CN114360348B - 一种立体光路实验演示方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种立体光路实验演示方法，包括利用烟雾器向透明箱体内灌入适量烟雾，触发旋转座上竖直平面内的三只第一激光笔，基于丁达尔效应，在空间中观察竖直平面上的凸透镜对光的会聚现象；调速器控制电机驱动旋转座由慢到快旋转，观察光束从线状的会聚到空心锥状光束的会聚效果；调节支架的倾角，改变竖直平面内的三只第一激光笔的平行光源的入射倾角，并触发与第一激光笔相对的透明箱体另一侧设置的第二激光笔，第二激光笔的光束通过凸透镜的主光轴且不同于第一激光笔的光束颜色，以此观察会聚点偏离主光轴的光学现象。本发明实验从平面二维的观察拓展到三维空间，层层递进，探究方法从特殊性到普遍性，演示过程更科学、更完整。

Description

一种立体光路实验演示方法

技术领域

本发明涉及一种物理实验演示方法，并且特别涉及一种立体光路实验演示方法。

背景技术

八年级学生在《光的折射》基础上，学习《科学探究：凸透镜成像》。第一课时要求学生了解透镜的基本知识，它是后面学习透镜成像规律以及透镜在日常生活中应用的基础。然而学生在理解光心、焦点、焦距这几个核心概念以及透镜对光的作用是有一定难度的。由于没有经历基于有效实验的知识建构环节，我们的学习仅能停留在浅层学习机械记忆。尽管教师在课堂上试图通过演示实验建构关于透镜的核心概念，但国内现有的关于凸透镜会聚作用的实验研究存在以下局限：

1.传统的“几条特殊光线会聚法”，光束在竖直平面会聚光路，只停留在特殊情况的研究，探究方法缺乏普遍性意义，显得科学性及完整性不足，导致有些同学常常对“空间中任意平行于凸透镜主光轴的光是否都会会聚在同一点”存在疑问。

2.“太阳光光斑观察法”需要到户外进行，且上课时很多时候没有阳光；尽管有阳光也无法呈现光路，缺乏直观性。此方法只能延伸到课外才能进行，实际多数同学没有去做。

3.“非正射平行光会聚实验”，是中考的考点，这个实验表面上看是简单，但是没有特定暗室及实验专用配件是很难完成的。目前国内教育部《中学理科实验配备目录》没有配套与此相关的实验器材内容，老师只能在黑板画光路图给同学看，停留在理论板演层面，导致有些同学存在“平行光经过凸透镜的会聚点即焦点”的片面认识，表现经常在作业及考试出现错误。

发明内容

针对现有的凸透镜会聚作用实验装置存在以下的问题：(1)“几条特殊光线会聚法”所使用的是线状光源，光现象缺乏空间立体感，观察范围小。(2)“几条特殊光线会聚法”探究方法层面只停留在特殊情况的研究，显得科学性及完整性不足，容易使学生对空间中任意平行于凸透镜主光轴的光是否都有会聚在同一点存疑。(3)“太阳光会聚法”需要阳光充足的户外环境，且上课时又不恰逢有阳光，尽管有阳光，实验无法呈现光路，只能看到光斑，缺乏直观性。(4)“非正射平行光会聚实验”，表面上看是简单，但是没有特定暗室及实验专用配件是很难完成的。目前国内教育部《中学理科实验配备目录》没有配套与此相关的实验器材内容，老师只能在黑板画光路图给同学看，停留在理论板演层面，导致有些同学存在“平行光经过凸透镜的会聚点即焦点”的片面认识，表现经常在作业及考试出现错误。(5)使用白板做光屏，实验需要暗室，对比度差。水雾环境不均匀，光路不稳定,不利于观察。由于没有经历基于有效实验的知识建构环节，学生的学习仅能停留在浅层学习机械记忆。为了解决初中物理凸透镜实验已存在几十年的疑难老问题，经过长时间的实践，逐步研究摸索，设计了一种立体光路实验演示方法。

