CN204010468U - 光的反射定律实验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出的一种光的反射定律实验仪，它主要由实验机箱、雾化发生器、半球形透光壳体、平面镜、圆弧形导轨和配装于圆弧形导轨上的夹笔座、激光笔构成，其结构特点是：在实验机箱上安装一个圆弧形导轨与半球形透光壳体构成夹笔座滑移的同心圆弧结构，夹笔座沿圆弧形导轨滑移至任意位置都能确保激光笔射出的光线对准球心位置，它能清晰演示“光的反射”现象并由纬度标识线直接读取“入射角”和“反射角”的数值，特别是将雾化发生器产生的烟雾导入半球形透光壳体内，能更加清晰地突显光线行进的光路轨迹，增强实验演示的可观察性，它具有结构简捷、操作方便、演示观察性强、实验数据准确、教学效果好的优点，有极佳的推广应用前景。

Description

光的反射定律实验仪

技术领域

本实用新型涉及光学实验仪器，属于教学用具的技术领域，具体地说是它是一种光的反射定律实验仪，特别适合在中学物理课堂上作教学实验使用，它能清晰地演示光的反射现象。

背景技术

据调查了解，在中学物理教学中，对于“光的反射定律”这一单元普遍采用的教学方法是：首先让同学们通过实验观察“光的反射现象”，然后再进一步讲解“光的反射定律”，这在长期教学实践中已被众多老师认为是一种“从现象到本质由浅入深”的最佳教学方式。老师在课堂上大都是按如下方法进行演示实验的：在长方形纸板的表面画上法线N并用橡皮泥将其竖直固定于平面镜上，将纸板上的法线N与平面镜的垂足点记为“入射点O”，再用激光笔紧贴纸板表面并对准“入射点O”射出一束光线，即可观察到如下光学现象：激光笔发射出的光线在空气介质中是沿直线前进的，当光线行进至“入射点O”（即：平面镜与空气两个不同介质的介面）时，就会在纸板表面显现出“有一部份光线被反射回空气介质中”的“光的反射”现象。将入射光线与法线N的夹角记为“入射角α”，反射光线与法线N的夹角记为“反射角β”。老师可通过移动激光笔的位置来改变“入射角α”的大小，我们可观察到：“反射角β”将随着“入射角α”的变化而变化。还可用量角器分别测量“反射角β”和“入射角α”并进行对比时，即可得出：“反射角β”与“入射角α”相等的结论。如果沿法线N折弯纸板后，就观察不到上述“光的反射”现象了。至此，老师可根据实验演示的光学现象启发同学们归纳出如下“光的反射定律”：当光线从一种介质射到另一种介质表面时，一部分光线会反射回原来的介质中，反射光线、入射光线是分居于法线两侧且与法线在同一平面内，“反射角β”与“入射角α”相等，可进一步简化为：“法线居中、三线共面、两角相等”的结论。客观地说，这种“光的反射”实验教具对培养同学们的学习兴趣和理解能力还是有一定作用的。但是，我们也无需讳言，上述“光的反射”实验教具在实际教学中也存在一些使用缺陷，其主要表现为：1. 用橡皮泥在平面镜上固定长方形纸板的稳定性能较差会导致纸板竖直度的误差较大，如果竖直度误差过大时会严重影响实验演示的可观察性；2.在实验演示过程中，只有激光笔紧贴纸板表面且对准“入射点O”射出光线时才能观察到“光的反射”现象，在教学实验时操作难度较大、不易准确掌握，有时也会出现观察不到“反射现象”的尴尬局面而影响同学们的学习兴趣；3.测量“反射角β”和“入射角α”的操作较为麻烦并且测量的准确性较差，这会影响物理实验的教学效果。这是众多物理老师和教具生产企业一直都希望解决的一个技术性课题，本实用新型就是想要解决这个问题。

发明内容

本实用新型的目的旨在克服现有技术存在的上述不足之处而提出一种全新结构的光的反射定律实验仪。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来实现的：

