光學教學演示裝置的製作方法

2023-04-28 06:31:01 2

本發明屬於物理教學儀器技術領域，尤其是涉及一種光學教學演示裝置。

背景技術：

在中學物理教學中，光的幹涉、衍射、反射和折射現象的教學演示，對於學生學習和掌握光的本性、傳播規律及實際應用是非常重要的，但目前教學演示實驗的難點在於：光學現象不直觀，無法形成視覺效果較好的多角度可視效果，從而影響了教學質量，而且常用的實驗裝置只能用於演示光的折射、漫反射等光學現象，而不能演示光的幹涉、衍射現象，同時常用的雷射筆的控制操作仍然需要教師的手按住雷射筆的開關，操作不方便，不利於課堂演示。

申請號 201520053250.1提供一種教學用光學儀器，其包括箱體、設置在箱體底部的支架以及設置在所述支架上的滾輪，所述箱體內部設置有光具座、光源、水透鏡以及光屏，所述光源、水透鏡以及光屏通過固定支架設置在所述光具座上；所述光源包括殼體、設置在殼體外壁上的F光源以及設置在所述殼體內部的雷射光源，所述殼體的外壁上設置有一供所述雷射光源通過的通孔，所述雷射光源包括第一雷射光源和第二雷射光源，所述第一雷射光源以及所述第二雷射光源通過固定裝置固定在所述殼體內部，該結構功能單一、使用範圍有限。

申請號CN201410122562.3公開一種光的幹涉、衍射、反射、折射現象的空間立體演示儀，包括有雷射源座、雷射筆、光學現象演示元件和光路立體演示箱，所述的光路立體演示箱包括有透明的箱體，該箱體內設置有液態或氣態的透明膠體；所述的雷射筆，其發光色包括有至少兩種顏色，該雷射筆規格外型相同、側部設置有控制按鈕；所述的雷射源座包括至少兩層高低平行排列的底板，每一層的底板上均前後間隔設置有前固定板、按鈕控制板和後固定板，該前固定板上設置有多個橫向和縱向的用於固定雷射筆的前固定孔，該後固定板上設置有與前固定孔數量以及位置相對應並用於固定雷射筆的後固定孔，按鈕控制板上設置有與前固定孔數量以及位置相對應的按鈕控制孔，所述的按鈕控制孔的形狀為在圓形孔的外側開設一段弧形凹槽，該弧形凹槽的兩端離上述圓形孔的圓心線性增大設置。該結構的不足之處在於：該結構在演示過程中，由於整體機構重量較大不便移動，坐在教室左右兩側的學生只能保證某一側進行觀測，影響教學效果。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種光學教學演示裝置，通過設置轉動的底座，實現了整體結構或者局部結構360°轉動，有利於教室內每個位置的學生直觀光學演示，提高教學效果。

為達到上述目的，本發明採用以下技術方案：

光學教學演示裝置，包括底座、光源供給機構和光路顯示機構，所述底座包括第一底座和第二底座，所述第一底座和所述第二底座中心設置轉軸，所述轉軸上端伸出所述第二底座並設置豎直方向的第一滑軌；所述光源供給機構包括定位板、卡板和設置在卡板內的雷射燈，所述雷射燈為多個，所述卡板與所述定位板固定連接，所述定位板遠離所述卡板的端面設置與所述第一滑軌相匹配的第一滑塊；所述第二底座上表面設置第二滑軌，所述光路顯示機構包括中空透明盒體，所述中空透明盒體下端面設置第三底座，所述第三底座下端面設置與所述第二滑軌相匹配的第二滑塊。

進一步的，所述第三底座上端面設置第三滑軌，所述中空透明盒體下端面設置與所述第三滑軌相匹配的第三滑塊，所述第三滑軌的方向與所述第二滑軌的方向垂直。

進一步的，所述中空透明盒體包括上板、下板、左板、右板、前板和後板，所述上板開設進氣孔和進液孔，所述下板設置排水孔，所述左板靠近所述轉軸，所述左板包括鉸接的上左板和下左板，所述上左板與所述上板、前板和後板密封扣接，所述下左板分別與所述下板、前板和後板固定連接，所述右板內壁設置成像板，所述前板和後板內壁均設置與水平面相平行的多層第四滑軌，所述第四滑軌內滑動連接光線演示元件，所述光線演示元件為平面鏡、非平面鏡、凸透鏡、凹透鏡或者三稜鏡。