本发明提出了一种立体光路实验演示方法，包括透明箱体、凸透镜模组、烟雾器、激光模组，凸透镜模组可移动地设置于透明箱体中部，激光模组设置于透明箱体的一侧，透明箱体上设置有通孔，用于连通烟雾器，激光模组包括可调倾角的支架、第一激光笔、电机、旋转座和调速器，多个第一激光笔在旋转座的同一圆周上等间隔平行设置，电机驱动旋转座带动第一激光笔旋转，演示方法包括以下步骤：

S1：利用烟雾器向透明箱体内灌入适量烟雾，触发旋转座上竖直平面内的三只第一激光笔，基于丁达尔效应，在空间中观察竖直平面上的凸透镜对光的会聚现象；

S2：调速器控制电机驱动旋转座由慢到快旋转，观察光束从线状的会聚到空心锥状光束的会聚效果；

S3：调节支架的倾角，改变竖直平面内的三只第一激光笔的平行光源的入射倾角，并触发与第一激光笔相对的透明箱体另一侧设置的第二激光笔，第二激光笔的光束通过凸透镜的主光轴且不同于第一激光笔的光束颜色，以此观察会聚点偏离主光轴的光学现象。

在一些具体的实施例中，还包括利用探照灯替代激光模组，探照灯发出的立体柱状光束射向凸透镜，在另一侧形成了实心锥状的光束。通过探照灯代替激光模组可以演示实心柱状光束到实心锥状光束立体的形成，便于学生理解。

在一些具体的实施例中，在成像端设置有可位移光屏，光屏沿主光轴方向来回位移，以观察光斑大小变化情况。凭借光屏的设置可以观察不同成像距离下的光斑大小变化情况。

在一些具体的实施例中，透明箱体的底部设置有用于测量物距与像距的刻度尺。凭借该设置能够直观的获取物距和像距的大小。

在一些具体的实施例中，步骤S2具体包括：电机驱动旋转座慢转，呈现任意倾角平面下凸透镜对光束的会聚；加快电机转速，利用人眼视觉暂留，多个平行设置的第一激光笔产生空心柱状立体光束，射向凸透镜，在另一侧形成锥状光束。由慢转到快转，实现从线状光源到柱状光源入射的形成过程，使研究更具科学性与普遍性。

在一些具体的实施例中，还包括：利用凹透镜替代凸透镜，重复步骤S1-S3的方法，观察凹透镜的发散现象。通过凹透镜的同等实验内容可以让学生通过比对清楚地了解不同透镜的光学特性。

在一些具体的实施例中，步骤S3中调节支架的倾角具体包括：触发设置于支架一端下方的升降机构，支架沿另一端发生旋转，使得设置于支架上的激光模组倾斜。通过倾角调节可实现平行光斜射凸透镜，以便于学生观察斜射入凸透镜的光束会聚情况。

在一些具体的实施例中，支架倾斜时触发第二激光笔，通过第二激光笔形成经过凸透镜的光心的参考主光轴，重复进行步骤S1-S3的方法。通过第二激光笔模拟凸透镜的主光轴，作为参考能够直观地看出光束斜射入透镜后汇聚于主光轴下方的立体光路。

在一些具体的实施例中，凸透镜模组包括凸透镜和可升降透镜支架，可升降透镜支架可沿着主光轴方向位移。该设置能够便于调节透镜高度及其与光源的距离，确保能够清楚地展示光路。

在一些具体的实施例中，还包括利用探照灯上的非对称发光图样作为发光物体，分别调节发光图样与凸透镜、光屏到凸透镜之间的距离，以使得发光图样在光屏上清晰成像，并获取对应的物距和像距。借助探照灯上的非对称发光图样可以观察光屏上形成的倒影以进一步探究凸透镜成像规律。

