透鏡成像原理教具的製作方法

2023-10-06 07:32:59 2

本實用新型涉及教具技術領域，特別涉及一種透鏡成像原理教具。

背景技術：

目前物理教學過程中，老師講解關於「眼睛和眼鏡」的內容時，均用凸透鏡來模擬眼睛的晶狀體，在講解眼睛成像的原理時，要使遠近不同的物體的像呈在光屏上，要換用不同焦距的凸透鏡來實現，而為了使像清晰地呈在光屏上，需要改變凸透鏡與光屏的距離，這與眼睛的實際調節不相符，因為眼睛的晶狀體(用凸透鏡來模擬)到視網膜(用光屏來模擬)的距離是不變的。此外，老師在演示近視眼和遠視眼晶狀體形狀改變引起焦距變化時，只能換用不同焦距的凸透鏡來實現，操作繁瑣，難度大，而且晶狀體形狀變化無法演示，導致學生難以感知晶狀體的凸度變化，難以理解眼睛成像的原理，從而致使教學效果不理想。另外，在講解近視眼和遠視眼的矯正時也很難把像準確呈現在光屏上。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型旨在提出一種透鏡成像原理教具，以便於學生理解眼睛成像的原理。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的：

一種透鏡成像原理教具，包括光具座，於所述光具座上設有滑軌，還包括分別通過支架沿所述滑軌延伸方向設置的光源、第一透鏡和光屏；

所述第一透鏡包括硬質的圓形框架，於所述框架兩相對側固設有彈性透明薄膜以與所述框架圍構形成有密封腔，還包括通過管路與所述密封腔連接的注射器；

還包括背板，所述背板設於所述第一透鏡和所述光屏一側，於所述背板上設有圓形的眼睛標識區，所述第一透鏡和所述光屏分別位於所述眼睛標識區的左右兩側。

進一步地，所述第一透鏡還包括卡嵌於所述框架內並分置於所述彈性透明薄膜兩側的彈性擋圈。

進一步地，所述框架由不鏽鋼製成。

進一步地，所述彈性透明薄膜粘接於所述框架上。

進一步地，所述框架的直徑為4.5-5.5cm，厚度為0.5-0.8cm。

進一步地，所述管路包括連通所述密封腔的第一管路，以及連接於所述第一管路和所述注射器之間的第二管路，所述第一管路為硬管，所述第二管路為軟管。

進一步地，所述第一管路和/或所述第二管路為透明管。

進一步地，於所述光源和所述第一透鏡之間設有第二透鏡。

進一步地，所述第二透鏡與所述第一透鏡結構相同。

相對於現有技術，本實用新型具有以下優勢：

(1)本實用新型所述的透鏡成像原理教具，通過設置第一透鏡，可推拉注射器調節第一透鏡的凸度變化，可較真實地模擬眼睛晶狀體的凸度變化，便於學生理解眼睛成像的原理，操作簡單方便。另外，設置具有眼睛標識區的背板，以第一透鏡至光屏的距離來模擬眼睛晶狀體到視網膜的距離，強調眼睛成像過程中該距離是不可變化的，比較直觀，便於學生理解。

(2)第一透鏡內設置卡嵌於所述框架內並分置於所述彈性透明薄膜兩側的彈性擋圈，便於模擬不同直徑的透鏡，且便於操作。

(3)框架由不鏽鋼製成，不會生鏽，可使教具美觀，且可延長該教具的使用壽命。

(4)不鏽剛與彈性透明薄膜之間粘接，便於製作第一透鏡，可較好的模擬實際的透鏡，使成像效果更加理想。

(5)框架的直徑設為4.5-5.5cm，厚度為0.5-0.8cm，成像清晰，便於學生觀察。

(6)第一管路為硬管，便於該透鏡的安裝，第二管路為軟管，便於推拉注射器，操作方便。

(7)第一管路和/或第二管路設為透明管，便於觀察管路內液體狀況。

(8)在光源和透鏡之間設置第二透鏡，便於模擬近視眼或遠視眼的矯正過程。

(9)第二透鏡與第一透鏡結構相同，便於模擬遠視眼的矯正過程，可快速成像且操作方便。

附圖說明

構成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1為本實用新型實施例所述的透鏡成像原理教具的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例所述的第一透鏡的結構示意圖；

圖3為圖2的A-A剖視圖；

圖4為圖3去掉彈性擋圈的結構示意圖。

附圖標記說明：

1-光具座，2-支架，3-光源，4-第二透鏡，5-第一透鏡，501-框架，5011-密封腔，502-彈性擋圈，503-彈性透明薄膜，505-第一管路，506-第二管路，507-注射器，6-背板，601-眼睛標識區，7-光屏。

具體實施方式

需要說明的是，在不衝突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本實用新型。

本實用新型涉及一種透鏡成像原理教具，主要包括光具座、光源、第一透鏡、光屏和背板，其中：在光具座上設有滑軌，光源、第一透鏡和光屏分別通過支架沿滑軌延伸方向設置；第一透鏡包括硬質的圓形框架，在框架兩相對側固設有彈性透明薄膜以與框架圍構形成有密封腔，還包括通過管路與密封腔連接的注射器；背板設於第一透鏡和光屏一側，在背板上設有圓形的眼睛標識區，透鏡和光屏分別位於眼睛標識區的左右兩側。