進一步的，所述成像板為顯示屏，所述顯示屏內設置顯色模塊和控制模塊，所述控制模塊控制所述顯色模塊工作。

進一步的，所述定位板外表面設置角度線，所述中空透明盒體外壁滑動連接量角板。

本發明的有益效果是：

1.本發明的底座包括第一底座和第二底座，第一底座和第二底座中心設置轉軸，轉軸上端伸出第二底座並設置豎直方向的第一滑軌；光源供給機構包括定位板、卡板和設置在卡板內的雷射燈，雷射燈為多個，卡板與定位板固定連接，定位板遠離卡板的端面設置與第一滑軌相匹配的第一滑塊；第二底座上表面設置第二滑軌，光路顯示機構包括中空透明盒體，中空透明盒體下端面設置第三底座，第三底座下端面設置與第二滑軌相匹配的第二滑塊。使用時，將第一底座放置在桌面上，轉軸相對第一底座可自由轉動，第二底座相對轉軸可以自由轉動，使用時通過轉動第二底座實現調整中空透明盒體的朝向方向，有利於對教室內所有角度的學生進行光學演示；另外，通過滑動第三底座實現調整中空透明盒體與轉軸之間的距離，本結構設計便於光學實驗過程中向學生演示光線的長度和軌跡；此外，通過第一滑塊相對第一滑軌的滑動連接可實現雷射燈的上下移動，通過轉動第一滑塊調節雷射燈的傾斜角度實現調整光線的入射角。

2.第三底座上端面設置第三滑軌，中空透明盒體下端面設置與第三滑軌相匹配的第三滑塊，第三滑軌的方向與第二滑軌的方向垂直，使用時通過調整第三滑塊在第三滑軌內的位置實現對中空透明盒體的位置微調，有效提高本發明光線傳播路徑的準確性。

3.中空透明盒體包括上板、下板、左板、右板、前板和後板，其中左板靠近轉軸，上板開設進氣孔和進液孔用於在中空透明盒體內衝入液體和氣體，例如在中空透明盒體內裝入膠體用於演示丁達爾現象；下板設置排水孔用於將中空透明盒體內的液體順利排出；左板包括鉸接的上左板和下左板，上左板與上板、前板和後板密封扣接，下左板分別與下板、前板和後板固定連接，右板內壁設置成像板，前板和後板內壁均設置與水平面相平行的多層第四滑軌，第四滑軌內滑動連接光線演示元件，光線演示元件為平面鏡、非平面鏡、凸透鏡、凹透鏡或者三稜鏡，使用時打開上左板，通過簡單推拉將光線演示元件安裝在第四滑軌內，而且推拉過程方便快捷。需指出的，光的折射或者散射實驗過程中，在中空透明盒體內衝入液體時，液體的上表面低於下左板的最上端即可防止液體溢出，在液體上方衝入氣體，上左板與上板、前板和後板密封扣接防止氣體溢出，由此得知本結構設計有效提高演示過程中的穩定性。

4.成像板為顯示屏，顯示屏內設置顯色模塊和控制模塊，搭配雷射燈的光照顏色，控制模塊控制顯色模塊顯色用於突出雷射燈的光照亮度，本結構設計有效提高演示效果。

5．定位板外表面設置角度線，中空透明盒體外壁滑動連接量角板，使用時定位板上的刻度線用於直接定位雷射燈與水平面的夾角，量角板用於量測反射角或者折射角的角度大小，本結構設計可以從數據上直接向學生驗證反射定律或者折射定律。

綜上，本發明使用時操作方便快捷，而且對教室內所有位置的學生均可以實現演示的目的，有效提高教學品質和教學效果。

附圖說明

圖1為本發明實施例一的結構示意圖；

圖2為本發明實施例一光源供給機構的結構示意圖；

圖3為本發明實施例一第二底座的結構示意圖；

圖4為本發明實施例一光路顯示機構的結構示意圖；

圖5為本發明實施例一第三底座的結構示意圖；

圖6為本發明實施例一弧形夾持凸起的結構示意圖；

圖7為本發明實施例二的結構示意圖；

圖8為本發明實施例三第一底座的結構示意圖；

圖9為本發明實施例四第一底座的結構示意圖；

圖10為本發明實施例四第一底座下端面的結構示意圖。

圖中：1-第一底座，2-第二底座，3-轉軸，4-第一滑軌，5-定位板，6-卡板，7-雷射燈，8-第一滑塊，9-第二滑軌，10-上板，11-右板，12-前板，13-進氣孔，14-進液孔，15-排水孔，16-上左板，17-下左板，18-成像板，19-第四滑軌，20-光線演示元件，21-第三底座，22-第二滑塊，23-第三滑軌，24-第三滑塊，25-量角板，26-第一水平部，27-弧形部，28-第二水平部，29-容納槽，30-滾輪，31-弧形夾持凸起。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。

實施例一

如圖1至圖6所示，本發明包括底座、光源供給機構和光路顯示機構，底座包括第一底座1和第二底座2，第一底座1和第二底座2均為圓盤狀且中心安裝轉軸3，第一底座1的直徑小於第二底座2的直徑，第二底座2上表面設置第二滑軌9，第二滑軌9為三條，轉軸3上端伸出第二底座2並開設有豎直方向的第一滑軌4；