本发明针对现有技术中存在的诸多问题，提出如下演示方法：(1)设置转速可调的旋转平行光源，操作演示光束从静态到慢转，到快转，利用人眼的视觉暂留原理，转动增维；或者使用探照灯作为光源，在烟雾环境下，进行观察，均可以呈现立体光路，使得光现象更具立体感。(2)由静态到慢转两个实验过程，静态时展现几条特殊光线汇聚法(特殊性意义)，然后用手拨动轴承，先慢转可旋转平行光源实现任意角度(倾角)平面上的三束光会聚，再通过电机调节转速，由慢转到快转，实现从线状光源到柱状光源入射的形成过程，使研究更具科学性与普遍性。(3)探照灯实现立体视角下的柱状光束会聚，无需到户外，且能呈现出锥状光路。于此同时拓展了光源的范围，使得研究更具科学性与普遍性。(4)设置“旋转激光笔组”倾角调节(俯视/仰视)支架，同时在箱体另一侧设置一把高度可调整的激光笔，用其水平光束对准凸透镜中心，模拟凸透镜的主光轴作参考，实现平行光斜射凸透镜，并且实现了斜射入透镜后会聚于主光轴下方(或上方)的立体光路的可视化，填补了国内实验的空白。(5)基于丁达尔效应，使用烟雾发生器向箱体灌入少量烟雾替代传统暗室，能稳定地展示光路在空间中的传播。箱体底部安装不锈钢转盘，可使箱体360度旋转，方便多角度、全方位展示光路在空间中的传播。

并且具备如下的有益效果：(1)通过转速可控式旋转激光笔组及支架实现立体光路呈现：①以圆设置的旋转中心在其圆周方向预设相等间隔的平行激光笔，电机带动激光笔组。转速可控的技术功能，实现操作演示由静态到慢转两个实验过程，静态时展现几条特殊光线会聚法(特殊性意义)，慢转时呈现任意空间平面(倾角不同平面)下凸透镜对光的会聚作用(过渡作用)。②调节电机转速，由慢转到快转过程，利用人眼视觉暂留，平行激光笔产生空心柱状立体光束，射向透镜，在另一侧形成锥状光束(普遍性意义)。于此同时拓展光源的范围，改用探照灯作为平行光源照射凸透镜，能在烟雾中看到实心柱状光束入射及锥状光束形成。本演示方法从三线光源到旋转平行光束、柱状光束的光源变化，实现从线状的会聚效果到空心锥状光束、实心锥状光束的柱状立体的会聚效果呈现，实现观察凸透镜会聚由平面光路到立体光路的形成过程。探究方法从“特殊性意义”过渡到“普遍性意义”，既科学又完整。(2)在透明箱体灌进烟雾的条件下，设置“旋转激光笔组”倾角调节(俯视/仰视)支架，同时在箱体另一侧设置一把高度可调整的激光笔，用其水平光束对准凸透镜中心，模拟凸透镜的主光轴作参考，实现平行光斜射凸透镜会聚于主光轴下方(或上方)的立体光路的可视化。(3)上述实验过程空间立体观察：通过烟雾发生器向箱体灌入少量烟雾替代传统暗室。箱体底部安装不锈钢转盘，可使箱体360度旋转，方便多角度、全方位展示光路在空间中的传播。(4)可调节无轨式凸透镜支架：可以根据需要调节凸透镜所处高度以及所处位置。(5)实验箱体内在与激光组体相向的另一侧箱壁，贴着一片黑色薄铝片，挡住激光束射出箱体,安全性好。

