CN203026027U

CN203026027U - 移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置

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Publication number: CN203026027U
Application number: CN 201220574027
Authority: CN
Inventors: 曾克夫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-08-11
Filing date: 2012-11-03
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2022-11-03

Abstract

一种移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置，包括移动式半导体激光发射器、与光学实验配套用的光学组具和教具以及亲磁性示教板；所述的移动式半导体激光发射器包括能发射一束光线的半导体激光发射器Ⅰ或/和能发射两束光线的半导体激光发射器Ⅱ；所述的半导体激光发射器Ⅰ和半导体激光发射器Ⅱ以及光学实验配套用的光学组具和教具的底部均安装有磁性底座；所述的亲磁性示教板为能与磁性底座吸附的平板；使用时，移动式半导体激光发射器以及与光学实验配套用的光学组具和教具通过磁性底座吸附在亲磁性示教板上、并可任意移动。可进行包括演示光的直线传播、光反射、光折射、透镜成像规律以及光的干涉、衍射等50多个光学实验。

Description

移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置

技术领域

本实用新型涉及一种教学演示装置，特别是一种供老师教学或学生实验用的光反射折射透镜成像演示组合装置。

背景技术

目前中学实验室中,演示光的反射折射、透镜成像规律演示等所用的氦氖激光器组件801固定在示教板的下端,光线通过出射孔802竖直射向上端固定安装的三块介质膜分束反射镜803上,靠转动反射镜角度调整旋钮804改变出射光线的角度（参见图8）。由于光束出射位置固定，光束位置移动受限，透镜805等光具是通过手柄插入孔806固定的，不能灵活地组成各种光路；且一束光线分成三束后，一条比一条暗淡，实验效果不佳。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置及其用于光反射折射透镜成像演示实验的方法，该装置的光束位置移动不受限制，结构简单、发射出的光束强，可演示光的直线传播、光反射、光折射、透镜成像规律，潜望镜、望远镜、照相机成像原理，光的干涉、衍射等50多个光学实验。

解决上述问题的技术方案是：一种移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置，包括移动式半导体激光发射器、与光学实验配套用的光学组具和教具以及亲磁性示教板；

所述的移动式半导体激光发射器包括能发射一束光线的半导体激光发射器Ⅰ或/和能发射两束光线的半导体激光发射器Ⅱ；所述的半导体激光发射器Ⅰ和半导体激光发射器Ⅱ以及光学实验配套用的光学组具和教具的底部均安装有磁性底座；所述的亲磁性示教板为能与磁性底座吸附的平板；

使用时，移动式半导体激光发射器以及与光学实验配套用的光学组具和教具通过磁性底座吸附在亲磁性示教板上、并可任意移动。

其进一步的技术方案是：移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置，所述的移动式半导体激光发射器Ⅰ包括1个激光发射器主体，该激光发射器主体由壳体，位于壳体内顺次安装在激光电路板上的电池夹和电池、半导体激光管和光斑调整部件以及位于壳体外的激光开关和外接电源插口，套接在壳体前端、其内有柱面镜、前端带有激光发射出口缝孔的光起点调整伸缩头构成，光起点调整伸缩头通过伸缩头调整锁紧螺钉与壳体连接，激光发射器主体通过支撑轴和支撑轴套固定在磁性底座上，支撑轴套上有一高度调整锁紧螺钉。

所述的移动式半导体激光发射器Ⅱ是在所述的移动式半导体激光发射器Ⅰ基础上再增加1个与移动式半导体激光发射器Ⅰ的激光发射器主体结构完全相同的上激光发射器主体构成，两个激光发射器主体之间通过上激光发射器固定架连接，上激光发射器主体的光起点调整伸缩头通过转轴固定在上激光发射器主体固定架上，可以绕转轴转动，并通过上激光发射器主体转动锁紧螺钉和弹簧定位；半导体激光发射器Ⅱ发射的两束光线中的一束光线相对于另一束光线可任意改变出射角度。

所述的配套光学组具和教具包括光学组具反射镜、三棱镜、折射块、透镜、小孔、单双缝、劈尖、牛顿环、偏振器光学组具以及光度盘、水平量尺、垂直量尺、光屏……之中任意一种、两种、叁种……或全部。

相关的另一种技术方案是：一种移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置用于光反射折射透镜成像演示实验的方法，具体做法是：根据实验需要，选择能发射一束光线的半导体激光发射器Ⅰ或/和能发射两束光线的半导体激光发射器Ⅱ，再选择安装有磁性底座的各种光学组具以及教具，放置在亲磁性示教板上，组合进行各种光路教学演示或光路实验；所述的光路教学演示或光路实验包括演示光的直线传播、光反射、光折射、透镜成像规律，潜望镜、望远镜和照相机成像原理，以及光的干涉、衍射等50多个光学实验。

