CN211427679U - 一种光学成像教学仪器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光学成像教学仪器，包括支撑架、成像屏、物相屏和凸透镜，所述支撑架设置为工字型，所述成像屏设置在支撑架的中部，且成像屏与支撑架滑动连接，本实用新型通过对传统的光学成像实验原理加以研究，设计了一套光学成像用的教学仪器，可以让学生通过生活中的泡沫和PVC管亲手制作凸透镜成像和小孔成像过程模拟，真正对光学成像的原理进行理解，引导学生把看不见的形成过程变为看得见的，培养学生的空间想象能力和构建物理模型的能力，加深理解光学成像实验中对应像距和物距之间对应的变化关系。

Description

一种光学成像教学仪器

技术领域

本实用新型涉及教学设备技术领域，具体为一种光学成像教学仪器。

背景技术

小孔成像，是对光直线传播的第一次科学解释，用一个带有小孔的板遮挡在墙体与物之间，墙体上就会形成物的倒影，我们把这样的现象叫小孔成像。前后移动中间的板，墙体上像的大小也会随之发生变化，这种现象说明了光沿直线传播的性质，实验结论，光在同种均匀物质中沿直线传播，物距越近，像越大且亮度越暗，物距越远，像越小且亮度越亮，原理为光在同种均匀介质中，在不受引力作用干扰的情况下沿直线传播，凸透镜成像规律是一种光学定律，由实际光线会聚而成，且能在光屏上呈现的像称为实像，由光线的反向延长线会聚而成，且不能在光屏上呈现的像称为虚像，讲述实像和虚像的区别时，往往会提到这样一种区分方法:实像都是倒立的，而虚像都是正立的。

本实用新型的申请人发现，小孔成像和凸透镜原理虽然较为简单，但是作为初学者的学生来说也较为难以理解，如果在生活中的经验较浅，很难凭借想象来真正的理解各种光学成像的原理，所以在老师教学的过程中有一些光学成像的教学仪器来辅助学生来理解学习是非常有必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光学成像教学仪器，旨在改善现实生活中学生初次学习光学成像的原理，因为缺乏生活经验而导致无法很快的理解光学成像原理的问题。

本实用新型是这样实现的：

一种光学成像教学仪器，包括支撑架、成像屏、物相屏和凸透镜，所述支撑架设置为工字型，所述成像屏设置在支撑架的中部，且成像屏与支撑架滑动连接，所述物相屏设置在支撑架的两端，且物相屏与支撑架固定连接，所述成像屏可替换成凸透镜来作为凸透镜成像教学仪器；所述支撑架包括支撑杆和刻度滑杆，所述支撑杆对称固定于刻度滑杆的两端。

进一步的，所述支撑架上端设置有小孔模具，所述小孔模具设置在成像屏的两端，且小孔模具与支撑架滑动连接,通过对传统的小孔成像的实验仪器加以改进，设置一支光滑的支撑架，然后在其上端套接上相应的小孔模具，这样使用者就可以同时操作两端的小孔成像模拟实验，通过小孔模具在光滑的支撑架上端的滑动来实现物距的调整，并且可以实时的观察到成像大小跟随物距大小相应的变化，直观的加深学习者的理解。

进一步的，所述小孔模具包括滑套、紧固螺钉、纵向伸缩杆和多向孔，所述紧固螺钉设置在滑套的外侧，且紧固螺钉与滑套转动连接，所述纵向伸缩杆设置在滑套的下端，且纵向伸缩杆与滑套滑动连接，所述多向孔设置在纵向伸缩杆的头部，且多向孔为贯穿孔，通过对小孔模具的结构设置可以方便使用者对应调节小孔的高度，保证成像可以完全的在物相屏的表面，方便使用者可以直接读取相应的高度，并且使用者可以通过滑套和紧固螺钉来使小孔模具在支撑架上滑动定位，纵向伸缩杆的设置用来调节小孔模具的长度来使用，多向孔的设置用来方便使用者可以随意调节光源杆的角度，来完成不同高度的实验内容。

进一步的，所述成像屏包括第一成像屏和第二成像屏，所示第一成像屏用于小孔成像实验成像，第二成像屏用于凸透镜实验成像，第一成像屏设置为椭圆形，且前后两端均设有第一刻度条，所述第二成像屏固定于左侧的支撑杆下端，且第二成像屏上端设置有第二刻度条，成像屏的形状设置用来方便使用者进行小孔成像实验和凸透镜成像实验，小孔成像实验可以直接成像在第一成像屏的上半部分，并且配合第一成像屏两侧的第一刻度条可以让使用者直接的读取相应成像的高度，方便使用者计算对应的成像比例，凸透镜成像实验可以将成像结构直接在第二成像屏上显示，并且使用者可以通过第二刻度来调节相应成像的高度。

