED射灯，LED射灯与三棱镜I之间相垂直，下部中间区域内设有电源支架和PLC电路板支架，电源支架的上部设有电源，PLC电路板支架上设有PLC电路板，电源与PLC电路板相连接，电动推杆I、电动推杆II和LED射灯分别通过线路与PLC电路板相连接，PLC电路板与控制器相连接，下部区域从左至右依次设有检修门I、检修门II和检修门III，检修门I、检修门II和检修门III用于检修。

优选地：为了更好地便于观察，侧挡板、竖隔板I、竖隔板II和前面板的材料均为透明材料。

优选地：检修门I、检修门II和检修门III上均设有把手和暗锁。

优选地：R的大小为2-10cm。

优选地：为了提高使用寿命，圆柱形主体的材料为不锈钢，为了方便控制活动盖板I和活动盖板II，活动盖板I和活动盖板II分别通过拉绳与拉环相连接，拉环通过固定扣固定在壳体的上部。

本发明具有以下技术效果：

可以试验查看相同大小三棱镜在不同密度液体中光的折射效果，还可以查看不同大小三棱镜在相同液体中的折射效果，还可以查看不同大小三棱镜在不同密度液体中光的折射效果，而且整个三棱镜的大小切换非常地方便快捷，仅需要手摇动一圈便可以实现，可以满足学生关于光折射方面的所有实验，适于全面推广和应用。

附图说明

图1为本发明物理光学实验教具的前部结构图I；

图2为本发明物理光学实验教具的侧面结构图I；

图3为本发明物理光学实验教具的前部结构图II；

图4为本发明物理光学实验教具的前部结构图III；

图5为本发明物理光学实验教具的前部结构图IV；

图6为本发明物理光学实验教具的侧面结构图II；

图7为本发明物理光学实验教具的三棱镜装置结构图。

具体实施方式

实施例1

如图1-图7所示

物理光学实验教具，包括底座87和壳体，底座87与壳体通过旋转轴相连接，壳体可以围绕底座87旋转，壳体包括侧挡板1、底板13、顶板3、前面板和后面板，侧挡板1的下部底板13相连接，侧挡板1的上部与顶板3相连接，壳体通过横隔板101、竖隔板I102和竖隔板II103分隔成六块区域，其特征在于：上部三块区域内从左至右分别设有独立的旋转轴I12-1、旋转轴II12-2和旋转轴III12-3，旋转轴I12-1、旋转轴II12-2和旋转轴III12-3上均设有结构相同的三棱镜装置7，三棱镜装置7包括圆柱形主体76和连接杆74，圆柱形主体76上沿着圆周等比例设有三个连接杆74，圆柱形主体76的材料为不锈钢，连接杆74上逆时针方向依次设有三棱镜I71、三棱镜II72和三棱镜III73,三棱镜I71的横截面大于三棱镜II72的横截面，三棱镜II72的横截面大于三棱镜III73的横截面,旋转轴I12-1、旋转轴II12-2和旋转轴III12-3上依次设有从动齿轮I77、从动齿轮II78和从动齿轮III79，其中从动齿轮III79的半径为R,R的大小为2-10cm，从动齿轮I77的半径为0.6R,从动齿轮II78的半径为0.75R,由于圆的周长L＝2πR，因为从动齿轮的半径不同，主动齿轮的半径相同，那么，从动齿轮半径越小，从动齿轮旋转的圈数越大，由于从动齿轮I的半径为0.6R,所以当主动齿轮I旋转一周时，从动齿轮I旋转5/3周，由于从动齿轮II的半径为0.75R,所以当主动齿轮II旋转一周时，从动齿轮II旋转4/3周，由于旋转轴I12-1、旋转轴II12-2和旋转轴III12-3的上部设有旋转轴2，旋转轴2贯穿上部三个区域，旋转轴2上从左至右设有主动齿轮I63、主动齿轮II62和主动齿轮I61,其中主动齿轮I63、主动齿轮II62和主动齿轮III61的半径均为R,主动齿轮I63与从动齿轮I77相对应且二者之间通过皮带I123相连接，主动齿轮II62与从动齿轮II78相对应且二者之间通过皮带II122相连接，主动齿轮III61与从动齿轮III79相对应且二者之间通过皮带III121相连接，旋转轴2的右侧与摇动把手6相连接，摇动把手6带动旋转轴2的旋转，旋转轴2带动主动齿轮I63、主动齿轮II62和主动齿轮III61旋转，主动齿轮I63、主动齿轮II62和主动齿轮III61带动从动齿轮I77、从动齿轮II78和从动齿轮III79旋转，从动齿轮I77、从动齿轮II78和从动齿轮III79带动圆柱形主体76旋转，由于圆柱形主体76上是沿圆周等比例逆时针方向设有三棱镜I71、三棱镜II72和三棱镜III73，当摇动把手顺时针旋转一周时，刚上部区域从左至右最前部的三棱镜大小依次递增的形式排列，下部三块区域的左右两侧分别设有对称电动推杆I85和对称的电动推杆II86，电动推杆I85的上部与活塞I88相连接，活塞I88与横隔板101之间的区域储存液体A，其中液体A的密度大于水的密度且透明无色，液体A可以为盐水，电动推杆II86的上部与活塞II89相连接，活塞II89与横隔板101之间的区域储存液体B,其中液体B的密度小于水的密度且为透明无色，液体B可以为酒精，上部左侧和右侧区域的底部分别设有活动盖板I81和活动盖板II82，活动盖板I81和活动盖板II82的下方均设有圆形通孔，圆形通孔与下部区域相连通，活动盖板I81和活动盖板II82分别通过拉绳与拉环相连接，拉环通过固定扣固定在壳体的上部。上部区域的上部均设有进水孔5，进水孔5通过水管与水泵相连接，上部区域的底部均设有出水孔124，出水孔124与出水阀11相连接，顶板3的下部设有一组LED射灯4，LED射灯4与三棱镜I71之间相垂直，下部中间区域内设有电源支架91和PLC电路板支架93，电源支架91的上部设有电源9，PLC电路板支架93上设有PLC电路板92，电源9与PLC电路板92相连接，电动推杆I85、电动推杆II86和LED射灯4分别通过线路与PLC电路板92相连接，PLC电路板92与控制器10相连接，下部区域从左至右依次设有检修门I14、检修门II16和检修门III15，侧挡板1、竖隔板I102、竖隔板II103和前面板的材料均为透明材料，检修门I14、检修门II16和检修门III15上均设有把手和暗锁。

