移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置及其用法的製作方法

2023-09-22 08:46:40 2

專利名稱：移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置及其用法的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種教學演示裝 置，特別是一種供老師教學或學生實驗用的光反射折射透鏡成像演示組合裝置。
背景技術：
目前中學實驗室中，演示光的反射折射、透鏡成像規律演示等所用的氦氖雷射器組件801固定在示教板的下端，光線通過出射孔802豎直射向上端固定安裝的三塊介質膜分束反射鏡803上，靠轉動反射鏡角度調整旋鈕804改變出射光線的角度(參見圖8)。由於光束出射位置固定，光束位置移動受限，透鏡805等光具是通過手柄插入孔806固定的，不能靈活地組成各種光路；且一束光線分成三束後，一條比一條暗淡，實驗效果不佳。

發明內容
本發明的目的是提供一種移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置及其用於光反射折射透鏡成像演示實驗的方法，該裝置的光束位置移動不受限制，結構簡單、發射出的光束強，可演示光的直線傳播、光反射、光折射、透鏡成像規律，潛望鏡、望遠鏡、照相機成像原理，光的幹涉、衍射等50多個光學實驗。解決上述問題的技術方案是一種移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置，包括移動式半導體雷射發射器、與光學實驗配套用的光學組具和教具以及親磁性示教板；
所述的移動式半導體雷射發射器包括能發射一束光線的半導體雷射發射器I或/和能發射兩束光線的半導體雷射發射器II ;所述的半導體雷射發射器I和半導體雷射發射器II以及光學實驗配套用的光學組具和教具的底部均安裝有磁性底座；所述的親磁性示教板為能與磁性底座吸附的平板；
使用時，移動式半導體雷射發射器以及與光學實驗配套用的光學組具和教具通過磁性底座吸附在親磁性示教板上、並可任意移動。其進一步的技術方案是移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置，所述的移動式半導體雷射發射器I包括I個雷射發射器主體，該雷射發射器主體由殼體，位於殼體內順次安裝在雷射電路板上的電池夾和電池、半導體雷射管和光斑調整部件以及位於殼體外的雷射開關和外接電源插口，套接在殼體前端、其內有柱面鏡、前端帶有雷射發射出口縫孔的光起點調整伸縮頭構成，光起點調整伸縮頭通過伸縮頭調整鎖緊螺釘與殼體連接，雷射發射器主體通過支撐軸和支撐軸套固定在磁性底座上，支撐軸套上有一高度調整鎖緊螺釘。所述的移動式半導體雷射發射器II是在所述的移動式半導體雷射發射器I基礎上再增加I個與移動式半導體雷射發射器I的雷射發射器主體結構完全相同的上雷射發射器主體構成,兩個雷射發射器主體之間通過上雷射發射器固定架連接,上雷射發射器主體的光起點調整伸縮頭通過轉軸固定在上雷射發射器主體固定架上，可以繞轉軸轉動，並通過上雷射發射器主體轉動鎖緊螺釘和彈簧定位；半導體雷射發射器II發射的兩束光線中的一束光線相對於另一束光線可任意改變出射角度。所述的配套光學組具和教具包括光學組具反射鏡、三稜鏡、折射塊、透鏡、小孔、單雙縫、劈尖、牛頓環、偏振器光學組具以及光度盤、水平量尺、垂直量尺、光屏……之中任意一種、兩種、叄種......或全部。相關的另一種技術方案是一種移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置用於光反射折射透鏡成像演示實驗的方法，具體做法是根據實驗需要，選擇能發射一束光線的半導體雷射發射器I或/和能發射兩束光線的半導體雷射發射器II，再選擇安裝有磁性底座的各種光學組具以及教具，放置在親磁性示教板上，組合進行各種光路教學演示或光路實驗；所述的光路教學演示或光路實驗包括演示光的直線傳播、光反射、光折射、透鏡成像規律，潛望鏡、望遠鏡和照相機成像原理，以及光的幹涉、衍射等50多個光學實驗。該方法的進一步技術方案是在教學演示或光路實驗前需要進行半導體雷射發射器本體的位置、高度、發光光束的角度調整，具體做法是