一种光的反射定律实验仪，它包括实验机箱、平面镜和配装于夹笔座的激光笔，其特征在于：在实验机箱上安装有圆弧形导轨和刻制有一组纬度标识线的半球形透光壳体，所述的平面镜配装于半球形透光壳体的球心位置，夹笔座滑配于圆弧形导轨上。本实用新型的结构特点是：在实验机箱上固定安装与半球形透光壳体同心的圆弧形导轨并在圆弧形导轨上滑配夹笔座，滑配安装夹笔座的技术要求是：使夹笔座既可沿圆弧形导轨进行滑移，又能在停止滑移时凭借摩擦力停留于任意位置。在进行实验操作时，打开激光笔的激光开关后，可用手推动夹笔座沿圆弧形导轨进行滑移或者将其停留于圆弧形导轨上的任意位置，都能使激光笔射出的光线始终保持对准半球形透光壳体的球心位置，即可完美清晰地演示出“光的反射”现象：激光笔射出的光线在某一纬度标识线位置进入半球形透光壳体后即为“入射光线”，这束“入射光线”在半球形透光壳体内的空气介质中沿直线行进至位于半球形透光壳体球心位置的平面镜时，有一部分光线被平面镜反射回空气介质中即为“反射光线”。我们从半球形透光壳体表面刻制的纬度标识线可直接读出“入射角α”和“反射角β”的数值，还可将夹笔座沿圆弧形导轨滑移至不同位置进行多组实验，均可由纬度标识线直接读出“入射角α”和“反射角β”的数值，将其进行逐一对比后，即可得出：“反射角β”与“入射角α”相等的结论。

为更好地实现本实用新型的发明目的，它还有如下技术特征：

在实验机箱内配装有雾化发生器，雾化发生器的出雾管伸入半球形透光壳体内。可将雾化发生器产生的烟雾导入弥漫于半球形透光壳体内，它能非常清晰直观地突显入射光线和反射光线在半球形透光壳体内行进的光路轨迹，对进一步改善实验演示观察性能、培养学生的学习兴趣进而提高物理教学质量水平都有非常明显的效果。

在圆弧形导轨顶部设置有与半球形透光壳体极孔相适配的定位柱。这种结构设计对半球形透光壳体具有很好的限位定位作用，确保圆弧形导轨与半球形透光壳体之间具有极高的同心度，无论夹笔座沿着圆弧形导轨滑移至任意位置时，都能确保激光笔对准半球形透光壳体的球心位置，即是说激光笔射出的光线是始终对准“入射点O”的，它对进一步增强教育学实验演示的观察效果也有一定作用。

在实验机箱上箱面设置有与半球形透光壳体底圆相适配的圆台定位结构。这种结构设计对半球形透光壳体有很好的限位作用，它能有效阻挡半球形透光壳体在实验机箱上箱面出现滑移，对防止半球形透光壳体发生脱落损坏的设备事故也有一定作用。

在圆弧形导轨上设置有滑槽，所述的夹笔座滑配于圆弧形导轨的滑槽内。这种结构设计可利用滑槽对夹笔座形成定位作用，确保激光笔在滑移过程中对准半球形透光壳体球心位置的准确度，它对进一步改善实验演示的观察效果也有一定作用。

本实用新型具有如下突出的优点：

本实用新型首创了一种由圆弧形导轨与半球形透光壳体构成夹笔座滑移的同心圆弧结构，无论夹笔座是沿圆弧形导轨进行滑移或者是停留于沿圆弧形导轨上任意位置时都能使激光笔射出的光线对准半球形透光壳体球心位置，它能清晰地演示“光的反射”现象并可从纬度标识线直接读出“入射角α”和“反射角β”的数值，特别是在实验机箱内增设雾化发生器，可将烟雾导入并使其弥漫于半球形透光壳体内，可更加清晰地突出显现“入射光线”和“反射光线”在半球形透光壳体内行进的光路轨迹，它对改善实验演示的可观察性能有非常明显的效果。本实用新型具有结构简捷、生产成本低、操作使用方便、演示观察性强、实验数据准确、教学效果好的突出优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图，也作摘要附图。

图2是图1的俯视图，展示在实验机箱上安装圆弧形导轨和半球形透光壳体的位置结构示意图。

附图中的标记说明：

1为实验机箱，2为圆弧形导轨，3为夹笔座，4为激光开关，5为激光笔，6为定位柱，7为纬度标识线，8为半球形透光壳体，9为入射光线，10为出雾管，11为平面镜，12为雾化发生器，13为反射光线，14为圆台定位结构，15为电源开关，16为电源插座，17为滑槽。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的实施例：

