RU2320023C2 - Учебно-демонстрационный стенд для изучения и демонстрации световых явлений - Google Patents
Учебно-демонстрационный стенд для изучения и демонстрации световых явлений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2320023C2 RU2320023C2 RU2003136463/28A RU2003136463A RU2320023C2 RU 2320023 C2 RU2320023 C2 RU 2320023C2 RU 2003136463/28 A RU2003136463/28 A RU 2003136463/28A RU 2003136463 A RU2003136463 A RU 2003136463A RU 2320023 C2 RU2320023 C2 RU 2320023C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- emitter
- rack
- stand
- laser
- disk
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области обучающих устройств и может быть использовано для изучения оптических законов физики, в частности эффекта дифракции. Стенд для изучения и демонстрации световых явлений состоит из кожуха, внутри которого в несущих кронштейнах 3 и 4 размещены электродвигатель 8, блок питания 13 излучателей, электродвигателя 8 и блока управления 14. К направляющим 5 крепится ползун 6, на котором расположена стойка исследуемого объекта, а стойки и лазерного излучателя, и устройства отображения соответственно крепятся к несущим кронштейнам 3 и 4. Стойки исследуемого объекта и лазерного излучателя снабжены поворотными головками-дисками 17 и 18 соответственно, а устройство отображения выполнено в виде перископа. Излучатели, исследуемый объект и устройство отображения, выполненное в виде перископа, снабжены развитой системой регуляторов положения. Лазерный излучатель выполнен в двух модификациях - с расширителем светового потока и без него. При помощи электродвигателя 8 и ходовой нити 10, закрепленной на ползуне 6, осуществляется плавное перемещение стойки исследуемого объекта между лазерным излучателем и устройством отображения. Технический результат - расширение функциональных возможностей, повышение точности регулировки положения исследуемого объекта, облегчение юстировки положения излучателей и устройств отображения, улучшение эргономических качеств. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области обучающих устройств и может быть использовано для изучения оптических законов физики, в частности эффекта дифракции, с высокой степенью точности.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является лабораторная установка с лазерным осветителем для исследования дифракции (Электронный каталог РНПО «Росучприбор», раздел: Физика. Оптика; «Комплект лабораторного и демонстрационного оборудования по оптике»), которая состоит из плоской оптической скамьи модульной сборки, лазера с юстировочным модулем и блоком питания, устройства отображения в виде экрана, юстировочного модуля с держателем дифракционных объектов и линзой.
Недостатками данного прототипа являются невозможность плавного перемещения оптического объекта ввиду модульного выполнения оптической скамьи, сложность и низкая точность юстировки излучателя и объектов изучения, низкие эргономические качества.
Задача, решаемая изобретением, - расширение функциональных и дидактических возможностей, повышение точности за счет более точной и плавной регулировки положения исследуемого объекта и облегчение юстировки положения излучателей и устройств отображения, достигаемой благодаря применению развитой системы регуляторов положения всех элементов стенда, более высокие эргономические качества.
Указанная задача выполняется за счет того, что в стенде для изучения световых явлений, состоящем из оптической скамьи, лазерного излучателя, набора исследуемых объектов, например дифракционных, и линзы, закрепленных на стойках, выполненных с юстировкой по вертикали, устройства отображения и блока питания излучателя, лазерный излучатель выполнен в двух модификациях - с расширителем светового потока и без него, оптическая скамья выполнена в виде прямоугольного кожуха с продольным отверстием в верхней части, и боковых стенок, внутри которого размещены правый и левый несущие кронштейны, соединенные двумя направляющими, с расположенным на них ползуном, к которому крепится стойка исследуемых объектов, например дифракционных, размещенная в продольном отверстии кожуха оптической скамьи, в левом несущем кронштейне размещен электродвигатель, на валу которого расположена катушка ходовой нити, закрепленной на ползуне и проходящей через блок, установленный на правом несущем кронштейне оптической скамьи, а в правом несущем кронштейне - блок питания излучателя и электродвигателя и блок управления, устройство отображения выполнено в виде перископа, размещенного на стойке, которая крепится к правому несущему кронштейну оптической скамьи, а к левому - стойка излучателя, причем стойки излучателя и дифракционного объекта снабжены поворотными головками-дисками с винтами-фиксаторами юстировки по оси вращения, в нижней части поворотных головок-дисков выполнены цилиндрические направляющие, фиксирующие поворотные головки-диски на стойках, а сами стойки состоят из верхней и нижней резьбовых втулок, причем в верхней части верхней втулки выполнено резьбовое отверстие для винта-фиксатора, а в нижнюю часть запрессована резьбовая шпилька, которая вставлена в отверстие нижней резьбовой втулки, резьбовое отверстие которой выполнено в ее нижней части, а в месте соединения верхней и нижней резьбовых втулок размещена цилиндрическая поворотная ручка с запрессованной в нее гайкой, взаимосвязанной с резьбовой шпилькой верхней резьбовой втулки, причем цилиндрическая юстировочная ручка снабжена винтовыми фиксаторами. Перископ выполнен из полупрозрачного материала с размерной сеткой и оснащен светозащитным кожухом с закрепленным в нем под углом 45° к экрану зеркалом, оптическая ось которого совмещена с осью тубуса, присоединенного к кожуху и закрепленного на стойке при помощи кронштейна, снабженного фиксирующими винтами. В верхней части поворотной головки-диска стойки дифракционных объектов выполнена прорезь с размещенным в ней мини-ползуном с винтовой парой, в котором установлен дифракционный объект, а к противоположной стороне диска крепится линза. На поворотной головке-диске стойки излучателя по диагонали расположены лазерные излучатели, крепящиеся в цилиндрических держателях, по противоположным сторонам от которых размещены гнезда питания лазерных излучателей.