附图说明

包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。

图1是根据本发明的一个实施例的一种立体光路实验演示方法的流程图；

图2是根据本发明的一个具体的实施例的激光器立体光路实验演示仪的结构示意图；

图3是根据本发明的一个具体的实施例的探照灯立体光路实验演示仪的结构示意图；

图4是根据本发明的一个具体的实施例的利用可旋转激光器组获得的三束光束(线状传统方法)会聚的实验演示效果图；

图5是根据本发明的一个具体的实施例的利用可旋转激光器组获得的旋转光束(线状到空心柱状)会聚的实验效果演示图；

图6是根据本发明的一个具体的实施例的利用探照灯获得的柱状光束(实心柱状)会聚的实验演示效果图；

图7是根据本发明的一个具体的实施例的利用可旋转激光器组和倾角调节支架获得的平行光倾斜入射会聚的实验演示效果图。

具体实施方式

在以下详细描述中，参考附图，该附图形成详细描述的一部分，并且通过其中可实践本发明的说明性具体实施例来示出。对此，参考描述的图的取向来使用方向术语，例如“顶”、“底”、“左”、“右”、“上”、“下”等。因为实施例的部件可被定位于若干不同取向中，为了图示的目的使用方向术语并且方向术语绝非限制。应当理解的是，可以利用其他实施例或可以做出逻辑改变，而不背离本发明的范围。因此以下详细描述不应当在限制的意义上被采用，并且本发明的范围由所附权利要求来限定。

图1示出了根据本发明的一个实施例的一种立体光路实验演示方法的流程图，如图1所示，该演示方法包括以下步骤：

S101：利用烟雾器向透明箱体内灌入适量烟雾，触发旋转座上竖直平面内的三只第一激光笔，基于丁达尔效应，在空间中观察竖直平面上的凸透镜对光的会聚现象。

在具体的实施例中，图2示出了根据本发明的一个具体的实施例的激光器立体光路演示仪，如图2所示，该立体光路实验演示仪包括透明箱体1和旋转盘2，透明箱体1设置于旋转盘2的上方，旋转盘2置于桌面或地面上，可以通过旋转盘2带动透明箱体1旋转进行演示仪的展示。透明箱体1内设置有激光模组3、升降位移台5和凸透镜模组6，升降位移台5设置于激光模组3的支架下方，用于控制激光模组3的倾斜，凸透镜模组6设置于激光模组3的激光光路上，透明箱体1上还设置有调速器4，调速器4用于控制激光模组3的旋转速度。透明箱体1的底部设置有用于测量物距与像距的刻度尺。凭借该设置能够直观的获取物距和像距的大小。

该步骤S101可演示“三线光束会聚”的实验内容，图4示出了根据本发明的一个具体的实施例的利用可旋转激光器组获得的三束光束(线状传统方法)会聚的实验演示效果图，如图4所示，通过往密闭箱体中灌入适量的烟雾，在烟雾环境中，打开竖直平面内的三支激光笔，利用丁达尔效应，在空间中观察竖直平面上凸透镜对光的会聚作用。在此基础上，打开水平平面内的激光笔，发现这几束光也发生偏折。再用手缓慢拨动轴承，改变三束线状光束所在平面的倾角，演示凸透镜对任意倾角的平面内的线状光束均有会聚作用，平行光束经过凸透镜之后均会聚在焦点上，这样演示方法能够提高实验探究方法的“普遍性意义”，解决“对空间中任意平行于凸透镜主光轴的光是否都有会聚在同一点”的学生疑问。

S102：调速器控制电机驱动旋转座由慢到快旋转，观察光束从线状的会聚到空心锥状光束的会聚效果。

在具体的实施例中，步骤S102用于演示“旋转平行光束会聚”的实验内容，图5示出了根据本发明的一个具体的实施例的利用可旋转激光器组获得的旋转光束(线状到空心柱状)会聚的实验效果演示图，如图5所示，通过调速电机控制旋转座先慢转，光在与凸透镜主光轴等距离的任意空间位置均会向内偏折，且偏折的角度相同，呈现出任意空间平面下凸透镜对光的会聚作用。再调快转速，利用人眼视觉暂留，平行激光器产生空心柱状立体光束，射向透镜，在另一侧形成空心锥状光束。本实验装置从三线光源到旋转平行光束、柱状光束的光源变化，实现从线状的会聚效果到空心锥状光束、实心锥状光束的柱状立体的会聚效果呈现，实现观察凸透镜会聚由平面光路到立体光路的形成过程。

