专利名称：光学直观演示仪——光踪显示器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种显示光线传播路径的装置，尤其是能够直观、形象、完全地演示系列光学现象的光踪显示器。
在通常环境中，光的传播路径，即光路是看不见的，因此，教师只是借示意图和语言向学生说明光路的变化过程，以期揭示光的某些性质或光学元件的功能。这种教学方式缺乏直观性和形象性，不利于小学生、初中生顺利地学习光学知识。
本实用新型的目的是提供一种光踪显示器，它能把通常看不见的光路显示出来，能把抽象的光学概念具体化，能显示光路变化的全过程。
众所周知，物体细小的微粒一方面可长时间地悬浮在分散剂中，一方面可对照在它上面的光进行无规则的反射-散射，使得各个方向都能看到光亮，于是“光路”便以“光柱”的形象呈现出来。基于以上原理设计如下设置一高亮度光源(最好是全色光)，光源发出的光被“通光卡”调制成颜色、方向等适合需要的试验光；试验光射向光学器件；光学器件装载于光具轨道盘上可据需要移动；正对着观察者的方向上设置黑暗的背景以衬托光路的亮度；让试验光在散布适当浓度的粉尘或气雾的媒质中传播，这样试验光线的光路被清楚地显示出来了。
由于采用上述方案，光路被清晰地显示出来，光现象完整地、生动地呈现于观者面前，光学概念形象化、具体化，能让学生轻松地学到光学知识，它既能服务于九年义务教育，也适用于远程电视教学，还适于对大众进行科普教育。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是实施例1的主视图(揭开前壁)图2是滑轨的俯视图图3是图2中局部剖视图A-A图4是实施例2的主视图(示意图)图5是实施例2的俯视图(示意图)图6是实施例2的左视图(示意图)
图7是实施例3的主视图图8是部件穿线口27的结构图
图10是实施例3的左视图(剖开左壁)
图11是清扫器的结构图图中1、滑板 2、滑轨 3、轨框 4、螺栓 5、玻璃容器 6、胶体溶液 7、凸透镜 8、云雾器阀门(示意图) 9、光源 10、通光卡(截面图) 11、镜臂 12、棱框 13、锁板 14、活销 15、滑轮座 16、减压口 17、扶持杆 18、绳 19、滑轮 20、清扫棒 21、驱动磁 22、边框 23、透明玻璃壁 24、气管插孔 25、曲底面 26Z型镜臂 27、穿绳口 28、螺栓 29、孔盖 30、软塞 31、通绳孔32、凹面 33、咐着礠 34、凸起在实施例1中(如
图1、图2、图3所示)三条截面为T型的滑轨(2)用螺栓(4)固定于两条截面为T型的轨框(3)上，每条滑轨上紧套着3个可往返滑动的T型滑板(1)，在滑板下方吊挂光具。滑轨横跨于长方形玻璃容器(5)的上沿，光具浸没于胶体溶液(6)中，容器后壁制成黑色背景。在胶体溶液中显示光现象。也可用浊液代替胶体溶液。
图4、5、6所示的实施例2是一种在空气中演示光现象的装置。从侧面看(如图6所示)黑色背景和滑轨框、棱框通过活销(14)活动连结成矩形框架，从而可折叠着存放；框架可因锁板(13)的锁定而进入固定状态。轨道结构与实施施1相同。该系统在较纯净空气中演示时需配置超强光源如激光光源、高功率探照灯。若光源亮度不够，可配置云雾发生器，从阀门(8)中喷出舞台用云雾(无污染性)，当外界有强光干扰时，用黑色卡纸遮光。
