CN214098881U - 光学原理实验教学的演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光学原理实验教学的演示装置，包括平台(2)，在平台(2)的下表面设有一个带有锁紧装置的翻转装置(9)，在底座(12)上竖直地设有旋转轴(11)，旋转轴(11)的下部与底座(12)固定连接，旋转轴(11)通过滚珠轴承(111)与翻转装置(9)活动连接；在平台(2)上竖立地设有平面镜固定支架(1)，平面镜固定支架(1)的两端与平台(2)通过带有锁紧装置的万向节(3)相连接；在平面镜固定支架(1)上设有三门反射面板，三门反射面板与平面镜固定支架(1)为可拆卸连接。利用本实用新型的演示装置，可以实现各个角度多方位的教学演示，便于学生从各个角度观察实验现象。

Description

光学原理实验教学的演示装置

技术领域

本实用新型属于光学教学实验设备领域，具体涉及光学原理实验教学的演示装置。

背景技术

七年级学生抽象思维能力较弱，对有一定难度的光学内容难以理解，采用直观形象的教学对他们来说尤为必要。现有教学实验过程中，平面镜成像特点实验的平台没有水平旋转装置，操作不灵活，不方便从各个角度观察，不利于平面镜中虚像的展示；玻璃没有倾斜翻转装置，倾斜位置也不能固定，实验用途较单一；蜡烛固定不便且缺少高度调节装置，不能解决由于燃烧损耗导致的两支蜡烛高度差异，进而影响蜡烛的二次使用。

光的反射定律实验中，教材实验中呈现反射光线的面板缺少分块转动装置，当反射光线所在的面板向后转动时，面板上没有呈现反射光线，教师据此直接得出：“入射光线、法线和反射光线在同一平面内”的结论，这样的证据说服力不强，学生会因观察不到反射光线，误认为反射光线消失了，不能得出“三线共面”的结论。

平面镜成像原理的教学中，浙教版(2013年版次)七年级科学下册(第70页)教材用：“蜡烛火焰向四处发光，一部分光经过平面镜反射后进入眼睛，产生视觉，我们感到这些光好像是从蜡烛的像上发出的，而实际上像并没有发光”这段文字进行描述。文字抽象，没有实验，学生因看不到光路而难以理解，教学效果会事倍功半。

因此，需要一种能解决上述问题的光学原理实验教学的演示装置。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用方便的光学原理实验教学的演示装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供光学原理实验教学的演示装置，包括平台，在平台的下表面设有一个带有锁紧装置的翻转装置，翻转装置与平台固定连接；在底座上竖直地设有旋转轴，旋转轴的下部与底座固定连接，旋转轴的上部与翻转装置活动连接；

在平台上竖立地设有平面镜固定支架，平面镜固定支架的两端与平台通过带有锁紧装置的万向节相连接；在平面镜固定支架上设有三门反射面板，三门反射面板与平面镜固定支架为可拆卸连接；

在平台上表面嵌入设置有铁板，铁板位于平面镜固定支架的前方；

在平台的一侧设有小烛台支架。

作为本实用新型光学原理实验教学的演示装置的改进：

所述三门反射面板由三块厚度相同的第一小门、第二小门和第三小门组成，第一小门为铁板，第二小门、第三小门均表面平整光滑，第二小门为1/4圆环，第三小门为1/4圆，第二小门内圆弧的半径与第三小门的半径相等，第二小门与第三小门同圆心设置且第二小门的内侧圆弧与第三小门的外侧圆弧相邻接设置；第二小门的内侧圆弧的边缘部分设置成薄刃形；第二小门通过合页、第三小门通过合页各自与第一小门连接在一起。

