CN207993315U - 一种光传播演示教具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及物理教学工具领域，尤其是一种光传播演示教具。该光传播演示教具，包括玻璃壳体，玻璃壳体内由上至下分为第一腔室和第二腔室，玻璃壳体上设置有进出气体或液体的开口，第二腔室为与玻璃壳体一体成型的水平均质玻璃固体，第一腔室与第二腔室接触端侧壁上设有一圈内凹的镜片卡槽，玻璃壳体顶盖和玻璃壳体左侧或右侧侧壁上设有多个激光入射口，玻璃壳体正面的左右两侧设有卡槽，卡槽内卡接有磁性铁片，磁性铁片上或两条磁性铁片之间吸附有滑动量角机构。本实用新型的一种光传播演示教具，能够同时或分别演示光在固态、液态、气态介质中的直线传播、折射和反射现象，并通过教具直接测量光的入射角、出射角、折射角和反射角。
Description
技术领域
本实用新型涉及物理教学工具领域，尤其是一种光传播演示教具。
背景技术
光的直线传播、光的折射和光的反射是物理课程中的重要学习部分，由于此类光学知识比较抽象，为了便于学生理解，教学过程中通常需要借助光传播演示教具。现有的光传播演示教具功能比较单一，不能在同一演示教具内同时或分别演示光在固态、液态、气态介质中的直线传播、折射和反射现象，并且不能通过教具直接测量光的入射角、出射角、折射角和反射角，因此不能加深学生对光传播知识的理解。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种光传播演示教具，克服前述现有技术中不能在同一演示教具内同时或分别演示光在固态、液态、气态介质中的直线传播、折射和反射现象，并且不能通过教具直接测量光的入射角、出射角、折射角和反射角的不足。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种光传播演示教具，包括玻璃壳体，玻璃壳体内由上至下分为第一腔室和第二腔室，玻璃壳体上设置有进出气体或液体的开口，所述第二腔室为与玻璃壳体一体成型的水平均质玻璃固体，第二腔室构成演示教具的固体介质腔，第一腔室与第二腔室接触端侧壁上设有一圈内凹的镜片卡槽，镜片卡槽用于安装全反镜或半透半反镜，第一腔室用于通入气体或/和液体，构成演示教具的气体或/和液体介质腔，玻璃壳体顶盖和玻璃壳体左侧或右侧侧壁上设有多个激光入射口，玻璃壳体正面的左右两侧设有卡槽，卡槽内卡接有磁性铁片，磁性铁片上或两条磁性铁片之间吸附有滑动量角机构，滑动量角机构用于准确测量光的入射角、出射角、折射角和反射角。
进一步的，所述滑动量角机构包括滑轨，滑动设置于滑轨上的滑动块，通过螺栓固定于滑动块上的光路指向板和通过另一螺栓固定于光路指向板上的量角器。
进一步的，所述量角器为呈180度的弧形板，量角器两端均设有螺栓孔，量角器正面和背面均刻有角度线，量角器正面和背面均可通过螺栓固定于光路指向板上，实现对不同方位光线角度的测量。
进一步的，所述光路指向板由长方形板和位于长方形板末端的针形板构成，长方形板用于使光路指向板与滑动块和量角器固定，针形板用于贴合并指向光传播路线，针形板中心线与量角器零刻线位于同一直线，确保量角器角度测量的准确性。
进一步的，所述激光入射口呈由玻璃壳体外壁向玻璃壳体内壁面积逐渐减小的圆台形内凹结构，内凹结构末端为与激光灯发射端相配合的半球形，便于激光灯在激光入射口的入射角度调整，激光入射口横向长度小于玻璃壳体的玻璃壁厚，防止第一腔室内的气体介质或固体介质外溢。
进一步的，所述第一腔室左侧或右侧侧壁上至少设有两个上下分布的激光入射口，便于在第一腔室内同时通入液体介质和气体介质时同时对这两种介质进行光的直线传播演示。
进一步的，所述镜片卡槽内卡接有四周包覆弹性橡胶圈的镜片，弹性橡胶圈可保护镜片并且便于从镜片卡槽内卡入或取出。