Предложенное техническое решение имеет следующие отличительные признаки.
Лазерный излучатель выполнен с расширенными функциями и состоит из двух лазеров, причем один из них снабжен оптическим расширителем, что позволяет использовать когерентный лазерный луч, имеющий значительные размеры в поперечнике, что расширяет область применения.
Размещение внутри оптической скамьи, выполненной в виде прямоугольной конструкции, правого и левого несущих кронштейнов позволяет крепить к ним стационарно стойки излучателя и устройства отображения, а также расположить в них электродвигатель, блок питания и блок управления, что обеспечивает защищенность отдельных элементов и прочность конструкции в целом.
Прецизионная установка ползуна со стойкой дифракционных объектов на направляющих и размещение этой стойки в продольном отверстии в верхней части кожуха обеспечивает высокоточное положение дифракционного объекта между лазерным излучателем и устройством отображения с возможностью перемещения между ними.
Выполнение устройства отображения в виде перископа позволяет работать на стенде не только в затемненном помещении, но и при полном освещении.
Стойки излучателя и дифракционного объекта снабжены поворотными головками-дисками с винтами-фиксаторами юстировки по оси вращения, в нижней части поворотных головок-дисков выполнены цилиндрические направляющие, фиксирующие поворотные головки-диски на стойках, а сами стойки состоят из верхней и нижней резьбовых втулок, причем в верхней части верхней втулки выполнено резьбовое отверстие для винта-фиксатора, а в нижнюю часть запрессована резьбовая шпилька, которая вставлена в отверстие нижней резьбовой втулки, в месте соединения верхней и нижней резьбовых втулок размещена цилиндрическая юстировочная ручка с запрессованной в нее гайкой, взаимосвязанной с резьбовой шпилькой верхней резьбовой втулки, причем цилиндрическая юстировочная ручка снабжена винтовыми фиксаторами. Такое выполнение стоек позволяет плавно и точно совмещать излучатель и исследуемый объект как по оси вращения, так и по вертикали.
В верхней части поворотной головки-диска стойки дифракционных объектов выполнена прорезь с размещенным в ней мини-ползуном с винтовой парой, в котором установлен дифракционный объект, а к противоположной стороне диска крепится линза. Такое выполнение устройства перемещения слайдов позволяет очень точно и однозначно фиксировать положение изображения на слайде по отношению к световому или лазерному лучу. Линза закреплена на диске дифракционных объектов в легкосъемном варианте и устанавливается при необходимости в том случае, когда необходимо получение сходящихся, расширенных параллельных или расходящихся пучков света.
Совокупность перечисленных выше отличительных признаков обеспечивает выполнение основной задачи, поставленной при разработке данного устройства: обеспечение точной и плавной установки исследуемого объекта в пространстве между излучателями и устройством отображения, расширение области применения стенда.
Анализ уровня техники показывает, что не известен стенд, которому присущи признаки, идентичные всем существенным признакам данного изобретения. Это свидетельствует о новизне предложенного технического решения.
Предложенное техническое решение применимо, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, т.к. может быть изготовлено в условиях серийного и единичного производства с применением различных, выпускаемых серийно, комплектующих, а следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".
На фиг.1 изображен внешний вид стенда, на фиг.2 - конструкция стенда со снятым кожухом, на фиг.3 - структурная схема стенда и вид сверху устройств излучения, изучения и отображения.