作为本实用新型光学原理实验教学的演示装置的进一步改进：

所述平台为方形平板；

所述旋转轴的上部设有滚珠轴承，旋转轴的上部与滚珠轴承的内圈固定连接，所述翻转装置与滚珠轴承的外圈固定连接，翻转装置和平台一起相对旋转轴在360°范围内水平旋转；

所述翻转装置在前后50°范围内转动；

所述万向节在前后42°范围内转动。

作为本实用新型光学原理实验教学的演示装置的进一步改进：

所述平面镜固定支架的前后两侧，在平台上表面放置有二个小烛台，小烛台为空心管，在空心管的内部设有可以上下滑动的橡皮塞；

所述小烛台支架为弧形的弹簧管，弹簧管一端设有一个大夹子。

本实用新型的有益效果主要体现在：

1、本实用新型的平台能够前后倾斜且360°水平转动，平面镜固定支架也能够前后倾斜，从而使得进行光学实验演示时，可以各个角度多方位的进行教学演示，便于学生从各个角度观察实验现象；

2、本实用新型采用的平面镜固定支架设计，方便地固定光学实验中玻璃板、平面镜等实验器材，从而使本实用新型适合多个光学实验的教学演示；

3、本实用新型的三门反射面板的分块转动的设计，可以直观地观察到入射光线、反射光线，理解三线共面的现象。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本实用新型光学原理实验教学的演示装置用于演示平面镜成像特点实验时的结构示意三视图；

图2为本实用新型光学原理实验教学的演示装置用于演示光的反射定律实验时的结构示意三视图；

图3为本实用新型光学原理实验教学的演示装置用于演示平面镜成像原理实验时的结构示意三视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步描述，但本实用新型的保护范围并不仅限于此：

实施例1、光学原理实验教学的演示装置，如图1-3所示，用以演示平面镜成像特点实验、光的反射定律实验和平面镜成像原理实验，包括平台2，平台2为方形平板，在平台2的下表面设有一个带有锁紧装置的翻转装置9，翻转装置9与平台2固定连接可以使平台2在50°范围内前后倾斜，并能使平台锁紧固定在一定的倾斜角度；在底座12上竖直地设有旋转轴11，旋转轴11的下部通过螺纹与底座12固定连接，旋转轴11的上部与翻转装置9通过滚珠轴承111活动连接，即旋转轴11的上部套在滚珠轴承111的内圈中，翻转装置9与滚珠轴承111的外圈固定连接，从而可以使得底座12通过旋转轴11给予翻转装置9和平台2支撑的同时，翻转装置9和平台2可以一起360°水平旋转；在平台2上，竖立地设有平面镜固定支架1，平面镜固定支架1的两端与平台2通过带有锁紧装置的万向节3连接，可使平面镜固定支架1相对平台2在42°范围前后倾斜，并锁紧固定在一定的倾斜角度。

位于平面镜固定支架1前方的一侧，在平台2上表面嵌入设置有铁板13，用以固定磁吸式点光源19，磁吸式点光源19为带有磁力的激光发光装置，在光的反射定律实验和平面镜成像原理实验时使用；

平面镜成像特点实验时还包括小烛台支架17和二个小烛台16，二个小烛台16分别放置于平面镜固定支架1的前后两侧的平台2上表面，小烛台16为空心管，在空心管的内部设有可以上下滑动的橡皮塞162，实验使用的小蜡烛放置在空心管内，通过橡皮塞162调节高度，从而解决燃烧损耗导致的小蜡烛的高度差异；小烛台支架17为一弧形的弹簧管，弹簧管一端设有一个大夹子171能夹住平台2的边缘。

光的反射定律实验时还包括三门反射面板，三门反射面板与平面镜固定支架1为可拆卸连接，例如可以通过长尾夹固定在平面镜固定支架1上且与平台2垂直设置；三门反射面板由三块厚度相同的第一小门181、第二小门182和第三小门183组成，第一小门181为能被磁铁吸附的材料制成的平板，例如铁板，能吸附固定磁吸式点光源19；第二小门182、第三小门183均为表面平整光滑的材料制成，例如铝板，第二小门182为1/4圆环，第三小门183为1/4圆(即直角扇形)，第二小门182与第三小门183同圆心设置，第二小门182的内侧圆弧的半径与第三小门183的扇形的半径相等，从而使得第二小门182的内侧圆弧与第三小门183的外侧圆弧相邻接，相互之间可以位于同一平面上；第二小门182的内侧圆弧的边缘部分设置成薄刃形，以免在第三小门183单独向后转动时，第二小门182的内侧圆弧边把光反射到第三小门183上而影响实验效果；第二小门182与第三小门183各自的一侧(沿半径方向的一条侧边)分别通过一个合页184与第一小门181的一侧活动连接在一起，使得第二小门182、第三小门183能够分别绕合页184转动，实现相对于第一小门181分别打开、闭合的效果。