进一步的，所述镜片为全反镜或半透半反镜，全反镜用于观察光的全反射，半透半反镜用于同时观察光的反射和折射。
进一步的，所述玻璃壳体的顶盖活动设置，活动设置便于向镜片卡槽内卡入或取出镜片，同时便于清洁玻璃壳体内壁，顶盖呈与玻璃壳体顶端结构相配合的倒置梯台结构，顶盖上表面设有把手，顶盖四周设有密封橡胶垫，防止演示过程中气体从顶盖四周缝隙溢出。
进一步的，所述开口为外凸结构，开口设置于玻璃壳体背面，开口通过橡胶塞密封。
本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型的一种光传播演示教具，能够同时或分别演示光在固体、液体和气体机制中的直线传播、折射和反射现象；能够通过教具的角度测量机构直观地得到演示过程中的入射角、出射角、反射角和折射角等；角度测量机构设计巧妙，能够简便地移动固定位置，测量不同方位的角度；当入射激光从顶盖的适宜角度射入时可观察到光一次穿过固液气三种介质时的传播规律；结构设计简单、实用，造价低，顶盖可拆卸，便于教具清洁，且不影响教具密封性。
附图说明
图1为本实用新型玻璃壳体主视图；
图2为本实用新型玻璃壳体后视图；
图3为本实用新型玻璃壳体卡入磁性铁片后的主视图；
图4为本实用新型滑动量角机构结构放大图；
图5为本实用新型光传播演示教具正面右侧磁性铁片设置滑动量角机构示意图；
图6为本实用新型光传播演示教具正面两磁性铁片之间设置滑动量角机构示意图；
图7为本实用新型弹性橡胶圈和镜片结构示意放大图；
其中，1玻璃壳体、2第一腔室、3第二腔室、4激光入射口、5镜片卡槽、6磁性铁片、7滑轨、8滑动块、9光路指向板、10量角器、11螺栓、12把手、13、开口、14、弹性橡胶圈、15镜片。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-3所示实施例中，一种光传播演示教具，包括玻璃壳体1，玻璃壳体1内由上至下分为第一腔室2和第二腔室3，玻璃壳体1上设置有进出气体或液体的开口13，开口13为外凸结构，开口13设置于玻璃壳体1背面，开口13通过橡胶塞(图中未示出)密封；所述第二腔室3为与玻璃壳体1一体成型的水平均质玻璃固体，第一腔室2与第二腔室3接触端侧壁上设有一圈内凹的镜片卡槽5，镜片卡槽5内卡接有四周包覆弹性橡胶圈14的镜片15，所述镜片15为全反镜或半透半反镜；玻璃壳体1顶盖16和玻璃壳体1左侧或右侧侧壁上设有多个激光入射口4，激光入射口4呈由玻璃壳体1外壁向玻璃壳体1内壁面积逐渐减小的圆台形内凹结构，内凹结构末端为与激光灯发射端相配合的半球形，激光入射口4横向长度小于玻璃壳体1的玻璃壁厚，第一腔室2左侧设有两个竖直分布的激光入射口4，第二腔室左侧设有一个激光入射口；玻璃壳体1正面的左右两侧设有卡槽，卡槽内卡接有磁性铁片6，磁性铁片6上或两条磁性铁片6之间吸附有滑动量角机构。滑动量角机构包括滑轨7，滑动设置于滑轨7上的滑动块8，通过螺栓11固定于滑动块8上的光路指向板9和通过另一螺栓11固定于光路指向板9上的量角器10。量角器10为呈180度的弧形板，量角器10两端均设有螺栓孔，量角器10正面和背面均刻有角度线。光路指向板9由长方形板和位于长方形板末端的针形板构成，针形板中心线与量角器10零刻线位于同一直线。玻璃壳体1的顶盖16活动设置，顶盖16呈与玻璃壳体1顶端结构相配合的倒置梯台结构，顶盖16上表面设有把手12，顶盖16四周设有密封橡胶垫(图中未示出)。