Стенд для изучения световых явлений состоит из кожуха 1 оптической скамьи с боковыми стенками 2 (фиг.1), внутри которого размещены левый 3 и правый 4 несущие кронштейны (фиг.2), соединенные двумя направляющими 5, на которых помещен ползун 6 с закрепленной на нем стойкой 7 дифракционных объектов, размещенной в продольной прорези верхней части кожуха 1. В левом кронштейне 3 размещен электродвигатель 8 (фиг.3), на валу которого находится катушка 9 ходовой нити 10 с натяжителем 11 нити, закрепленной на ползуне 6 и проходящей через блок 12, установленный на правом кронштейне 4, в котором помещен блок питания 13 излучателей, электродвигателя 8 и блока управления 14. К левому кронштейну 3 и кожуху 1 крепится стойка 15 лазерного излучателя, а к правому 4 кронштейну - стойка 16 устройства отображения. Стойки 7 и 15 снабжены поворотными головками-дисками 17 и 18 соответственно, с винтами-фиксаторами 19 юстировки по оси вращения, а в нижней части поворотных головок-дисков 17 и 18 выполнены цилиндрические направляющие 19, фиксирующие поворотные головки-диски на стойках 7 и 15. Сами стойки состоят из верхней 20 и нижней 21 резьбовых втулок, причем в верхней части верхней 20 втулки выполнено резьбовое отверстие для винта-фиксатора 19, а в ее нижнюю часть запрессована резьбовая шпилька 22, которая вставлена в отверстие нижней резьбовой втулки 21, в месте соединения верхней 20 и нижней 21 резьбовых втулок размещена цилиндрическая юстировочная ручка 23 по вертикали с запрессованной в нее гайкой, взаимосвязанной с резьбовой шпилькой 22 верхней резьбовой втулки, причем цилиндрическая юстировочная ручка 23 снабжена винтовыми фиксаторами 24. В верхней части поворотной головки-диска 17 стойки 7 дифракционных объектов выполнена прорезь с размещенным в ней мини-ползуном 25 с винтовой парой 26, в котором установлен дифракционный объект 27, что позволяет осуществлять юстировку дифракционного объекта по горизонтали, а к противоположной стороне поворотной головки-диску 17 крепится линза 28. На поворотной головке-диске 18 стойки 15 лазерного излучателя по диагонали расположены излучатель 29 лазерный и излучатель 30 лазерный с расширителем светового потока, крепящиеся в цилиндрических держателях 31 и 32 соответственно, по противоположным сторонам от которых размещены гнезда питания 33 излучателей 29 и 30. Замена излучателя производится поворотом головки-диска 18 вокруг вертикальной оси, при этом требуется юстировка только в горизонтальной плоскости. Устройство отображения выполнено в виде перископа, содержащего экран 34 из полупрозрачного материала с размерной сеткой, за которым расположено зеркало 35 для изменения направления светового луча, причем все составляющие перископа помещены в светозащитный кожух 36, снабженный тубусом, который вставляется в кронштейн 37, установленный на стойке 16 и снабженный фиксирующими винтами.
Устройство работает следующим образом.
В соответствии с планом эксперимента поворотом головки-диска 18 излучателей при ослаблении винта-фиксатора 19 устанавливается выбранный излучатель 29 или 30, который включается с помощью блока управления 14. Перископ устанавливается примерно вдоль оптической оси стенда и фиксируется винтами кронштейна 37 в данном положении. Включается источник питания излучателей и электродвигателя. Для юстировки лазерного луча по вертикали ослабляются фиксаторы 24 на стойке 15 излучателей. При вращении цилиндрической юстировочной ручки 23 резьбовая шпилька 22 верхней втулки 20 стойки 15, двигаясь в запрессованной гайке ручки 23, плавно поднимает лазерный излучатель на поворотной головке-диске 18 до попадания луча лазера в центр экрана 34 перископа. Положение фиксируется винтами 24 юстировочной ручки 23. При ослаблении винта-фиксатора 19 поворотом головки-диска 17 совмещают центр линзы 28 с оптической осью стенда. Выбранный дифракционный объект 27 устанавливается в держатель мини-ползуна 25 и вращением винтовой пары 26 совмещают выбранный участок дифракционного объекта 27 с лучом лазера по горизонтали. Юстировка дифракционного объекта по вертикали производится аналогично юстировке по вертикали лазерного луча. При включении электродвигателя 8 с помощью блока управления 14 катушка 9 начинает вращаться и ходовая нить 10, закрепленная на ползуне 6, осуществляет перемещение вдоль направляющих 5 стойки 7 дифракционных объектов с тем, чтобы либо добиться четкой дифракционной картины на экране 34 перископа, либо установить стойку в заданную для эксперимента позицию.