本发明的工作原理如下：通过控制摇动把手6来实现不同大小三棱镜排列组合的切换，其中初始状的上部区域最前端的三棱镜均为三棱镜I71,具体状态见图2，当需要变换成从小到大的排列方式时，仅需要用手控制摇动把手6顺时针旋转一周便可以实现，具体状态见图5，初始状态在上部三个区域内通过水泵打水漫过三棱镜I71的最高点便可以，然后用手控制摇动把手6顺时针旋转一周，此时三棱镜从左至右的大小呈递增状态排列，此时便可以观察不同大小的三棱镜在相同液体中的折射效果，当需要变换成不同液体相同三棱镜进行观察时，需要用手控制摇动把手6再逆时针旋转一周回归起点，然后再打开出上部左右两侧的出水阀进行放水，待水放完以后，再通过控制器控制电动推杆I85和电动推杆II86同时向上推动各自的活塞，使盐水和酒精分别从活动盖板I81和活动盖板II82下部的圆形通孔推入上部区域至漫过三棱镜I71,此时便可以观察在不同密度液体中光的折射效果并记录下来，最后还可以再继续通过用手控制摇动把手6顺时针旋转一周来观察不同大小的三棱镜在不同密度的液体中的折射效果并记录下来，在实验的过程中可以根据需要向左或右旋转壳体，当所有试验数据试验完毕后，可以用手拉活动盖板I81和活动盖板II82上的拉绳并通过控制电动推杆I85和电动推杆II86向下运动将盐水和酒精收回各自的管道中，最后活动盖板I81和活动盖板II82在重力的作用下盖在其下方的圆形通孔上形成密封。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.物理光学实验教具，包括底座(87)和壳体，底座(87)与壳体通过旋转轴相连接，壳体可以围绕底座(87)旋转，壳体包括侧挡板(1)、底板(13)、顶板(3)、前面板和后面板，侧挡板(1)的下部底板(13)相连接，侧挡板(1)的上部与顶板(3)相连接，壳体通过横隔板(101)、竖隔板I(102)和竖隔板II(103)分隔成六块区域，其特征在于：上部三块区域内从左至右分别设有独立的旋转轴I(12-1)、旋转轴II(12-2)和旋转轴III(12-3)，旋转轴I(12-1)、旋转轴II(12-2)和旋转轴III(12-3)上均设有结构相同的三棱镜装置(7)，三棱镜装置(7)包括圆柱形主体(76)和连接杆(74)，圆柱形主体(76)上沿着圆周等比例设有三个连接杆(74)，连接杆(74)上逆时针方向依次设有三棱镜I(71)、三棱镜II(72)和三棱镜III(73),三棱镜I(71)的横截面大于三棱镜II(72)的横截面，三棱镜II(72)的横截面大于三棱镜III(73)的横截面,旋转轴I(12-1)、旋转轴II(12-2)和旋转轴III(12-3)上依次设有从动齿轮I(77)、从动齿轮II(78)和从动齿轮III(79)，其中从动齿轮III(79)的半径为R,从动齿轮I(77)的半径为0.6R,从动齿轮II(78)的半径为0.75R,旋转轴I(12-1)、旋转轴II(12-2)和旋转轴III(12-3)的上部设有旋转轴(2)，旋转轴(2)贯穿上部三个区域，旋转轴(2)上从左至右设有主动齿轮I(63)、主动齿轮II(62)和主动齿轮I(61),其中