A.打開半導體雷射發射器電源開關，根據具體的演示實驗需要，在親磁性示教板上擺放半導體雷射發射器和各組件；扭松半導體雷射發射器高度調整鎖緊螺釘，調整半導體雷射發射器本體的高度，使之與其他光學組具的位置、角度、高度配合，在親磁性示教板上得到最清晰的光線徑跡後，扭緊高度調整鎖緊螺釘；
B.撥動單/雙束半導體雷射發射器上端的雷射發射器本體，可改變光束的方向；
C.扭松半導體雷射發射器伸縮頭調整鎖緊螺釘，調整光起點調整伸縮頭位置，可調整出射光線的起點位置，合適後扭緊伸縮頭調整鎖緊螺釘；
演示時，所述的雷射發射器內雷射管點光源通過柱面鏡而獲得扇形光束，該扇形光束從雷射發射出口縫孔射出，形成滿足光學實驗和演示用的光線，在親磁性示教板上得到清晰的光路徑跡，在光路上放置各種光學組具，就可以做各種光學實驗。由於採取上述結構，本發明之移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置及其用於光反射折射透鏡成像演示實驗的方法具有以下有益效果
I.半導體雷射發射器和各種光具均安裝在磁性底座上，可任意移動放置在親磁性示教板上，組合成各種光路實驗；克服了原實驗室配置的光學實驗裝置光源固定，移動受限，光具只能懸掛在示教板的橫梁上或固定在示教板中間，不便組合成多種光路實驗的缺點。2.本發明的半導體雷射發射器光源具有2種，兩種光源均可任意移動放置和調整組合發出不同方向的光線，給各種光學實驗提供合適的光源
本發明採用能單獨放置且能發射兩束光線(其中上面一束光線相對於另一束光線可任意改變出射角度)的半導體雷射發射器II和單獨放置能發射一束光線的半導體雷射發射器I，可移動放置和調整組合發出不同方向的光線，給各種光學實驗提供合適的光源；克服了原實驗室配置的光學演示儀由氦氖雷射器發出一束光線後分成三束，一束比一束暗淡且不能移動的缺點。3.自行設計組裝的小型磁性底座半導體雷射發射器，結構簡單、發射出的光束強，光束徑跡能清晰地顯示在示教板上，並能方便地調節高度與光束徑跡起點位置，使其能配合各種不同高度的光具，且具有耗能低，造價低。4.配套設置的測距、測高量尺，便於讀取實驗數據。
5.配套磁性底座的光屏，可任意移動放置在親磁性示教板上，便於觀看光的幹涉、衍射現象。因此，本發明之移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置可演示光的直線傳播、光反射、光折射、透鏡成像規律，潛望鏡、望遠鏡、照相機成像原理，光的幹涉、衍射等50多個光學實驗。 可供老師教學演示用，學生實驗以及探索性實驗用。下面結合附圖和實施例對本發明之移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置及其用於光反射折射透鏡成像演示實驗的方法的技術特徵作進一步說明。


圖I :本發明實施例一之移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置的結構及其安裝使用狀態參考圖(同時包括I個能發射一束光線的半導體雷射發射器I以及I個能發射兩束光線的半導體雷射發射器II -凸透鏡成像規律演示圖)；
圖2-1 圖2-5 :能發射一束光線的半導體雷射發射器I的結構示意 圖2-1 :整體結構示意 圖2-2 圖2-4 :光起點調整伸縮頭結構示意圖
圖2-2 :仰視圖，圖2_3 :右視圖，圖2_4 :主視圖，
圖2-5 :光起點調整伸縮頭立體示意 圖3-1 圖3-2 雷射發射器內雷射管點光源通過柱面鏡而獲得扇形光束,該扇形光束從雷射發射出口縫孔射出，形成滿足光學實驗和演示用的光線，在親磁性示教板上得到清晰的光路徑跡原理不意 圖3_1 :立體圖，圖3_2 :主視首I]視 圖4 :能發射兩束光線的半導體雷射發射器II的結構示意 圖5 :能發射一束光線的半導體雷射發射器I的內部結構示意 圖6 :實施例二之移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置的結構及其安裝使用狀態參考圖(測量凸透鏡焦距)；