其使用方法如下：

1、演示平面镜成像特点实验，如图1所示：

1.1、将平台2调至水平位置并锁紧固定翻转装置9，将平面镜固定支架1调节成与平台2垂直，并锁紧万向节3；

1.2、将玻璃板14用长尾夹固定设置在平面镜固定支架1上，使得玻璃板14垂直于平台2；把两支小蜡烛分别安装在小烛台16上，可下压小蜡烛或上推橡皮塞162，使得两支小蜡烛位于相同高度；以平面镜固定支架1为界，平台2嵌有铁板13的一侧定为前方，另一侧定为后方，将二个小烛台16分别镜像地放置于玻璃板14的前方和后方；

1.3、点燃玻璃板14前方的一支小蜡烛，水平旋转平台2，可观察到玻璃板14后方未点燃的小蜡烛交替出现“亮”与“灭”，根据实验现象可以得出虚像的特点；

1.4、调节万向节3，使得平面镜固定支架1带动玻璃板14一起向前方或向后方倾斜，可观察到蜡烛像的移动，由此可得到玻璃板14位于竖直位置时，更有利于完成平面镜成像特点实验；

1.5、调节万向节3，使得平面镜固定支架1带动玻璃板14一起向前方倾斜，蜡烛像会上移，直观体现了轿车前挡风玻璃倾斜的好处；

1.6、保持玻璃板14为前倾斜的状态，通过小烛台支架17的大夹子171，把小烛台支架17固定在平台2后方的边缘，将装有未点燃的小蜡烛的小烛台16用皮筋捆绑在小烛台支架17的顶端，调节小烛台支架17的弹簧管的弯曲程度及小烛台16的朝向，使小烛台16上未点燃的小蜡烛与另一支小蜡烛的像重合，来确定玻璃板14倾斜时像的位置，然后旋转平台2，让学生从装置侧面观察，物与像关于玻璃板14轴对称，符合平面镜成像特点。

2、演示光的反射定律实验，如图2所示：

2.1、同步骤1.1；

2.1、第二小门182、第三小门183均与第一小门181处于合闭状态，用长尾夹将第一小门181固定在平面镜固定支架1的右侧且合页184所在的侧边处于平面镜固定支架1中间的位置，从而使得第一小门181、第二小门182和第三小门183均垂直于平台2，在合页184所在侧边的底部平放一块小平面镜21作为光反射面，将磁吸式点光源19吸附放置在第一小门181上；

2.2、推动第二小门182和第三小门183，使得第二小门182、第三小门183打开且与第一小门181处于同一平面，打开磁吸式点光源19发射出一束光线，调节光线的方向，使光线沿第一小门181射向第一小门181与第三小门183的交界线跟小平面镜21的交点，反射光线经小平面镜21反射后，先后沿第三小门183、第二小门182射出，根据实验现象可以得出：光在反射过程中，反射光线和入射光线分居在法线的两侧，反射角等于入射角；

2.3、把第二小门182和第三小门183同时向后推开(即在平面镜固定支架1所在平面的后方)，反射光线就不能在第二小门182和第三小门183上呈现，学生会因为观察不到反射光线就误认为反射光线消失了，不能得出“三线共面”，但只将第三小门183向后转动，反射光线虽在第三小门183上不能呈现，但在第二小门182上可以看到，说明反射光线没有移动，“三线”仍然共面。