该方法的进一步技术方案是：在教学演示或光路实验前需要进行半导体激光发射器本体的位置、高度、发光光束的角度调整，具体做法是：

A．打开半导体激光发射器电源开关，根据具体的演示实验需要，在亲磁性示教板上摆放半导体激光发射器和各组件；扭松半导体激光发射器高度调整锁紧螺钉，调整半导体激光发射器本体的高度，使之与其他光学组具的位置、角度、高度配合，在亲磁性示教板上得到最清晰的光线径迹后，扭紧高度调整锁紧螺钉；

B．拨动单/双束半导体激光发射器上端的激光发射器本体，可改变光束的方向；

C．扭松半导体激光发射器伸缩头调整锁紧螺钉，调整光起点调整伸缩头位置，可调整出射光线的起点位置，合适后扭紧伸缩头调整锁紧螺钉；

演示时，所述的激光发射器内激光管点光源通过柱面镜而获得扇形光束，该扇形光束从激光发射出口缝孔射出，形成满足光学实验和演示用的光线，在亲磁性示教板上得到清晰的光路径迹, 在光路上放置各种光学组具，就可以做各种光学实验。

由于采取上述结构，本实用新型之移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置及其用于光反射折射透镜成像演示实验的方法具有以下有益效果：

1．半导体激光发射器和各种光具均安装在磁性底座上，可任意移动放置在亲磁性示教板上，组合成各种光路实验；克服了原实验室配置的光学实验装置光源固定，移动受限，光具只能悬挂在示教板的横梁上或固定在示教板中间，不便组合成多种光路实验的缺点。

2. 本实用新型的半导体激光发射器光源具有2种，两种光源均可任意移动放置和调整组合发出不同方向的光线，给各种光学实验提供合适的光源：

本实用新型采用能单独放置且能发射两束光线（其中上面一束光线相对于另一束光线可任意改变出射角度）的半导体激光发射器Ⅱ和单独放置能发射一束光线的半导体激光发射器Ⅰ，可移动放置和调整组合发出不同方向的光线，给各种光学实验提供合适的光源；克服了原实验室配置的光学演示仪由氦氖激光器发出一束光线后分成三束，一束比一束暗淡且不能移动的缺点。

3．自行设计组装的小型磁性底座半导体激光发射器，结构简单、发射出的光束强，光束径迹能清晰地显示在示教板上，并能方便地调节高度与光束径迹起点位置，使其能配合各种不同高度的光具，且具有耗能低，造价低。

4．配套设置的测距、测高量尺，便于读取实验数据。

5. 配套磁性底座的光屏,可任意移动放置在亲磁性示教板上,便于观看光的干涉、衍射现象。

因此，本实用新型之移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置可演示光的直线传播、光反射、光折射、透镜成像规律，潜望镜、望远镜、照相机成像原理，光的干涉、衍射等50多个光学实验。可供老师教学演示用，学生实验以及探索性实验用。

下面结合附图和实施例对本实用新型之移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置及其用于光反射折射透镜成像演示实验的方法的技术特征作进一步说明。

附图说明

图1：本实用新型实施例一之移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置的结构及其安装使用状态参考图（同时包括1个能发射一束光线的半导体激光发射器Ⅰ以及1个能发射两束光线的半导体激光发射器Ⅱ-凸透镜成像规律演示图）；

图2-1～图2-5：能发射一束光线的半导体激光发射器Ⅰ的结构示意图；

图2-1：整体结构示意图；

图2-2～图2-4：光起点调整伸缩头结构示意图：

图2-2：仰视图，图2-3：右视图，图2-4：主视图，

图2-5 ：光起点调整伸缩头立体示意图；

图3-1～图3-2：激光发射器内激光管点光源通过柱面镜而获得扇形光束，该扇形光束从激光发射出口缝孔射出，形成满足光学实验和演示用的光线，在亲磁性示教板上得到清晰的光路径迹原理示意图；

图3-1：立体图，图3-2：主视剖视图；

图4：能发射两束光线的半导体激光发射器Ⅱ的结构示意图；

图5：能发射一束光线的半导体激光发射器Ⅰ的内部结构示意图；

图6：实施例二之移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置的结构及其安装使用状态参考图（测量凸透镜焦距）；

图7：实施例三之移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置的结构及其安装使用状态参考图（平面镜转角和出射光线转角关系的测量演示）；