圖7 :實施例三之移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置的結構及其安裝使用狀態參考圖(平面鏡轉角和出射光線轉角關係的測量演示)；
圖8 :現有光學演示裝置結構以及演示方法示意圖。圖I 圖7中
1-單光束雷射器I，11-雷射發射器主體，12-伸縮頭調整鎖緊螺釘，13-高度調整鎖緊螺釘，14a-支撐軸，14b-支撐軸套，15-雷射發射器磁性底座，101-殼體，102-雷射開關，103-外接電源插口，104-電池夾，105-電池，106-半導體雷射管，107-光斑調整部件，108-柱面鏡，109-光起點調整伸縮頭，110-雷射發射出口縫孔，111-雷射電路板；
2-雙光束雷射器II，21-上雷射發射器主體，22-伸縮頭調整鎖緊螺釘，23-上雷射發射器主體轉動鎖緊螺釘，24-轉軸，25-上雷射發射器主體固定架，26-彈簧，201-殼體，202-雷射開關，203-外接電源插口，209-上雷射發射器的光起點調整伸縮頭，210-雷射發射出口縫孔；
3-親磁性示教板；
4-帶磁性底座的直尺；5-可滑動的測量指針；
6-帶磁性底座的凸透鏡；
71-光學凸透鏡磁性底座，72-直尺的磁性底座，73-光學平面鏡磁性底座，8-帶磁性底座的光學平面鏡，9_帶磁性底座的可轉動的光度盤。圖8 中
801—氦氖雷射器組件，802—雷射射出口，803—介質膜分束反射鏡，804—反射鏡角度調整旋鈕，805—透鏡，806—光具的手柄插入固定孔。
具體實施例方式一種移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置，該裝置該裝置包括移動式半導體雷射發射器、與光學實驗配套用的光學組具和教具以及親磁性示教板；
所述的移動式半導體雷射發射器包括能發射一束光線的半導體雷射發射器I I或/和能發射兩束光線的半導體雷射發射器II 2 ;所述的半導體雷射發射器I I和半導體雷射發射器II 2以及光學實驗配套用的光學組具和教具的底部均安裝有磁性底座；所述的親磁性示教板為能與磁性底座吸附的平板；
使用時，移動式半導體雷射發射器以及與光學實驗配套用的光學組具和教具通過磁性底座吸附在親磁性示教板上、並可任意移動(參見圖I、圖6、圖7)。如圖2-2 圖2-5、圖5所示，所述的移動式半導體雷射發射器I I包括I個雷射發射器主體11，該雷射發射器主體11由殼體101,位於殼體內順次安裝在雷射電路板111上的電池夾104和電池105、半導體雷射管106和光斑調整部件107以及位於殼體外的雷射開關102，外接電源插口 103，套接在殼體前端、其內有柱面鏡108、前端帶有雷射發射出口縫孔110的光起點調整伸縮頭109構成，光起點調整伸縮頭109通過伸縮頭調整鎖緊螺釘12與殼體101連接，雷射發射器主體11通過支撐軸14a和支撐軸套14b固定在磁性底座15上，支撐軸套14b上有一高度調整鎖緊螺釘13。演示時，所述的雷射發射器內雷射管點光源通過柱面鏡108而獲得扇形光束，該扇形光束從雷射發射出口縫孔110射出，形成滿足光學實驗和演示用的光線，在親磁性示教板上得到清晰的光路徑跡(參見圖3-1 圖3-2)。如圖4所示，所述的移動式半導體雷射發射器II 2是在所述的移動式半導體雷射發射器I I基礎上再增加I個與移動式半導體雷射發射器I I的雷射發射器主體11結構完全相同的上雷射發射器主體21構成，兩個雷射發射器主體11、21之間通過上雷射發射器固定架25連接，上雷射發射器主體21的光起點調整伸縮頭209通過轉軸24固定在上雷射發射器主體固定架25上，可以繞轉軸24轉動，並通過上雷射發射器主體轉動鎖緊螺釘23定位；半導體雷射發射器II發射的兩束光線中的一束光線相對於另一束光線可任意改變出射角度。所述的配套光學組具和教具包括光學組具反射鏡、三稜鏡、折射塊、透鏡、小孔、單雙縫、劈尖、牛頓環、偏振器光學組具以及光度盤、水平量尺、垂直量尺、光屏……之中任意一種、兩種、叄種......或全部。將本發明移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置用於光反射折射透鏡成像演示實驗的方法的具體做法是根據實驗需要，選擇能發射一束光線的半導體雷射發射器I或/和能發射兩束光線的半導體雷射發射器II，再選擇安裝有磁性底座的各種光學組具以及教具，放置在親磁性示教板上，組合進行各種光路教學演示或光路實驗；所述的光路教學演示或光路實驗包括演示光的直線傳播、光反射、光折射、透鏡成像規律，潛望鏡、望遠鏡和照相機成像原理，以及光的幹涉、衍射等50多個光學實驗。