3、演示平面镜成像原理实验，如图3所示：

3.1、同步骤1.1；

3.2、将一平面镜22用长尾夹固定设置在平面镜固定支架1上，使得平面镜22垂直于平台2，用挡光板24遮住平面镜22上端大部分镜面，下端留0.5厘米高的镜面不遮挡。

将磁吸式点光源19吸附放置在铁板13上，打开磁吸式点光源19，发射出来自同一点的三束发散的入射光线，沿平台2上表面射向平面镜22，经平面镜22反射后，反射光线沿平台2另一侧发散射出；

3.3、调节翻转装置9使平台2前低后高地倾斜一定角度(即平台2的镜前部分低于镜后部分)并锁定，然后通过左右旋转平台2，在平台2的镜前部分，能让各个角度的学生观察到由磁吸式点光源19发出的三束入射光线及对应的三束反射光线；

3.4、移去挡光板24，可在平面镜22中观察到三束的反射光线的反向延长线在平面镜22后交于一点；

3.5、反向改变平台2的倾斜角度使平台2的镜前部分高于镜后部分，并旋转平台2，平面镜22后面的平台上没有光线和发光点，直观形象地说明了该点为虚像，从而得到平面镜成像的原理。

需说明的是，上述步骤中所涉及的磁吸式点光源19、玻璃板14、小蜡烛、小平面镜21、平面镜22、挡光板24和长尾夹均为现有实验器材，可以方便地市购获得，在在此不再描述其结构和实现原理。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的若干个具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.光学原理实验教学的演示装置，其特征在于：包括平台(2)，在平台(2)的下表面设有一个带有锁紧装置的翻转装置(9)，翻转装置(9)与平台(2)固定连接；

在底座(12)上竖直地设有旋转轴(11)，旋转轴(11)的下部与底座(12)固定连接，旋转轴(11)的上部与翻转装置(9)活动连接；

在平台(2)上竖立地设有平面镜固定支架(1)，平面镜固定支架(1)的两端与平台(2)通过带有锁紧装置的万向节(3)相连接；在平面镜固定支架(1)上设有三门反射面板，三门反射面板与平面镜固定支架(1)为可拆卸连接；

在平台(2)上表面嵌入设置有铁板(13)，铁板(13)位于平面镜固定支架(1)的前方；

在平台(2)的一侧设有小烛台支架(17)。

2.根据权利要求1所述的光学原理实验教学的演示装置，其特征在于：

所述三门反射面板由三块厚度相同的第一小门(181)、第二小门(182)和第三小门(183)组成，第一小门(181)为铁板，第二小门(182)、第三小门(183)均表面平整光滑，第二小门(182)为1/4圆环，第三小门(183)为1/4圆，第二小门(182)内圆弧的半径与第三小门(183)的半径相等，第二小门(182)与第三小门(183)同圆心且第二小门(182)的内侧圆弧与第三小门(183)的外侧圆弧相邻接设置；第二小门(182)的内侧圆弧的边缘部分设置成薄刃形；第二小门(182)通过合页(184)、第三小门(183)通过合页(184)各自分别与第一小门(181)连接在一起。

3.根据权利要求2所述的光学原理实验教学的演示装置，其特征在于：

所述平台(2)为方形平板；

所述旋转轴(11)的上部设有滚珠轴承(111)，旋转轴(11)的上部与滚珠轴承(111)的内圈固定连接，所述翻转装置(9)与滚珠轴承(111)的外圈固定连接，翻转装置(9)和平台(2)一起相对旋转轴(11)在360°范围内水平旋转；

所述翻转装置(9)在前后50°范围内转动；

所述万向节(3)在前后42°范围内转动。

4.根据权利要求3所述的光学原理实验教学的演示装置，其特征在于：

所述平面镜固定支架(1)的前后两侧，在平台(2)上表面放置有二个小烛台(16)，小烛台(16)为空心管，在空心管的内部设有可以上下滑动的橡皮塞(162)；

所述小烛台支架(17)为弧形的弹簧管，弹簧管一端设有一个大夹子(171)。

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