在一些具体的实施例中，利用转速可控式旋转激光笔组及支架可以实现立体光路呈现。通过调节电机转速，改变激光笔组转动的快慢，实现演示由静态到动态，由慢转到快转几个过程展示：①先慢转，呈现任意倾角平面下凸透镜对光的会聚作用；②调快转速，利用人眼视觉暂留，平行激光笔产生空心柱状立体光束，射向透镜，在另一侧形成锥状光束。慢转到快转呈现了从三线光源到可调整转速旋转平行光束、到柱状光束的光源变化，实现从线状的会聚效果到空心锥状光束的立体会聚效果，展示凸透镜会聚由平面光路到立体光路的形成过程。解决了“几条特殊光线会聚法”所使用的是线状光源，光现象缺乏空间立体感，观察范围小的问题。在探究方法层面看从特殊到普遍、从二维到立体，更科学性、更完整性，有效回应有些同学对“空间中任意平行于凸透镜主光轴的光是否都有会聚在同一点”的存疑。

S103：调节支架的倾角，改变竖直平面内的三只第一激光笔的平行光源的入射倾角，并触发与第一激光笔相对的透明箱体另一侧设置的第二激光笔，第二激光笔的光束通过凸透镜的主光轴且不同于第一激光笔的光束颜色，以此观察会聚点偏离主光轴的光学现象。触发设置于支架一端下方的升降机构，支架沿另一端发生旋转，使得设置于支架上的激光模组倾斜，该升降机构可与第二激光笔联动，在触发升降机构抬升支架时，向第二激光笔同步发送触发指令，并且向第二激光笔支架以及凸透镜支架上调节机构发送高度调节指令，自动调节第二激光笔与凸透镜的高度，一方面使得升降机构抬升使得第一激光笔所处的支架倾斜后光束还能够完全斜射入凸透镜，另一方面使第二激光笔发出的光束经过凸透镜的光心作为参考主光轴。通过倾角调节可实现平行光斜射凸透镜，以便于学生观察斜射入凸透镜的光束会聚情况。支架倾斜时触发第二激光笔，通过第二激光笔形成经过凸透镜的光心的参考主光轴，重复进行步骤S101-S103的方法。通过第二激光笔模拟凸透镜的主光轴，作为参考能够直观地看出光束斜射入透镜后汇聚于主光轴下方的立体光路。

在具体的实施例中，步骤S103中演示出了“非正射(斜射)平行光会聚”的实验内容，图7示出了根据本发明的一个具体的实施例的利用可旋转激光器组和倾角调节支架获得的平行光倾斜入射会聚的实验演示效果图，如图7所示，调节可支架倾角，进而改变平行光源的入射倾角使平行光不正对着凸透镜入射，解决了传统实验器材无法在光具座上实现改变光源倾角的问题。基于“会聚点偏离主光轴”的实验观察，可以得出结论：只有平行于主光轴的光经过凸透镜才会经过凸透镜的焦点，有效打破“平行光会聚点即焦点”的思维误区。

在一些具体的实施例中，旋转座包括两对平行设置于轴承支架上的轴承，电机支架和两个轴承支架为一体结构，两轴承支架平行设置于电机支架之前，电机设置于电机支架之上，两对轴承分别设置于两轴承支架的半圆结构上，并且通过轴承上盖板上的半圆结构将轴承固定于轴承支架中，两对轴承的内圈分别嵌套有固定座，固定座上开设有多个用于穿过第一激光笔的通孔，多个第一激光笔穿过通孔平行设置于两轴承内的固定座上，电机的转轴与其临近的固定座连接以驱动两固定座同步旋转，凭借两轴承及其上设置的固定座的设置可以使得多个第一激光笔能够平行设置且在旋转时保持稳定，避免单轴承的设置难以保证旋转过程中激光笔平行的问题。具体的，固定座的圆心处设置有一通孔，并且在同一圆周上等间隔平行设置有其他多个通孔，优选的，本发明以圆周上等间隔平行设置8个通孔为例，第一激光笔设置于中心通孔以及8个通孔中相互间隔的4个，在其他实施例中，也可以设置其他的通孔数量用于布设第一激光笔，例如圆周上等间隔平行设置6个通孔等，同样能够实现本发明的技术效果。