在教學演示或光路實驗前需要進行半導體雷射發射器本體的位置、高度、發光光束的角度調整，具體做法是
A.打開半導體雷射發射器電源開關，根據具體的演示實驗需要，擺放各組件；扭松半導體雷射發射器高度調整鎖緊螺釘，調整半導體雷射發射器本體的高度，使之與其他光學組具的位置、角度、高度配合，在親磁性示教板上得到最清晰的光線徑跡後，扭緊高度調整鎖緊螺釘；
B.撥動雙束半導體雷射發射器上端的雷射發射器本體21，可改變光束的方向；
C.扭松半導體雷射發射器伸縮頭調整鎖緊螺釘12或22，調整光起點調整伸縮頭109或209位置，可調整出射光線的起點位置，合適後扭緊伸縮頭調整鎖緊螺釘。演示時，所述的雷射發射器內雷射管點光源通過柱面鏡108而獲得扇形光束，該扇形光束從雷射發射出口縫孔110射出，形成滿足光學實驗和演示用的光線，在親磁性示教板上得到清晰的光路徑跡，在光路上放置各種光學組具，就可以做各種光學實驗(參見圖
3-1 圖 3-2)。實施例一移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置I
如圖I所示，該裝置採用I個能發射一束光線的半導體雷射發射器I I以及I個能發射兩束光線的半導體雷射發射器II 2作為演示光源，通過磁性底座安裝在親磁性示教板3上，
與之配套的光學組具為裝有磁性底座71的凸透鏡6，在親磁性示教板3的兩邊有呈直角安裝的帶磁性底座72的直尺4，其中一條直尺上有可滑動的測量指針5。該組合演示裝置可用於凸透鏡成像規律演示。實施例二 移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置II
如圖6所示，該裝置採用2個能發射一束光線的半導體雷射發射器I I作為演示光源，通過磁性底座15安裝在親磁性示教板3上，與之配套的光學組具為裝有磁性底座71的凸透鏡6，在親磁性示教板3的兩邊有呈直角安裝的帶磁性底座72的直尺4，該組合演示裝置可用於測量凸透鏡焦距演示。實施例三移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置III
如圖7所示，該裝置採用I個能發射一束光線的半導體雷射發射器I I作為演示光源，通過磁性底座15安裝在親磁性示教板3上，與之配套的光學組具為帶磁性底座73的平面鏡8和帶磁性底座的可轉動的光度盤9，該演示組合裝置III用於平面鏡轉角和出射光線轉角關係的測量演示。上述實施例一 實施例三僅僅是本發明之移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置多種組合方式之一，根據演示需要，還可以有多種，此處不再一一列舉。
權利要求
1.一種移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置，其特徵在於該裝置包括移動式半導體雷射發射器、與光學實驗配套用的光學組具和教具以及親磁性示教板； 所述的移動式半導體雷射發射器包括能發射一束光線的半導體雷射發射器I (I)或/和能發射兩束光線的半導體雷射發射器II (2);所述的半導體雷射發射器I和半導體雷射發射器II以及光學實驗配套用的光學組具和教具的底部均安裝有磁性底座；所述的親磁性示教板為能與磁性底座吸附的平板； 使用時，移動式半導體雷射發射器以及與光學實驗配套用的光學組具和教具通過磁性底座吸附在親磁性示教板上、並可任意移動。
2.根據權利要求I所述的移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置，其特徵在於所述的移動式半導體雷射發射器I (I)包括I個雷射發射器主體(11)，該雷射發射器主體(11)由殼體(101 )，位於殼體內順次安裝在雷射電路板(111)上的電池夾和電池(104、105)、半導體雷射管(106)和光斑調整部件(107)以及位於殼體外的雷射開關(102)，外接電源插口( 103)，套接在殼體前端、其內有柱面鏡(108)、前端帶有雷射發射出口縫孔(110)的光起點調整伸縮頭(109)構成，光起點調整伸縮頭(109)通過伸縮頭調整鎖緊螺釘(12)與殼體(101)連接，雷射發射器主體(11)通過支撐軸(14a)和支撐軸套(14b)固定在磁性底座(15 )上，支撐軸套(14b )上有一高度調整鎖緊螺釘(13 )。