一种光的反射定律实验仪，它主要由实验机箱1、安装于实验机箱1的雾化发生器12、半球形透光壳体8、平面镜11、圆弧形导轨2和配装于圆弧形导轨2上的夹笔座3、激光笔5构成，所述的激光笔5固定安装于夹笔座3上，夹笔座3是滑配于圆弧形导轨2的滑槽17内，滑配组装的技术要求是：能使夹笔座3既可沿圆弧形导轨2轻松滑移又能在停止滑移时凭借摩擦力停留于任意位置。半球形透光壳体8是选用透光的塑料或玻璃材料制成并在表面刻制一组纬度标识线7，所述一组纬度标识线7是以半球形透光壳体8的顶端极点为0⁰、底圆为90⁰进行标记的。在实验机箱1上安装有电源插座16和电源开关15，在上箱面设置有与半球形透光壳体8内底圆相适配的圆台定位结构14，安装时，将半球形透光壳体8的底圆卡装于实验机箱1上箱面的圆台定位结构14位置，再将圆弧形导轨2顶部设置的定位柱6插配于半球形透光壳体8顶端极孔内具有很好的定位作用，圆弧形导轨2是用螺钉安装于实验机箱1上箱面并与半球形透光壳体8形成滑移夹笔座3的同心圆弧结构。将平面镜11固定配装于实验机箱1上箱面并位于半球形透光壳体8的球心位置，所述的雾化发生器12是固定安装于实验机箱1内，再将出雾管10穿过实验机箱1上箱板伸入半球形透光壳体8内即可。它是按如下方式进行实验操作的：首先将市电插头插入电源插座16，打开电源开关15使雾化发生器12通电工作，由出雾管10将雾化发生器12产生的烟雾导入弥漫于半球形透光壳体8内。打开激光笔5的激光开关4后即可发射出激光束光线，实验老师用手推动夹笔座3沿圆弧形导轨2滑移或者将其停留于圆弧形导轨2上任意位置时，激光笔5射出的光线都是对准半球形透光壳体8球心位置的。例如：激光笔5发射的光线从60⁰纬度标识线的位置射入半球形透光壳体8后，这束“入射光线9”在半球形透光壳体8内的空气介质中是沿直线行进的，当“入射光线9”行进至位于半球形透光壳体8球心位置的平面镜11时，我们会清晰地看到：有一部分光线被平面镜11反射回空气介质中即形成“反射光线13”，这束“反射光线13”行进至半球形透光壳体8壁面的位置也恰好是60⁰纬度标识线的位置。老师还可将夹笔座3沿着圆弧形导轨2滑移至30⁰纬度标识线位置或其其它位置进行多组实验，我们都可从半球形透光壳体8上刻制的纬度标识线7直接读出“入射角α”和“反射角β”数值，将其进行逐一对比后，即可验证得出：“反射角β”与“入射角α”相等的结论。至此，即可完美地实现本实用新型清晰演示“光的反射”现象和实验验证“光的反射定律”的发明目的。

Claims (5)

1.一种光的反射定律实验仪，它包括实验机箱（1）、平面镜（11）和配装于夹笔座（3）的激光笔（5），其特征在于：在实验机箱（1）上安装有圆弧形导轨（2）和刻制有一组纬度标识线（7）的半球形透光壳体（8），所述的平面镜（11）配装于半球形透光壳体（8）的球心位置，夹笔座（3）滑配于圆弧形导轨（2）上。

2.根据权利要求1所述光的反射定律实验仪，其特征在于：在实验机箱（1）内配装有雾化发生器（12），雾化发生器（12）的出雾管（10）伸入半球形透光壳体（8）内。

3.根据权利要求1或2所述光的反射定律实验仪，其特征在于：在圆弧形导轨（2）顶部设置有与半球形透光壳体（8）极孔相适配的定位柱（6）。

4.根据权利要求1或2所述光的反射定律实验仪，其特征在于：在实验机箱（1）上箱面设置有与半球形透光壳体（8）底圆相适配的圆台定位结构（14）。

5.根据权利要求1或2所述光的反射定律实验仪，其特征在于：在圆弧形导轨（2）上设置有滑槽（17），所述的夹笔座（3）滑配于圆弧形导轨（2）的滑槽（17）内。