CN203149970U - 基于单位圆法光的折射定律探究仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于单位圆法光的折射定律探究仪，包括一底板，所述底板上设有一刻度圆盘，该刻度圆盘上设有一半圆形的折射体，该折射体的圆心与所述刻度圆盘的圆心重合，所述刻度圆盘上设有一直线滑槽，该直线滑槽上设有两根可上下移动的刻度尺，两刻度尺分别位于所述折射体的两侧，所述底板上还设有一以刻度圆盘的圆心为圆心的弧形槽，该弧形槽内设有可来回滑动且始终指向弧形槽圆心的激光笔。本实用新型将角度的正弦比值巧妙地转换为长度比值，使得实验结论更直观的展现，方便学生通过自主探究去总结光的折射规律，操作简单，现象明显，结论直观，误差小，方便教师演示或学生分组探究。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种探究光的折射现象的教学仪器，尤其是能直观地演示光的折射定律，并准确的测量介质的折射率。
背景技术
目前，公知的研究折射定律的实验仪器，都是要求测量入射角和折射角，然后通过计算其正弦值之比来验证光的折射定律，这样做费时费力，而且精确度不够高，不利于教学使用。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种基于单位圆法光的折射定律探究仪，用长度测量代替角度测量和正弦值计算，能方便快速的验证光的折射定律。
本实用新型所采用的技术方案是：一种基于单位圆法光的折射定律探究仪，包括一底板，所述底板上设有一刻度圆盘，该刻度圆盘上设有一半圆形的折射体，该折射体的圆心与所述刻度圆盘的圆心重合，所述刻度圆盘上设有一直线滑槽，该直线滑槽上设有两根可上下移动的刻度尺，两刻度尺分别位于所述折射体的两侧，所述底板上还设有一以刻度圆盘的圆心为圆心的弧形槽，该弧形槽内设有可来回滑动且始终指向弧形槽圆心的激光笔。
作为优选，所述直线滑槽与所述刻度圆盘的竖直直径重合。
作为优选，所述底板为与所述刻度圆盘同心的圆形结构。
作为优选，所述底板下方设有一底座。
作为优选，所述折射体为一玻璃砖。
作为优选，所述折射体为一盛水盒。
作为优选，所述刻度尺为方形尺，其侧面设置有刻度层。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型将角度的正弦比值巧妙地转换为长度比值。使得实验结论更直观的展现，方便学生通过自主探究去总结光的折射规律，操作简单，现象明显，结论直观，误差小，方便教师演示或学生分组探究。本仪器设计巧妙，成本低廉，容易制作，使用方便，适合各级各类中学使用，既可以用于教师演示，也可以让学生利用这个仪器进行自主探究，具有一定的推广价值。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：1、底板；2、刻度圆盘；3、折射体；4、直线滑槽；5、刻度尺；6、弧形槽；7、激光笔；8、底座。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，一种基于单位圆法光的折射定律探究仪，包括一底板1，所述底板1上设有一刻度圆盘2，所述底板1为与所述刻度圆盘2同心的圆形结构，在底板1下方设有一底座8，所述刻度圆盘2上设有一半圆形的折射体3，该折射体3的圆心与所述刻度圆盘2的圆心重合，所述刻度圆盘2上设有一直线滑槽4，所述直线滑槽4与所述刻度圆盘2的竖直直径重合，该直线滑槽4上设有两根可上下移动的刻度尺5，所述刻度尺5为方形尺，其侧面设置有刻度层，便于读数，两刻度尺5分别位于所述折射体3的两侧，所述底板1上还设有一以刻度圆盘2的圆心为圆心的弧形槽6，该弧形槽6内设有可来回滑动且始终指向弧形槽6圆心的激光笔7。
本实用新型的原理如下：当光在两介质中传播时，发生折射现象，其入射角的正弦值和折射角的正弦值之比保持不变。如果我们以入射光线和反射光线以及介质界面三者的交点O为圆心，以某一长度R为半径画一个圆，我们称该圆为以R为单位的单位圆，该圆与入射光线交于A点，过A点做法线的垂线段，交法线于B点；同样，该圆与折射光线交于C点，过C点做法线的垂线段，交法线于D点。则AB与CD长度之比就是入射角正弦值与折射角正弦值之比。这种方法就是"单位圆"法测介质折射率的方法。本实验仪器就是基于这个原理，制作而成的，利用刻度尺5直接测量AB和CD长度，通过分析入射光入射角改变时，AB和CD长度变化来研究折射定律。