进一步的，所述物相屏固定于右侧的支撑杆上端，且物相屏中部设置有安装滑槽，物相屏的设置方便使用者来调节相应不同物体高度，来观察通过多向孔到达成像屏上的高度，物相屏用来调节小孔成像实验，便于使用者进行不同高度的实验，通过安装滑槽的设置来方便使用者可以同时调节两根交叉的光源杆，来进行对应实验的目的。

进一步的，所述成像屏和物相屏之间还设置有光源杆，所述光源杆用于作为模拟光源路线来演示实验，光源杆的设置用来作为直射的光源来使用，方便使用者理解光线沿着直线传播，并且可以更加直观的观察成像高度。

进一步的，所述刻度滑杆设置为光滑表面的柱状，且刻度滑杆上均匀设置有长度刻度环，刻度滑杆的设置用来方便使用者调节物距来使用，并且配合刻度滑杆上端的长度刻度环来精确定成像屏的移动距离和物距的远近，进一步增加小孔实验的精确性。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过对传统的光学成像实验原理加以研究，设计了一套光学成像用的教学仪器，可以让学生通过生活中的泡沫和PVC管亲手制作凸透镜成像和小孔成像过程模拟，真正对光学成像的原理进行理解，引导学生把看不见的形成过程变为看得见的，培养学生的空间想象能力和构建物理模型的能力，加深理解光学成像实验中对应像距和物距之间对应的变化关系，并且通过对支撑架、成像屏和物相屏上端刻度的设置可以有效的实现了成像大小的比例计算，并且使用者可以通过滑动来改变成像屏和物相屏的距离，从而改变成像的大小，使学习者可以直观的看到光学成像的原理。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型作为小孔成像教学仪器使用时的立体图；

图2是图1所示装置的正视图；

图3是本实用新型作为凸透镜成像教学仪器使用时的立体图；

图4是图3所示装置的正视图；

图5是图4所示凸透镜的结构示意图；

图6是图1所示小孔模具的结构示意图；

图7是图3所示装置的正视图；

图8是图1所示成像屏的立体图；

图9是支撑架与物相屏配合连接的立体图；

图10是图6所示装置的正视图；

图11是图6所示装置的左视图。

图中：1、支撑架；11、支撑杆；12、刻度滑杆；121、长度刻度环；13、小孔模具；131、滑套；132、紧固螺钉；133、纵向伸缩杆；134、多向孔；2、成像屏；21、第一刻度条；3、物相屏；31、第一物相屏；311、第二刻度条；32、第二物相屏；321、安装滑槽；4、凸透镜；5、光源杆。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式,基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围,因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式,基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11所示，一种光学成像教学仪器，包括支撑架1、成像屏2、物相屏3和凸透镜4，其特征在于：支撑架1设置为工字型，成像屏2设置在支撑架1的中部，且成像屏2与支撑架1滑动连接，物相屏3设置在支撑架1的两端，物相屏3与支撑架1可以采用涂胶粘合固定，成像屏2可替换成凸透镜4来作为凸透镜成像教学仪器；支撑架1包括支撑杆11和刻度滑杆12，支撑杆11对称固定于刻度滑杆12的两端，通过对传统的光学成像实验原理加以研究，设计了一套光学成像用的教学仪器，可以让学生通过生活中的泡沫和PVC管亲手制作凸透镜成像和小孔成像过程模拟，真正对光学成像的原理进行理解，引导学生把看不见的形成过程变为看得见的，培养学生的空间想象能力和构建物理模型的能力，加深理解光学成像实验中对应像距和物距之间对应的变化关系，并且通过对支撑架1、成像屏2和物相屏3上端刻度的设置可以有效的实现了成像大小的比例计算，并且使用者可以通过滑动来改变成像屏和物相屏的距离，从而改变成像的大小，使学习者可以直观的看到光学成像的原理，刻度滑杆12设置为光滑表面的柱状，且刻度滑杆12上均匀设置有长度刻度环121，刻度滑杆12的设置用来方便使用者调节物距来使用，并且配合刻度滑杆12上端的长度刻度环121来精确定成像屏2的移动距离和物距的远近，进一步增加小孔实验的精确性，支撑架1上端设置有小孔模具13，小孔模具13设置在成像屏2的两端，且小孔模具13与支撑架1滑动连接，通过对传统的小孔成像的实验仪器加以改进，设置一支光滑的支撑架1，然后在其上端套接上相应的小孔模具13，这样使用者就可以同时操作两端的小孔成像模拟实验，通过小孔模具13在光滑的支撑架1上端的滑动来实现物距的调整，并且可以实时的观察到成像大小跟随物距大小相应的变化，直观的加深学习者的理解，小孔模具13包括滑套131、紧固螺钉132、纵向伸缩杆133和多向孔134，紧固螺钉132设置在滑套131的外侧，且紧固螺钉132与滑套131转动连接，纵向伸缩杆133设置在滑套131的下端，且纵向伸缩杆133与滑套131滑动连接，多向孔134设置在纵向伸缩杆133的头部，且多向孔134为贯穿孔，通过对小孔模具13的结构设置可以方便使用者对应调节小孔的高度，保证成像可以完全的在物相屏3的表面，方便使用者可以直接读取相应的高度，并且使用者可以通过滑套131和紧固螺钉132来使小孔模具13在支撑架1上滑动定位，纵向伸缩杆133的设置用来调节小孔模具的长度来使用，多向孔134的设置用来方便使用者可以随意调节光源杆5的角度，来完成不同高度的实验内容，成像屏2和物相屏3之间还设置有光源杆5，光源杆5用于作为模拟光源路线来演示实验，光源杆5的设置用来作为直射的光源来使用，方便使用者理解光线沿着直线传播，并且可以更加直观的观察成像高度，成像屏2包括第一成像屏21和第二成像屏22，所示第一成像屏21用于小孔成像实验成像，第二成像屏22用于凸透镜实验成像，第一成像屏21设置为椭圆形，且前后两端均设有第一刻度条21，第二成像屏22固定于左侧的支撑杆11下端，且第二成像屏22上端设置有第二刻度条311，成像屏2的形状设置用来方便使用者进行小孔成像实验和凸透镜成像实验，小孔成像实验可以直接成像在第一成像屏21的上半部分，并且配合第一成像屏21两侧的第一刻度条21可以让使用者直接的读取相应成像的高度，方便使用者计算对应的成像比例，凸透镜成像实验中光源物像屏3出来，经过右侧小孔模具13到达凸透镜4然后穿过左侧小孔模具13在第二成像屏22上成像，移动小孔模具13的位置来表示不同凸透镜的不同焦距，便于直观的理解凸透镜成像与焦距的关系，物相屏3固定于右侧的支撑杆11上端，且物相屏3中部设置有安装滑槽321，物相屏3的设置方便使用者来调节相应不同物体高度，用来调节小孔成像实验和凸透镜成像实验的高度，让使用者进行不同高度的实验，通过安装滑槽321的设置来方便使用者可以同时调节两根交叉的光源杆，来进行对应实验的目的。