本實用新型所述的透鏡成像原理教具，通過設置第一透鏡，可推拉注射器調節第一透鏡的凸度變化，可較真實地模擬眼睛晶狀體的凸度變化，便於學生理解眼睛成像的原理，操作簡單方便。另外，設置具有眼睛標識區的背板，以第一透鏡至光屏的距離來模擬眼睛晶狀體到視網膜的距離，強調眼睛成像過程中該距離是不可變化的，比較直觀，便於學生理解。

基於以上設計思想，本實用新型的一種示例性結構如圖1和圖2所示，其中，光具座1為現有技術中的結構，其包括圖中未示出的標尺以及滑軌，在滑軌上沿滑軌的延伸方向分別設置有裝設光源3、下述的第二透鏡4、第一透鏡5和光屏7的支架2，具體地，支架2可固設於滑座上，或可滑動設於滑座上。

為了降低教具的製作成本，本實施例中的光源3為蠟燭，其除了可為蠟燭，還可為現有技術中便於成像的其他光源，比如LED光源。

為了延長第一透鏡5的使用壽命，框架501由不鏽鋼製成，外形美觀。當然，框架501的材質除了可為不鏽剛，還可為玻璃、硬質橡膠、硬質PVC、合金或銅、鋁等硬質金屬。具體地，框架501的直徑為4.5-5.5cm，厚度為0.5-0.8cm，在此範圍內成像清晰，便於學生觀察。框架501直徑除了可為4.5-5.5cm，其當然還可大於5.5cm或小於4.5cm，只是框架501尺寸過大或過小均不利於形成清楚的像。第一透鏡5實際使用過程中需要在密封腔5011內填充透明液體，比如水，如果框架501尺寸過大第一透鏡5易受重力影響，而與實際透鏡凸度相差較大，尺寸過小會致使第一透鏡5凸度不明顯，均不利於成像。另外框架501厚度除了可為0.5-0.8cm，還可大於0.8cm或小於0.5cm，只是框架501厚度大於0.8cm時會致使第一透鏡5凸度不明顯，而框架501厚度小於0.5cm時不便於安裝下述的彈性擋圈502。

在上述結構中，彈性透明薄膜可為透明彈性矽膠薄膜、透明彈性塑料薄膜或現有技術中的其他材質。

此外，為了防止試驗過程中框架501與彈性透明薄膜之間開縫，彈性透明薄膜粘接於框架501上，具體地，粘接材料為402膠水，其不僅易凝固，且粘接牢靠效果好。粘接材料除了可為402膠水，還可為現有技術中其他的粘接效果好的膠水。

另外，為了便於模擬不同直徑的透鏡，第一透鏡5還包括卡嵌於框架501內並分置於彈性透明薄膜503兩側的彈性擋圈502，結合圖3與圖4所示，其中圖3為安裝彈性擋圈502的結構示意圖，圖4為未安裝彈性擋圈502的結構示意圖，可見彈性擋圈502卡嵌於框架501內後可改變第一透鏡5的內徑。為了便於模擬多種不同直徑的透鏡，彈性擋圈502分為不同內徑的多種，在需要改變透鏡的直徑時，更換不同的彈性擋圈502即可。另外，為了防止試驗過程中彈性擋圈502掉落，還可設置兩個半圓形的外殼，該外殼覆蓋框架501和彈性擋圈502上下兩個端面即可。

為了便於上述第一透鏡5的安裝和使用，連接注射器507和密封腔5011的管路包括連通密封腔5011的第一管路505，以及連接於第一管路505和注射器507之間的第二管路506，其中：第一管路505為硬管，比如不鏽鋼、玻璃、硬質PVC，其可便於第一透鏡5的安裝，在第一透鏡5中起支撐作用；第二管路506為軟管，比如輸液管、氣門芯或現有技術中的其他結構，其可便於注射器507的操作和使用。此外，為了便於觀察管路內液體狀況，第一管路505和第二管路506為透明管。本實施例中，除了可將第一管路505和第二管路506全部設為透明管，還可僅將第一管路505或僅將第二管路506設為透明管。

為了便於模擬遠視眼的矯正過程，在光源3和第一透鏡5之間設有第二透鏡4，具體地，第二透鏡4與第一透鏡5結構相同，第二透鏡4結構除了可與第一透鏡5結構相同，還可為現有技術中不可調焦的凸透鏡或凹透鏡，設置凸透鏡可用於模擬遠視眼的矯正過程，而設置凹透鏡可用於模擬近視眼的矯正過程。

為了更為直觀的模擬晶狀體到視網膜的距離不可變化，背板6上設置了眼睛標識區601，具體地，本實施例中眼睛標識區601為圓形，更接近眼睛的真實形狀，眼睛標識區601除了可為圖示的圓形，還可在背板6上設置展示眼睛內部結構的圖或代表眼睛內部結構的模塊，比如瞳孔模塊或玻璃體模塊，從而更有利於學生理解眼睛成像的原理。

本實施例在具體使用時：以光源3模擬外界的物體，以第一透鏡5模擬眼睛晶狀體，推拉注射器507改變第一透鏡5的凸度模擬眼睛晶狀體凸度的變化；以第二透鏡4模擬佩戴的眼鏡，以光屏7模擬眼睛的視網膜，以背板6上的眼睛標識區601強調晶狀體到視網膜的距離不可變化。本實施例不僅在試驗過程中操作方便，且更為直觀，便於學生理解眼睛成像的原理，可具有理想的教學效果。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。