3.根據權利要求2所述的移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置，其特徵在於所述的移動式半導體雷射發射器II是在所述的移動式半導體雷射發射器I基礎上再增加一個與移動式半導體雷射發射器I(I)的雷射發射器主體(11)結構完全相同的上雷射發射器主體(21)構成，兩個雷射發射器主體(11、21)之間通過上雷射發射器固定架(25 )連接，上雷射發射器主體(21)的光起點調整伸縮頭(209 )通過轉軸(24)固定在上雷射發射器主體固定架(25)上，可以繞轉軸(24)轉動，並通過上雷射發射器主體轉動鎖緊螺釘(23)和彈簧(26)定位；半導體雷射發射器II發射的兩束光線中的一束光線相對於另一束光線可任意改變出射角度。
4.根據權利要求1、2或3所述的移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置，其特徵在於所述的配套光學組具和教具包括光學組具反射鏡、三稜鏡、折射塊、透鏡、小孔、單雙縫、劈尖、牛頓環、偏振器光學組具以及光度盤、水平量尺、垂直量尺、光屏……之中任意一種、兩種、叄種......或全部。
5.一種光反射折射透鏡成像演示實驗的方法，其特徵在於它是利用權利要求I所述的移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置用於光反射折射透鏡成像演示實驗的方法，具體做法是根據實驗需要，選擇能發射一束光線的半導體雷射發射器I或/和能發射兩束光線的半導體雷射發射器II，再選擇安裝有磁性底座的各種光學組具以及教具，放置在親磁性示教板上，組合進行各種光路教學演示或光路實驗；所述的光路教學演示或光路實驗包括演示光的直線傳播、光反射、光折射、透鏡成像規律，潛望鏡、望遠鏡和照相機成像原理，以及光的幹涉、衍射等50多個光學實驗。
6.根據權利要求5所述的光反射折射透鏡成像演示實驗的方法，其特徵在於在教學演示或光路實驗前需要進行半導體雷射發射器本體的位置、高度、發光光束的角度調整，具體做法是 A.打開半導體雷射發射器電源開關，根據具體的演示實驗需要，在親磁性示教板上擺放半導體雷射發射器和各組件；扭松半導體雷射發射器高度調整鎖緊螺釘，調整半導體雷射發射器本體的高度，使之與其他光學組具的位置、角度、高度配合，在親磁性示教板上得到最清晰的光線徑跡後，扭緊高度調整鎖緊螺釘； B.撥動單/雙束半導體雷射發射器上端的雷射發射器本體(I1/21)，可改變光束的方向； C.扭松半導體雷射發射器伸縮頭調整鎖緊螺釘(12/ 2 2 )，調整光起點調整伸縮頭 (109/209位置)，可調整出射光線的起點位置，合適後扭緊伸縮頭調整鎖緊螺釘； 演示時，所述的雷射發射器內雷射管點光源通過柱面鏡而獲得扇形光束，該扇形光束從雷射發射出口縫孔射出，形成滿足光學實驗和演示用的光線，在親磁性示教板上得到清晰的光路徑跡。
全文摘要
一種移動式雷射光反射折射透鏡成像演示組合裝置，包括移動式半導體雷射發射器、與光學實驗配套用的光學組具和教具以及親磁性示教板；所述的移動式半導體雷射發射器包括能發射一束光線的半導體雷射發射器Ⅰ或/和能發射兩束光線的半導體雷射發射器Ⅱ；所述的半導體雷射發射器Ⅰ和半導體雷射發射器Ⅱ以及光學實驗配套用的光學組具和教具的底部均安裝有磁性底座；所述的親磁性示教板為能與磁性底座吸附的平板；使用時，移動式半導體雷射發射器以及與光學實驗配套用的光學組具和教具通過磁性底座吸附在親磁性示教板上、並可任意移動。可進行包括演示光的直線傳播、光反射、光折射、透鏡成像規律以及光的幹涉、衍射等50多個光學實驗。
文檔編號G09B23/22GK102915661SQ20121043315
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月3日 優先權日2012年8月11日
發明者曾克夫 申請人:曾克夫