主动齿轮I(63)、主动齿轮II(62)和主动齿轮III(61)的半径均为R,主动齿轮I(63)与从动齿轮I(77)相对应且二者之间通过皮带I(123)相连接，主动齿轮II(62)与从动齿轮II(78)相对应且二者之间通过皮带II(122)相连接，主动齿轮III(61)与从动齿轮III(79)相对应且二者之间通过皮带III(121)相连接，旋转轴(2)的右侧与摇动把手(6)相连接，摇动把手(6)带动旋转轴(2)的旋转，旋转轴(2)带动主动齿轮I(63)、主动齿轮II(62)和主动齿轮III(61)旋转，主动齿轮I(63)、主动齿轮II(62)和主动齿轮III(61)带动从动齿轮I(77)、从动齿轮II(78)和从动齿轮III(79)旋转，从动齿轮I(77)、从动齿轮II(78)和从动齿轮III(79)带动圆柱形主体(76)旋转，下部三块区域的左右两侧分别设有对称电动推杆I(85)和对称的电动推杆II(86)，电动推杆I(85)的上部与活塞I(88)相连接，活塞I(88)与横隔板(101)之间的区域储存液体A，其中液体A的密度大于水的密度且透明无色，电动推杆II(86)的上部与活塞II(89)相连接，活塞II(89)与横隔板(101)之间的区域储存液体B,其中液体B的密度小于水的密度且为透明无色，上部左侧和右侧区域的底部分别设有活动盖板I(81)和活动盖板II(82)，活动盖板I(81)和活动盖板II(82)的下方均设有圆形通孔，圆形通孔与下部区域相连通，上部区域的上部均设有进水孔(5)，进水孔(5)通过水管与水泵相连接，上部区域的底部均设有出水孔(124)，出水孔(124)与出水阀(11)相连接，顶板(3)的下部设有一组LED射灯(4)，LED射灯(4)与三棱镜I(71)之间相垂直，下部中间区域内设有电源支架(91)和PLC电路板支架(93)，电源支架(91)的上部设有电源(9)，PLC电路板支架(93)上设有PLC电路板(92)，电源(9)与PLC电路板(92)相连接，电动推杆I(85)、电动推杆II(86)和LED射灯(4)分别通过线路与PLC电路板(92)相连接，PLC电路板(92)与控制器(10)相连接，下部区域从左至右依次设有检修门I(14)、检修门II(16)和检修门III(15)。

2.根据权利要求1所述的物理光学实验教具，其特征在于：所述的侧挡板(1)、竖隔板I(102)、竖隔板II(103)和前面板的材料均为透明材料。

3.根据权利要求1所述的物理光学实验教具，其特征在于：所述的检修门I(14)、检修门II(16)和检修门III(15)上均设有把手和暗锁。

4.根据权利要求1所述的物理光学实验教具，其特征在于：所述的R的大小为2-10cm。

5.根据权利要求1所述的物理光学实验教具，其特征在于：所述的圆柱形主体(76)的材料为不锈钢。

6.根据权利要求1所述的物理光学实验教具，其特征在于：所述的活动盖板I(81)和活动盖板II(82)分别通过拉绳与拉环相连接，拉环通过固定扣固定在壳体的上部。

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