С помощью данного стенда можно также изучать такие световые явления, как поляризация, интерференция, геометрическая оптика и т.п. путем замены исследуемого объекта.
Claims (4)
1. Учебно-демонстрационный стенд для изучения и демонстрации световых явлений, состоящий из оптической скамьи, лазерного излучателя, набора исследуемых объектов и линзы, закрепленных на стойках, выполненных с юстировкой по вертикали, устройства отображения и блока питания излучателя, отличающийся тем, что лазерный излучатель выполнен в двух модификациях - с расширителем светового потока и без него, оптическая скамья выполнена в виде прямоугольного кожуха с продольным отверстием в верхней части, и боковых стенок, внутри которого размещены правый и левый несущие кронштейны, соединенные двумя направляющими, с расположенным на них ползуном, к которому крепится стойка исследуемых объектов, размещенная в продольном отверстии кожуха оптической скамьи, в левом несущем кронштейне размещен электродвигатель, на валу которого расположена катушка ходовой нити, закрепленной на ползуне и проходящей через блок, установленный на правом несущем кронштейне оптической скамьи, в котором размещены блок питания излучателя и электродвигателя и блок управления, устройство отображения выполнено в виде перископа, размещенного на стойке, которая крепится к правому несущему кронштейну оптической скамьи, а к левому - стойка излучателя, причем стойки излучателя и исследуемого объекта снабжены поворотными головками-дисками с винтами-фиксаторами юстировки по оси вращения, в нижней части поворотных головок-дисков выполнены цилиндрические направляющие, фиксирующие поворотные головки-диски на стойках, а сами стойки состоят из верхней и нижней резьбовых втулок, причем в верхней части верхней втулки выполнено резьбовое отверстие для винта-фиксатора поворотной головки-диска, а в нижнюю часть запрессована резьбовая шпилька, которая вставлена в отверстие нижней резьбовой втулки, в месте соединения верхней и нижней резьбовых втулок размещена цилиндрическая юстировочная ручка с запрессованной в нее гайкой, взаимосвязанной с резьбовой шпилькой верхней резьбовой втулки, причем цилиндрическая юстировочная ручка снабжена винтовыми фиксаторами.
2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что перископ выполнен из полупрозрачного материала с размерной сеткой и оснащен светозащитным кожухом с закрепленным в нем под углом 45° к экрану зеркалом, оптическая ось которого совмещена с осью тубуса, присоединенного к кожуху и закрепленного на стойке при помощи кронштейна, снабженного фиксирующими винтами.
3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что в верхней части поворотной головки-диска стойки исследуемых объектов выполнена прорезь с размещенным в ней мини-ползуном с винтовой парой, в котором установлен исследуемый объект, а к противоположной стороне диска крепится линза.
4. Стенд по п.1, отличающийся тем, что на поворотной головке-диске стойки излучателя по диагонали расположены лазерные излучатели, крепящиеся в цилиндрических держателях, по противоположным сторонам от которых размещены гнезда питания лазерных излучателей.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003136463/28A RU2320023C2 (ru) | 2003-12-16 | 2003-12-16 | Учебно-демонстрационный стенд для изучения и демонстрации световых явлений |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003136463/28A RU2320023C2 (ru) | 2003-12-16 | 2003-12-16 | Учебно-демонстрационный стенд для изучения и демонстрации световых явлений |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003136463A RU2003136463A (ru) | 2005-05-20 |
RU2320023C2 true RU2320023C2 (ru) | 2008-03-20 |
Family
ID=35820361
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003136463/28A RU2320023C2 (ru) | 2003-12-16 | 2003-12-16 | Учебно-демонстрационный стенд для изучения и демонстрации световых явлений |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2320023C2 (ru) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2507592C1 (ru) * | 2013-01-24 | 2014-02-20 | Олег Александрович Поваляев | Учебный комплект по оптическим и квантовым явлениям |