图8：现有光学演示装置结构以及演示方法示意图。

图1～图7中：

1-单光束激光器Ⅰ,11-激光发射器主体，12-伸缩头调整锁紧螺钉，13-高度调整锁紧螺钉，14a-支撑轴，14b-支撑轴套，15-激光发射器磁性底座，101-壳体，102-激光开关，103-外接电源插口，104-电池夹,105-电池，106-半导体激光管，107-光斑调整部件，108-柱面镜，109-光起点调整伸缩头，110-激光发射出口缝孔，111-激光电路板；

2-双光束激光器Ⅱ，21-上激光发射器主体，22-伸缩头调整锁紧螺钉，23-上激光发射器主体转动锁紧螺钉，24-转轴，25-上激光发射器主体固定架，26-弹簧， 201-壳体，202-激光开关，203-外接电源插口，209-上激光发射器的光起点调整伸缩头，210-激光发射出口缝孔；

3-亲磁性示教板；

4-带磁性底座的直尺；

5-可滑动的测量指针；

6-带磁性底座的凸透镜；

71-光学凸透镜磁性底座，72-直尺的磁性底座，73-光学平面镜磁性底座，8-带磁性底座的光学平面镜，9-带磁性底座的可转动的光度盘。

图8中：

801—氦氖激光器组件，802—激光射出口，803—介质膜分束反射镜，804—反射镜角度调整旋钮，805—透镜，806—光具的手柄插入固定孔。

具体实施方式

一种移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置，该装置该装置包括移动式半导体激光发射器、与光学实验配套用的光学组具和教具以及亲磁性示教板；

所述的移动式半导体激光发射器包括能发射一束光线的半导体激光发射器Ⅰ1或/和能发射两束光线的半导体激光发射器Ⅱ2；所述的半导体激光发射器Ⅰ1和半导体激光发射器Ⅱ2以及光学实验配套用的光学组具和教具的底部均安装有磁性底座；所述的亲磁性示教板为能与磁性底座吸附的平板；

使用时，移动式半导体激光发射器以及与光学实验配套用的光学组具和教具通过磁性底座吸附在亲磁性示教板上、并可任意移动（参见图1、图6、图7）。

如图2-2～图2-5、图5所示，所述的移动式半导体激光发射器Ⅰ1包括1个激光发射器主体11，该激光发射器主体11由壳体101，位于壳体内顺次安装在激光电路板111上的电池夹104和电池105、半导体激光管106和光斑调整部件107以及位于壳体外的激光开关102，外接电源插口103，套接在壳体前端、其内有柱面镜108、前端带有激光发射出口缝孔110的光起点调整伸缩头109构成，光起点调整伸缩头109通过伸缩头调整锁紧螺钉12与壳体101连接，激光发射器主体11通过支撑轴14a和支撑轴套14b固定在磁性底座15上，支撑轴套14b上有一高度调整锁紧螺钉13。

演示时，所述的激光发射器内激光管点光源通过柱面镜108而获得扇形光束，该扇形光束从激光发射出口缝孔110射出，形成满足光学实验和演示用的光线，在亲磁性示教板上得到清晰的光路径迹（参见图3-1～图3-2）。

如图4所示，所述的移动式半导体激光发射器Ⅱ2是在所述的移动式半导体激光发射器Ⅰ1基础上再增加1个与移动式半导体激光发射器Ⅰ1的激光发射器主体11结构完全相同的上激光发射器主体21 构成，两个激光发射器主体11、21之间通过上激光发射器固定架25连接，上激光发射器主体21的光起点调整伸缩头209通过转轴24固定在上激光发射器主体固定架25上，可以绕转轴24转动，并通过上激光发射器主体转动锁紧螺钉23定位；半导体激光发射器Ⅱ发射的两束光线中的一束光线相对于另一束光线可任意改变出射角度。

将本实用新型移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置用于光反射折射透镜成像演示实验的方法的具体做法是：根据实验需要，选择能发射一束光线的半导体激光发射器Ⅰ或/和能发射两束光线的半导体激光发射器Ⅱ，再选择安装有磁性底座的各种光学组具以及教具，放置在亲磁性示教板上，组合进行各种光路教学演示或光路实验；所述的光路教学演示或光路实验包括演示光的直线传播、光反射、光折射、透镜成像规律，潜望镜、望远镜和照相机成像原理，以及光的干涉、衍射等50多个光学实验。

在教学演示或光路实验前需要进行半导体激光发射器本体的位置、高度、发光光束的角度调整，具体做法是：

A．打开半导体激光发射器电源开关，根据具体的演示实验需要，摆放各组件；扭松半导体激光发射器高度调整锁紧螺钉，调整半导体激光发射器本体的高度，使之与其他光学组具的位置、角度、高度配合，在亲磁性示教板上得到最清晰的光线径迹后，扭紧高度调整锁紧螺钉；