通过上述设计得到的装置已基本能满足光学成像教学仪器的使用，但本着进一步完善其功能的宗旨，设计者对该装置进行了进一步的改良。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光学成像教学仪器，包括支撑架(1)、成像屏(2)、物相屏(3)和凸透镜(4)，其特征在于：所述支撑架(1)设置为工字型，所述成像屏(2)设置在支撑架(1)的中部，且成像屏(2)与支撑架(1)滑动连接，所述物相屏(3)设置在支撑架(1)的两端，且物相屏(3)与支撑架(1)固定连接，所述成像屏(2)替换成凸透镜(4)来作为凸透镜成像教学仪器；所述支撑架(1)包括支撑杆(11)和刻度滑杆(12)，所述支撑杆(11)对称固定于刻度滑杆(12)的两端。

2.根据权利要求1所述的一种光学成像教学仪器，其特征在于，所述支撑架(1)上端设置有小孔模具(13)，所述小孔模具(13)设置在成像屏(2)的两端，且小孔模具(13)与支撑架(1)滑动连接。

3.根据权利要求2所述的一种光学成像教学仪器，其特征在于，所述小孔模具(13)包括滑套(131)、紧固螺钉(132)、纵向伸缩杆(133)和多向孔(134)，所述紧固螺钉(132)设置在滑套(131)的外侧，且紧固螺钉(132)与滑套(131)转动连接，所述纵向伸缩杆(133)设置在滑套(131)的下端，且纵向伸缩杆(133)与滑套(131)滑动连接，所述多向孔(134)设置在纵向伸缩杆(133)的头部，且多向孔(134)为贯穿孔。

4.根据权利要求3所述的一种光学成像教学仪器，其特征在于，所述成像屏(2)设置为椭圆形，且前后两端均设有第一刻度条(21)，所述第一刻度条(21)与成像屏(2)固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种光学成像教学仪器，其特征在于，所述物相屏(3)包括第一物相屏(31)和第二物相屏(32)，所述第一物相屏(31)固定于左侧的支撑杆(11)下端，所述第二物相屏(32)固定于右侧的支撑杆(11)上端，所述第一物相屏(31)上端设置有第二刻度条(311)，所述第二物相屏(32)中部设置有安装滑槽(321)。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种光学成像教学仪器，其特征在于，所述成像屏(2)和物相屏(3)之间还设置有光源杆(5)，所述光源杆(5)交叉穿过多向孔(134)到达成像屏(2)、物相屏(3)和凸透镜(4)。

7.根据权利要求6所述的一种光学成像教学仪器，其特征在于，所述刻度滑杆(12)设置为光滑表面的柱状，且刻度滑杆(12)上均匀设置有长度刻度环(121)。

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