所述折射体3可以是一玻璃砖，也可以是一盛水盒。
下面，通过四个基本实验，来说明该仪器的使用方法。
实验一：探究光的反射定律
1、把玻璃砖换成平面镜。
2、调整激光笔7角度，打开激光笔7，观察入射光线与反射光线，入射角与反射角的关系。
3、改变激光笔7角度，重复步骤2。
容易得出结论：入射光线与反射光线分居法线两侧，反射角随入射角增大而增大，反射角等于入射角。
实验二：探究光的折射定律
1、安装好玻璃砖。
2、调整激光笔7角度，打开激光笔7，使得激光从空气射入玻璃砖，观察入射光线与折射光线，入射角与折射角的关系。
3、改变激光笔7角度，重复步骤2。
容易得出结论：入射光线与折射光线分居法线两侧，折射角随入射角增大而增大，但是折射角小于入射角，折射角与入射角不成正比。进一步研究：
4、移动刻度尺5，测量出入射光线与圆周交点到法线的距离s1,折射光线与圆周交点到法线的距离s2。
5、改变入射光线角度，重复步骤4。
容易得出结论：s1与s2的比值是一个常数。即入射角的正弦余折射角的正弦成正比。
实验三：测量介质的折射率
按照实验二的方法，求出s1与s2的比值，就是介质的折射率。把玻璃砖换成可以装水的半圆形盛水盒，改变液体，比如酒精，测量不同介质折射率，容易得出结论：折射率跟介质的性质有关。
实验四：全反射规律的探究
1、调整激光笔7角度，打开激光笔7，使得激光从液体射入空气，观察反射光线与折射光线。
2、改变激光笔7角度，重复步骤2，观察反射光线与折射光线的变化情况。
容易发现：当随着入射角的增大，折射光线越来越弱，反射光线越来越强；当入射角达到某个特定值以后，折射光线消失，反射光线最强。
3、调整激光笔7角度，打开激光笔7，使得激光从空气射入液体，观察反射光线与折射光线。
4、改变激光笔7角度，重复步骤4，观察反射光线与折射光线的变化情况。
容易得出结论：当随着入射角的增大，折射光线越来越弱，反射光线越来越强；但是观察不到全反射现象。说明要发生全反射，光必须由光密介质进入光疏介质。
本仪器已经在教学中使用，效果良好。
本实用新型将角度的正弦比值巧妙地转换为长度比值。使得实验结论更直观的展现，方便学生通过自主探究去总结光的折射规律，操作简单，现象明显，结论直观，误差小，方便教师演示或学生分组探究。本仪器设计巧妙，成本低廉，容易制作，使用方便，适合各级各类中学使用，既可以用于教师演示，也可以让学生利用这个仪器进行自主探究，具有一定的推广价值。
以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能以此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型专利涵盖的范围内。
Claims (7)
1.一种基于单位圆法光的折射定律探究仪，其特征在于：包括一底板（1），所述底板（1）上设有一刻度圆盘（2），该刻度圆盘（2）上设有一半圆形的折射体（3），该折射体（3）的圆心与所述刻度圆盘（2）的圆心重合，所述刻度圆盘（2）上设有一直线滑槽（4），该直线滑槽（4）上设有两根可上下移动的刻度尺（5），两刻度尺（5）分别位于所述折射体（3）的两侧，所述底板（1）上还设有一以刻度圆盘（2）的圆心为圆心的弧形槽（6），该弧形槽（6）内设有可来回滑动且始终指向弧形槽（6）圆心的激光笔（7）。
2.根据权利要求1所述的基于单位圆法光的折射定律探究仪，其特征在于：所述直线滑槽（4）与所述刻度圆盘（2）的竖直直径重合。
3.根据权利要求1所述的基于单位圆法光的折射定律探究仪，其特征在于：所述底板（1）为与所述刻度圆盘（2）同心的圆形结构。
4.根据权利要求1所述的基于单位圆法光的折射定律探究仪，其特征在于：所述底板（1）下方设有一底座（8）。
5.根据权利要求1所述的基于单位圆法光的折射定律探究仪，其特征在于：所述折射体（3）为一玻璃砖。
6.根据权利要求1所述的基于单位圆法光的折射定律探究仪，其特征在于：所述折射体（3）为一盛水盒。
7.根据权利要求1所述的基于单位圆法光的折射定律探究仪，其特征在于：所述刻度尺（5）为方形尺，其侧面设置有刻度层。
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