工作原理：本实用新型的一种光传播演示教具，在第一腔室2内注入液体或/和气体(烟气，下同)，当同时注入液体和气体时，液位线在第一腔室2的两个激光入射口4之间，通过激光灯同时或分别在第一腔室2、第二腔室3左侧的激光入射口4发射激光，调整光线角度即可观察到光在单一介质，两种介质，和三种介质中的直线传播和折射现象；当入射激光从顶盖16的适宜角度射入时可观察到光一次穿过固液气三种介质时的传播规律；在第一腔室2和第二腔室3接触端的镜片卡槽5内放入包覆弹性橡胶圈14的镜片15，当放入的镜片为全反镜使，在第二腔室3的激光入射口4内射入激光，可观察到光在固体介质中的全反射现象，在第一腔室2中注入液体或气体，通过第一腔室2侧壁上的激光入射口4可观察到光在液体或气体中的全反射现象，当镜片15为半透半反镜时，在第一腔室2中注入液体或气体，从第一腔室2或第二腔室1侧壁上的激光入射口4内射入激光，可同时观察到光的折射和反射现象。在光传播演示过程中，可通过改变滑动量角机构的位置，调整滑动量角机构中量角器10的正反得到光的入射角、出射角、折射角和反射角大小，进一步加深学生的理解。
上述具体实施方式仅是本实用新型的具体个案，本实用新型的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本实用新型权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本实用新型的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种光传播演示教具，包括玻璃壳体(1)，玻璃壳体(1)内由上至下分为第一腔室(2)和第二腔室(3)，玻璃壳体(1)上设置有进出气体或液体的开口(13)，其特征在于：所述第二腔室(3)为与玻璃壳体(1)一体成型的水平均质玻璃固体，第一腔室(2)与第二腔室(3)接触端侧壁上设有一圈内凹的镜片卡槽(5)，玻璃壳体(1)顶盖(16)和玻璃壳体(1)左侧或右侧侧壁上设有多个激光入射口(4)，玻璃壳体(1)正面的左右两侧设有卡槽，卡槽内卡接有磁性铁片(6)，磁性铁片(6)上或两条磁性铁片(6)之间吸附有滑动量角机构。
2.如权利要求1所述的一种光传播演示教具，其特征在于：所述滑动量角机构包括滑轨(7)，滑动设置于滑轨(7)上的滑动块(8)，通过螺栓(11)固定于滑动块(8)上的光路指向板(9)和通过另一螺栓(11)固定于光路指向板(9)上的量角器(10)。
3.如权利要求2所述的一种光传播演示教具，其特征在于：所述量角器(10)为呈180度的弧形板，量角器(10)两端均设有螺栓孔，量角器(10)正面和背面均刻有角度线。
4.如权利要求3所述的一种光传播演示教具，其特征在于：所述光路指向板(9)由长方形板和位于长方形板末端的针形板构成，针形板中心线与量角器(10)零刻线位于同一直线。
5.如权利要求1所述的一种光传播演示教具，其特征在于：所述激光入射口(4)呈由玻璃壳体(1)外壁向玻璃壳体(1)内壁面积逐渐减小的圆台形内凹结构，内凹结构末端为与激光灯发射端相配合的半球形，激光入射口(4)横向长度小于玻璃壳体(1)的玻璃壁厚。
6.如权利要求1所述的一种光传播演示教具，其特征在于：所述第一腔室(2)左侧或右侧侧壁上至少设有两个上下分布的激光入射口(4)。
7.如权利要求1所述的一种光传播演示教具，其特征在于：所述镜片卡槽(5)内卡接有四周包覆弹性橡胶圈(14)的镜片(15)。
8.如权利要求7所述的一种光传播演示教具，其特征在于：所述镜片(15)为全反镜或半透半反镜。
9.如权利要求1所述的一种光传播演示教具，其特征在于：所述玻璃壳体(1)的顶盖(16)活动设置，顶盖(16)呈与玻璃壳体(1)顶端结构相配合的倒置梯台结构，顶盖(16)上表面设有把手(12)，顶盖(16)四周设有密封橡胶垫。
10.如权利要求1所述的一种光传播演示教具，其特征在于：所述开口(13)为外凸结构，开口(13)设置于玻璃壳体(1)背面，开口(13)通过橡胶塞密封。
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