B．拨动双束半导体激光发射器上端的激光发射器本体21，可改变光束的方向；

C．扭松半导体激光发射器伸缩头调整锁紧螺钉12或22，调整光起点调整伸缩头109或209位置，可调整出射光线的起点位置，合适后扭紧伸缩头调整锁紧螺钉。

演示时，所述的激光发射器内激光管点光源通过柱面镜108而获得扇形光束，该扇形光束从激光发射出口缝孔110射出，形成满足光学实验和演示用的光线，在亲磁性示教板上得到清晰的光路径迹，在光路上放置各种光学组具，就可以做各种光学实验（参见图3-1～图3-2）。

实施例一：移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置Ⅰ

如图1所示，该装置采用1个能发射一束光线的半导体激光发射器Ⅰ1以及1个能发射两束光线的半导体激光发射器Ⅱ2作为演示光源，通过磁性底座安装在亲磁性示教板3上，

与之配套的光学组具为装有磁性底座71的凸透镜6，在亲磁性示教板3的两边有呈直角安装的带磁性底座72的直尺4，其中一条直尺上有可滑动的测量指针5。该组合演示装置可用于凸透镜成像规律演示。

实施例二：移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置Ⅱ

如图6所示，该装置采用2个能发射一束光线的半导体激光发射器Ⅰ1作为演示光源，通过磁性底座15安装在亲磁性示教板3上，与之配套的光学组具为装有磁性底座71的凸透镜6，在亲磁性示教板3的两边有呈直角安装的带磁性底座72的直尺4，该组合演示装置可用于测量凸透镜焦距演示。

实施例三：移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置Ⅲ

如图7所示，该装置采用1个能发射一束光线的半导体激光发射器Ⅰ1作为演示光源，通过磁性底座15安装在亲磁性示教板3上，与之配套的光学组具为带磁性底座73的平面镜8和带磁性底座的可转动的光度盘9，该演示组合装置Ⅲ用于平面镜转角和出射光线转角关系的测量演示。

上述实施例一～实施例三仅仅是本实用新型之移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置多种组合方式之一，根据演示需要，还可以有多种，此处不再一一列举。

Claims

1.一种移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置，其特征在于：该装置包括移动式半导体激光发射器、与光学实验配套用的光学组具和教具以及亲磁性示教板；

所述的移动式半导体激光发射器包括能发射一束光线的半导体激光发射器Ⅰ（1）或/和能发射两束光线的半导体激光发射器Ⅱ（2）；所述的半导体激光发射器Ⅰ和半导体激光发射器Ⅱ以及光学实验配套用的光学组具和教具的底部均安装有磁性底座；所述的亲磁性示教板为能与磁性底座吸附的平板；

2.根据权利要求1所述的移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置，其特征在于：所述的移动式半导体激光发射器Ⅰ（1）包括1个激光发射器主体（11），该激光发射器主体（11）由壳体（101），位于壳体内顺次安装在激光电路板（111）上的电池夹和电池（104、105）、半导体激光管（106）和光斑调整部件（107）以及位于壳体外的激光开关（102），外接电源插口（103），套接在壳体前端、其内有柱面镜（108）、前端带有激光发射出口缝孔（110）的光起点调整伸缩头（109）构成，光起点调整伸缩头（109）通过伸缩头调整锁紧螺钉（12）与壳体（101）连接，激光发射器主体（11）通过支撑轴（14a）和支撑轴套（14b）固定在磁性底座（15）上，支撑轴套（14b）上有一高度调整锁紧螺钉（13）。

3.根据权利要求2所述的移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置，其特征在于：所述的移动式半导体激光发射器Ⅱ是在所述的移动式半导体激光发射器Ⅰ基础上再增加一个与移动式半导体激光发射器Ⅰ（1）的激光发射器主体（11）结构完全相同的上激光发射器主体（21）构成，两个激光发射器主体（11、21）之间通过上激光发射器固定架（25）连接，上激光发射器主体（21）的光起点调整伸缩头（209）通过转轴（24）固定在上激光发射器主体固定架（25）上，可以绕转轴（24）转动，并通过上激光发射器主体转动锁紧螺钉（23）和弹簧（26）定位；半导体激光发射器Ⅱ发射的两束光线中的一束光线相对于另一束光线可任意改变出射角度。

4.根据权利要求1、2或3所述的移动式激光光反射折射透镜成像演示组合装置，其特征在于：所述的配套光学组具和教具包括光学组具反射镜、三棱镜、折射块、透镜、小孔、单双缝、劈尖、牛顿环、偏振器光学组具以及光度盘、水平量尺、垂直量尺、光屏之中任意一种或几种。