光源供給機構包括定位板5、卡板6和設置在卡板6內的雷射燈7，雷射燈7為多個，本實施例優選兩個，兩個雷射燈7可用於在演示平行光的反射定律和折射定律，卡板6與定位板5固定連接，定位板5遠離卡板6的端面一體成型與第一滑軌4相匹配的第一滑塊8；

光路顯示機構包括中空透明盒體，中空透明盒體包括上板10、下板、左板、右板11、前板12和後板，上板10開設進氣孔13和進液孔14，下板開設排水孔15，左板包括鉸接的上左板16和下左板17，上左板16與上板10、前板12和後板密封扣接，下左板17分別與下板、前板12和後板粘接連接，右板11內壁粘接成像板18，成像板18為顯示屏，顯示屏內設顯色模塊和控制模塊，控制模塊控制顯色模塊工作，前板12和後板內壁均開設與水平面相平行的多層第四滑軌19，本實施例優選兩層，第四滑軌19內滑動連接光線演示元件20，光線演示元件20為平面鏡、非平面鏡、凸透鏡、凹透鏡或者三稜鏡，圖4中顯示的為三稜鏡；第二滑軌9內滑動連接第三底座21，第三底座21下端面一體成型與第二滑軌9相匹配的第二滑塊22；第三底座21上端面設置第三滑軌23，中空透明盒體下端面設置與第三滑軌23相匹配的第三滑塊24，第三滑軌23的方向與第二滑軌9的方向垂直。第一滑軌4、第二滑軌9、第三滑軌23內均設置多個弧形夾持凸起31，弧形夾持凸起31用於定位第一滑塊8、第二滑塊22和第三滑塊24的位置，防止調整後光學實驗演示過程中第一滑塊8、第二滑塊22和第三滑塊24自行滑動影響演示效果的問題發生，由於結構類似，圖6中僅示出第一滑塊8和第一滑軌4內弧形夾持凸起31的位置關係。

本發明在使用時，第一底座1放置在桌面上，轉軸3相對第一底座1可自由轉動，第二底座2相對轉軸3可以自由轉動，通過轉動第二底座2實現調整中空透明盒體的朝向方向，有利於對教室內所有角度的學生進行光學演示；另外，通過滑動第三底座21實現調整中空透明盒體與轉軸3之間的距離，本結構設計便於光學實驗過程中向學生演示光線的長度和軌跡；此外，通過第一滑塊8相對第一滑軌4的滑動連接可實現雷射燈的上下移動，通過轉動第一滑塊8調節雷射燈7的傾斜角度實現調整光線的入射角。

光反射演示實驗過程：在中空透明盒體的下部分加入膠體、上部分加入煙霧，當雷射燈7為打開一個時，光線演示元件20為平面鏡，平面鏡為上下兩層安裝，雷射燈7的光線斜射入中空透明盒體的煙霧中，量測入射角和兩次反射過程反射角，驗證反射定律；另外，同時打開兩個雷射燈7，演示平行光在平面鏡和非平面鏡上的可以對比光的鏡面反射和漫反射現象；

光的折射演示實驗過程：當雷射燈7為打開一個時，雷射燈7的光線斜射入中空透明盒體的膠體內，量測入射角和折射角，驗證折射定律；另外，同時打開兩個雷射燈7，演示平行光在同一種液體介質中的傳播規律；需指出的是，光線射入膠體內產生丁達爾現象更容易觀察到光線的傳播路徑。

通過在第四滑軌19內滑動連接凸透鏡或者凹透鏡，可以驗證近視或者遠視的原理，通過三稜鏡觀察光的色散現象。

實施例二

本實施例與實施例一的結構基本相同，不同的是：如圖7所示，定位板5外表面設置角度線，後板外壁滑動連接量角板25。使用時定位板5上的刻度線用於直接定位雷射燈7與水平面的夾角，量角板25用於量測反射角或者折射角的角度大小，本結構設計可以從數據上直接向學生驗證反射定律或者折射定律。

實施例三

本實施例與實施例一的結構基本相同，不同的是：如圖8所示，第一底座1側端面對稱設置兩個提手，提手包括第一水平部26、弧形部27和第二水平部28，第一水平部26和第二水平部28鉸接在第一底座1內，第一底座1還設置容納弧形部27的U形槽（圖未示），本實施例通過增設提手，便於快速搬挪實驗器材。

實施例四

本實施例與實施例一的結構基本相同，不同的是：如圖9和圖10所示，第一底座1下端面設置三個容納槽29，容納槽29內鉸接滾輪30，滾輪30可全部翻轉至容納槽29內，不影響第一底座1與試驗臺的接觸，將滾輪30外翻使用滾輪30進行短距離移動，本實施例與實施例三的效果基本相同，通過設置滾輪30，便於快速搬挪實驗器材。

最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，本領域普通技術人員對本發明的技術方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發明技術方案的精神和範圍，均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。