在一些具体的实施例中，还可以演示“柱状光束会聚”的实验内容，具体的，如图3示出的根据本发明的一个具体的实施例的探照灯立体光路实验演示仪的结构示意图，将激光模组3替换为探照灯8，并在成像端即凸透镜之后设置一光屏9。图6示出了根据本发明的一个具体的实施例的利用探照灯获得的柱状光束(实心柱状)会聚的实验演示效果图，如图6所示，打开探照灯，模拟凸透镜对太阳光的作用，克服了实验需要户外进行且光照充足的严苛环境条件。光屏自动慢慢远离或靠近凸透镜，观察光屏上的光斑大小变化，初步感知凸透镜的会聚作用。再往箱体中通入烟雾，利用丁达尔效应，呈现出光的传播路径。探照灯发出的立体柱状光束射向凸透镜，在另一侧形成了实心锥状的光束。箱体下方的不锈钢转盘可以实现箱体的多角度观察凸透镜对光的会聚作用。

除了上述演示内容之外，本发明还可以扩展如下实验内容的演示：

1.“光心模型概念建立”实验内容演示：在凸透镜对光的会聚作用实验的基础上，发现：经过主光轴的光不发生偏折，仍沿直线传播。还存在其他光经过透镜后沿直线传播的特殊情况吗？用多支激光笔从空间各方向同时射出光，调节入射方向，寻找光经过透镜后仍沿直线传播的情况。最终发现光路都交于同一点的事实，即透镜的光心。提高对光心模型的认识。

2.“焦点与焦距概念建立”实验内容演示：在凸透镜对光的会聚作用实验的基础上，还观察到不论是使用激光器组还是探照灯作为光源的实验中，对于同一个透镜，光束偏折后，均会在凸透镜的另一侧形成了锥状的光束，锥状体的顶点位置稳定不变。该点即凸透镜的焦点。换用厚薄不同的凸透镜重复实验，发现平行与主光轴的光经过凸透镜仍会会聚与一点，但距离透镜光心的距离不同，即焦距不同。

3.“凹透镜的发散作用”实验内容演示：将凸透镜换成凹透镜，使用激光器组及探照灯发射柱状光束发射的平行光，按照上述操作进行实验观察、对比，认识凹透镜的发散作用。

4.“探究凸透镜成像规律”实验内容演示：固定凸透镜的位置。选用探照灯侧面的非对称发光图样(如枫叶状图案)作为发光物体，具体是基于探照灯侧面设有发射红光的光源功能，我们采用薄纸皮(考试纸皮垫板)剪与刻尺寸4cm×5cm大小的枫叶形状图案，该图案镶于纸皮中，然后将该图案遮于探照灯侧面红色光源作为发光图案物体，另一侧有一块亚克力板制作的光屏，光屏表面贴一层白色薄铝片，研究物距以及透镜焦距对发光图案物体的成像情况的影响。先把发光图案物体放在距凸透镜较远的地方，调整光屏到凸透镜的距离，使红色枫叶图案在光屏上成清晰的实像。观察实像的大小和正倒立情况，测出物距和像距。再把发光物体向凸透镜移近几厘米，放好后重复以上操作，观察成像的情况并测量物距和像距。继续向凸透镜移动发光物体并调整光屏，如无法在光屏上找到清晰的像，则用眼睛在光屏的一侧进行观察成像情况。然后换用焦距不同的透镜，重复以上操作。将实验获得的多组数据进行整理总结得出规律。

在一些具体的实施例中，在第一激光笔的照射方向的透明箱体1的另一侧箱壁上贴覆有黑色薄铝片，用于防止激光笔透过透明箱体1的箱壁照射到观察者，保证使用安全。

本发明的演示仪分别采用激光笔转动增维形成的旋转光束(空心柱状光束)和探照灯发射的实心柱状光束射向透镜，实现了光经过透镜后形成的锥体状光路的360°全方位、三维立体观测。解决了国内同类实验只能在二维平面内进行实验、可视性差等问题。同时制作可改变平行光源倾角的装置及设置模拟凸透镜的主光轴参考参考光束，立体展示平行光束非正射(斜射)入凸透镜的会聚情况，填补了国内实验的空白。调节旋转平行光的转速，由慢转到快转，实现实验过程从特殊性意义到普遍性意义，从本质到变式，探究方法更科学更完整。四个实验过渡自然，符合认知特点，促进同学思维层次提升，助推学生突破学习难点。