图7、8、9、10、11所示的实施例3是一种利用粉尘散射光线来演示光现象的装置。演示器的整体系相对密封的长方形箱体结构。上半部为轨道盘，下半部为显示箱。轨道盘扣严于显示箱上，箱的下底面(25)的前部平坦后部翘起，以利于吹尘；在箱体内左前方放置一盛有胶体溶液的玻璃槽(用来演示光穿过水-空气界面时的折射现象)，显示箱后壁、右壁被黑色不透光物体遮蔽，前方玻璃壁下部左右各设一个气管插孔(24)，内有气管插入。通过气管鼓入气流，将下底曲面上的微尘吹飞。为了维护左侧壁、前侧壁(23)的透明度，设置磁控清扫器，它由贴于壁内侧的清扫棒(20)和贴于外侧的驱动磁(21)构成。清扫棒(20)系一面为平面、一面两端凸起(34)、中间包有永磁体(33)的软质橡胶棒。轨道盘内设有三条截面为T型的滑轨(2)，(图7的滑轨用折断画法)，各滑轨上套着可滑动的T型滑板(1)，滑板下方吊挂光具。Z型光具臂(26)可保证吊挂于不同滑轨上的光具共轴排列，同时，扶持杆(17)可抵制由光具重力所产生的扭转力矩。轨道盘外面有滑轮座(15)，座上安有滑轮(19)，轨道盘左右两壁上各设有三个穿绳口(27)，穿绳口(27)中心为海绵样的刮粉塞(30)，螺栓(28)通过夹紧孔盖(29)而压缩刮粉塞的绳孔以便刮下绳(18)上的粉尘。绳(18)的两端系于同一滑板的两个绳钩上，中间穿过通绳孔(31)，跨在外面的4个滑轮(19)上。轨道盘上开有减压口(16)，减压口中封有两层密纱布滤尘，棱框(22)加强了显示箱结构的牢固性。光源宜放入局部透光的灯箱中。通光卡为黑色不透光的纸卡，可据需要在上面挖出若干个一定形状、一定大小的孔洞，孔洞上可贴透光的色膜滤光而得到颜色不同的试验用光线。譬如，可以生动地演示“光线平行凸透镜主光轴入镜过焦点出镜，光线过光心不变向，过焦点的光线出镜与主光轴平行”，从而用于“光学成像作图法”的教学。
在演示凸透镜成像规律时，需配置一刻度尺，刻度尺上吊有可沿尺身滑行的细长指针，指针用于测焦距、像距或物距，或指示光路上的特殊位置。
在演示器内的上部或底部配置电热网(实施例1配置的电热网外被绝缘层)，可演示“海市蜃楼”、“沙漠水影”的光学本质。
(其它方面的用法从略)
权利要求1.一种光踪显示器，由光源、光具顺次构成，其特征是在光源与光具之间据需要加置通光卡，光具可据需要装载于可供其移动的轨道盘上，沿光路的一侧设置正对观察者的黑暗的背景；让试验光线传播于散布着适当浓度的微粒或气雾的媒质之中。
2.根据权利要求1所述的光踪显示器，其特征是光源可以是激光光源，也可以是普通光源，通光卡系黑色不透明纸卡，卡上据需要挖有孔洞，孔洞上可据需要贴滤光片，光具镜臂据需要制成Z形的曲臂。
3.据权利要求1所述的光踪显示器，光具浸没于胶体溶液中，试验光线传播于胶体溶液中，胶体溶液盛放于长方体状的玻璃槽中，胶体溶液也可用浊液替代。
4.据权利要求1所述的光踪显示器，其特征是从侧面看黑色背景和滑轨框、棱框通过活销活动连结成矩形框架；框架上设有锁板，(锁板可锁定活动的框架成为稳固的长方体状框架)在试验光传播的区域内散布着人工云雾。
5.据权利要求1所述的光踪显示器，其特征是显示器呈相对封闭的箱体结构，上半部为轨道盘，下半部为显示箱，轨道盘扣严于显示箱上；显示箱的下底面为前平后翘的曲面，前面玻璃壁下部左右各设一个气管插孔，气管自该孔插入箱内，面壁上设有磁控清扫器，清扫器由两部分构成，一部分是贴于面壁内侧的清扫棒，清扫棒系一面为平面、一面两端凸起、中间包有永磁体的软质棒；一部分是贴于面壁外侧的驱动磁；轨道盘内侧设有滑轨，滑轨上套着往返滑动的滑板，滑板下吊挂光具，滑板上有绳钩，轨道盘壁上有通绳口，通绳口由孔盖和刮粉塞构成，轨道盘外侧设有滑轮，绳的两端分别系于同一滑板的两个绳钩上，绳子中间部分穿过通绳眼，跨在外面的4个滑轮上，轨道盘上开有减压口，减压口上封有滤尘纱布。
专利摘要一种能够显现光路、直观、形象地展现光学现象的光踪显示器,它是在光源与光具之间加设通光卡,把光具装载于轨道盘上,正对观察的方向上设黑暗背景,让试验光线传播于胶体或散布着粉尘云雾的媒质中,增强了光学的可视性与趣味性,适用于学校教学、远程电视教学和科普教育。
文档编号G09B23/22GK2414475SQ0020645
公开日2001年1月10日 申请日期2000年3月12日 优先权日2000年3月12日
发明者李珂 申请人:李珂