CN103996341A (zh) * | 2014-04-21 | 2014-08-20 | 成都科创佳思科技有限公司 | 衍射教学装置 |
CN104021715A (zh) * | 2014-06-19 | 2014-09-03 | 王建忠 | 一种红外线发光效果的科普演示方法 |
RU2611982C1 (ru) * | 2015-09-17 | 2017-03-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Химлабо" | Лабораторный комплект для проведения лабораторных работ и опытов по изучению законов оптики |
RU176243U1 (ru) * | 2017-06-20 | 2018-01-12 | Акционерное Общество "Центр Прикладной Физики Мгту Им. Н.Э. Баумана" | Устройство для исследования эффекта тальбота |
CN108877437A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-11-23 | 温州任和文化创意有限责任公司 | 一种单缝衍射实验仪器 |
CN111968469A (zh) * | 2020-10-23 | 2020-11-20 | 南京蹦蹦哒哒信息科技有限公司 | 一种教学用单缝衍射和双缝干涉实验演示一体化装置 |
RU207116U1 (ru) * | 2021-07-19 | 2021-10-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) | Устройство для изучения отражательной дифракционной решетки |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104021713B (zh) * | 2014-03-28 | 2016-03-30 | 温州市龙湾区永强中学 | 一种光的干涉、衍射、反射、折射现象空间立体演示仪 |
-
2003
- 2003-12-16 RU RU2003136463/28A patent/RU2320023C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2507592C1 (ru) * | 2013-01-24 | 2014-02-20 | Олег Александрович Поваляев | Учебный комплект по оптическим и квантовым явлениям |
CN103996341A (zh) * | 2014-04-21 | 2014-08-20 | 成都科创佳思科技有限公司 | 衍射教学装置 |
CN104021715A (zh) * | 2014-06-19 | 2014-09-03 | 王建忠 | 一种红外线发光效果的科普演示方法 |
RU2611982C1 (ru) * | 2015-09-17 | 2017-03-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Химлабо" | Лабораторный комплект для проведения лабораторных работ и опытов по изучению законов оптики |
RU176243U1 (ru) * | 2017-06-20 | 2018-01-12 | Акционерное Общество "Центр Прикладной Физики Мгту Им. Н.Э. Баумана" | Устройство для исследования эффекта тальбота |
CN108877437A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-11-23 | 温州任和文化创意有限责任公司 | 一种单缝衍射实验仪器 |
CN108877437B (zh) * | 2018-07-24 | 2020-04-17 | 温州任和文化创意有限责任公司 | 一种单缝衍射实验仪器 |
CN111968469A (zh) * | 2020-10-23 | 2020-11-20 | 南京蹦蹦哒哒信息科技有限公司 | 一种教学用单缝衍射和双缝干涉实验演示一体化装置 |
CN111968469B (zh) * | 2020-10-23 | 2021-02-09 | 苏州巴涛信息科技有限公司 | 一种教学用单缝衍射和双缝干涉实验演示一体化装置 |
RU207116U1 (ru) * | 2021-07-19 | 2021-10-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) | Устройство для изучения отражательной дифракционной решетки |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003136463A (ru) | 2005-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2320023C2 (ru) | Учебно-демонстрационный стенд для изучения и демонстрации световых явлений | |
CN102607804A (zh) | 夹持组件及应用该夹持组件的背光模组测试装置 | |
CN106353071B (zh) | 用于调整激光器的装置及调整该装置和利用该装置调整激光器的方法 | |
CN106772320A (zh) | 一种激光雷达的发射光束方向初步调整垂直装置 | |
Quercioli et al. | Optomechanics with LEGO | |
Krushinsky et al. | Upgrade of the fiber-fed spectrograph of the Kourovka Astronomical Observatory | |
RU87822U1 (ru) | Лабораторное оборудование для изучения оптических явлений | |
RU2402823C1 (ru) | Учебный комплект по оптике | |
KR20060087666A (ko) | 광모듈 조립체의 광축 조절장치 및 그 방법 | |
RU2226005C1 (ru) | Учебный прибор для демонстрации волновой оптики | |
KR200404987Y1 (ko) | 멀티프로젝터 설치용 스테이지 | |
KR101749818B1 (ko) | 반사망원경 실험 장치 | |
CN211718138U (zh) | 一种视觉定位装置及产品检测设备 | |
CN105527019B (zh) | 一种三坐标四自由度衍射光强测量平台 | |
US1838394A (en) | Construction of philosophical apparatus and models | |
CN107680462B (zh) | 一种物理光学实验装置 | |
US5386257A (en) | Apparatus for aligning the optical system of a lamphouse and a movie projector | |
RU2507592C1 (ru) | Учебный комплект по оптическим и квантовым явлениям | |
TW201616114A (zh) | 景深測試裝置 | |
Quercioli et al. | Play Optics with LEGO [R] | |
US1889284A (en) | Optical apparatus | |
CN117012080A (zh) | 一种物理光学综合实验装置 | |
CN210402877U (zh) | 一种物理实验中的多组合式光学镜片演示装置 | |
CN209859449U (zh) | 轨道式的应用物理实验用透光实验装置 | |
CN219015604U (zh) | 光学性能检测装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071217 |