显然，本领域技术人员在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以作出对本发明的实施例的各种修改和改变。以该方式，如果这些修改和改变处于本发明的权利要求及其等同形式的范围内，则本发明还旨在涵盖这些修改和改变。词语“包括”不排除未在权利要求中列出的其它元件或步骤的存在。某些措施记载在相互不同的从属权利要求中的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于获利。权利要求中的任何附图标记不应当被认为限制范围。

Claims (7)

1.一种立体光路实验演示方法，其特征在于，包括透明箱体、凸透镜模组、烟雾器、激光模组，所述凸透镜模组可移动地设置于所述透明箱体中部，所述激光模组设置于所述透明箱体的一侧，所述透明箱体上设置有通孔，用于连通所述烟雾器，所述激光模组包括可调倾角的支架、第一激光笔、电机、旋转座和调速器，多个所述第一激光笔在所述旋转座的同一圆周上等间隔平行设置，所述电机驱动所述旋转座带动所述第一激光笔旋转，所述演示方法包括以下步骤：

S1：利用所述烟雾器向所述透明箱体内灌入适量烟雾，触发所述旋转座上竖直平面内的三只所述第一激光笔，基于丁达尔效应，在空间中观察竖直平面上的凸透镜对光的会聚现象；

S2：所述调速器控制所述电机驱动所述旋转座由慢到快旋转，观察光束从线状的会聚到空心锥状光束的会聚效果；

S3：调节所述支架的倾角，改变所述竖直平面内的三只所述第一激光笔的平行光源的入射倾角，并触发与所述第一激光笔相对的所述透明箱体另一侧设置的第二激光笔，所述第二激光笔的光束通过所述凸透镜的主光轴且不同于所述第一激光笔的光束颜色，以此观察会聚点偏离主光轴的光学现象；

所述步骤S2具体包括：所述电机驱动所述旋转座慢转，呈现任意倾角平面下所述凸透镜对光束的会聚；加快所述电机转速，利用人眼视觉暂留，多个平行设置的所述第一激光笔产生空心柱状立体光束，射向所述凸透镜，在另一侧形成锥状光束；

所述步骤S3中调节所述支架的倾角具体包括：触发设置于所述支架一端下方的升降机构，所述支架沿另一端发生旋转，使得设置于所述支架上的激光模组倾斜，所述支架倾斜时触发所述第二激光笔，通过所述第二激光笔形成经过所述凸透镜的光心的参考主光轴，重复进行步骤S1-S3的方法。

2.根据权利要求1所述的立体光路实验演示方法，其特征在于，还包括利用探照灯替代所述激光模组，所述探照灯发出的立体柱状光束射向所述凸透镜，在另一侧形成了实心锥状的光束。

3.根据权利要求2所述的立体光路实验演示方法，其特征在于，在成像端设置有可位移光屏，所述光屏沿主光轴方向来回位移，以观察光斑大小变化情况。

4.根据权利要求3所述的立体光路实验演示方法，其特征在于，所述透明箱体的底部设置有用于测量物距与像距的刻度尺。

5.根据权利要求1所述的立体光路实验演示方法，其特征在于，还包括：利用凹透镜替代所述凸透镜，重复所述步骤S1-S3的方法，观察凹透镜的发散现象。

6.根据权利要求3所述的立体光路实验演示方法，其特征在于，所述凸透镜模组包括凸透镜和可升降透镜支架，所述可升降透镜支架可沿着主光轴方向位移。

7.根据权利要求6所述的立体光路实验演示方法，其特征在于，还包括利用所述探照灯上的非对称发光图样作为发光物体，分别调节所述发光图样与所述凸透镜、所述光屏到所述凸透镜之间的距离，以使得所述发光图样在所述光屏上清晰成像，并获取对应的物距和像距。