专利名称:自动光学演示装置的制作方法
发明属于物理学中演示光学现象的装置。
现有的光学现象演示装置，如演示光的干涉衍射现象的装置中有一光源(如激光管)和一干涉衍射物片(如单缝、双缝、园孔……等衍射物片)。光束经过物片以后在呈像屏上产生图样。这种演示装置有两点不足之处(1)屏上有图样的区域太小，必须在屏的近处才能看清图样，因而课堂上大部分学生看不清楚演示图样；(2)由于装置中每次只能放一个物片(例如单缝或园孔)。演示时必须调节物片的位置，使光束正好对准物片。因而每观察一种现象就得重调一次物片的位置，课前要花许多时间做准备工作，也限制了课堂演示的内容、数量。
本发明在于设计一种能自动调节和演示的光学实验装置；且使图样放大、清晰便于大多数学生观察。
自动光学演示装置由五部分组成(一)固定物片的园盘及转动定位部分。
N个物片均匀地分布在一园盘的边缘槽中，园盘固定在一轴的上端，该轴通过园盘中心且垂直于园盘平面。电机带动园盘转动。在园盘的下面、轴的另一端固定一单刀N投波段开关，其中心在轴上，且其平面与轴垂直。园盘边上侧面有N个均匀分布的定位孔，在靠近园盘侧面附近有一定位针，定位针固定在定位杆的一端，定位杆由一轴支撑并可绕该轴在园盘面所决定的平面内转动。定位杆的另一端受中间继电器的控制。
(2)电路部分中间继电器的触点串联在电动机迴路内，线圈迴路串联单刀N投波段开关，单刀N投波段开关的N个触点和与其相连的N个按钮依次分为单、双数两组。各单数触点与各双数触点的位置相互交叉，单数按钮的另一端与一小继电器的常通触点连在一起 双数按钮的另一端与该小继电器的常断触点连在一起。一个自动手动开关的两端分别连接到常通触点与常断触点之上。由一振荡电路控制小继电器。
三、光源光束部分在光源与园盘之间有一能变换n种光束的机构，这个机构是在一园形镜盘的同心园周上均匀地分布着n(n＜N)个小孔，将球面凹透镜柱面透镜等分别镶在每个小孔内，这些透镜的中心在同一园周上。镜盘平面与光束垂直。镜盘与一拨轮固定在通过它们中心的轴的两端。轴方向沿光束方向，由一支柱支撑。拨轮平面与镜盘平面平行，且边缘上开有n个槽与镜盘上的n个透镜相对，使得光经过透镜、槽照射到物片上。在大园盘的边缘上分布着n个拨杆，将n个物片分为n组，每转过一组物片，拨杆拨动拨轮转过一个槽，从而将另一块透镜置于光路中。
(四)图象的放大和显示光束通过物片后经反射镜多次反射，再经放大镜放大，最后在呈像屏上呈现放大的图象。
(五)外壳由于这种装置需要较大的呈像屏，较长的机身，为减小仪器的体积，使呈像屏可折迭在侧面板内。
本发明与已有技术相比具有如下优点(1)N个物片可以一次装在园盘上部的边缘槽中，调好位置以后就不再需要反复拆卸和调节了，用哪个物片演示光学现象，就按与该物片相对应的按钮，电机带动园盘转动，使该物片正好停在光束中间。因而该装置在使用和管理上非常方便，大大节约了时间、丰富了演示的内容。
(2)由于光束经反射镜多次反射，再经放大镜放大，最后在呈像屏上呈现的图象被放大到相当清楚的程度，因而使得能容纳270人的教室中的大部分学生能看清实验现象。
附图1是自动 光学演示装置的结构图，其中〔1〕大反射镜，〔2〕中间继电器，〔3〕连接件，〔4〕定位杆，〔5〕拨杆，〔6〕小反射镜，〔7〕定位针，〔8〕园盘，〔9〕单刀N投波段开关，〔10〕物片，〔11〕电机，〔12〕皮带轮，〔13〕拨 轮，〔14〕支柱，〔15〕镜盘，〔16〕光源，〔17〕中反射镜，〔18〕呈像屏。
附图2是自动光学演示装置中的电路图，其中〔19〕是电源插头，〔20〕按钮(连双数触点)，〔21〕按钮(连单数触点)，〔22〕小继电器，〔23〕振荡电路，〔24〕自动、手动开关。
本发明的一个实施例在一个可绕垂直轴转动的园盘〔8〕上面边缘处有N个物片〔10〕，从光源〔16〕发出的光束射在N个物片中的某一个上，经物片的干涉衍射光射到小反射镜〔6〕上，再被反射到中反射镜〔17〕上，从〔17〕反射的光射到大反射镜〔1〕上，从〔1〕反射的光再经过若干次反射(图中未画)相当于增加了仪器的长度。在光路中还有一放大镜，其作用使得干涉衍射图样放大。园盘〔8〕的下部轴端连接一个单刀N投波段开关，园盘在慢速电机带动下绕垂直轴转动。园盘边上侧面有N个定位孔均匀分布，在靠近园盘侧面 有一园锥形定位针〔7〕，在园盘停止转动后定位针立即插入园盘侧面的定位孔内。定位针装在一可绕一轴转动的定位杆〔4〕的一端，定位杆的另一端受到中间继电器〔2〕的控制。中间继电器的触点串联在电动机迴路中，控制电动机和园盘的转动。中间继电器的线圈迴路串联单刀N投波段开关〔9〕，单刀N投波段开关的N个触点分别与N个按钮串联。这N个按钮一般处于接通状态，使用哪个按钮就将它置于断路状态。单刀N投波段开关只有转到与该断路状态的按钮对应的位置时，中间继电器线圈迴路才断电，电动机和园盘停止转动，N个物片中的一个物片停止在光束中间。这样通过N个按钮可以选择N个演示图象中的任何一个。以上所说是将自动手动开关〔24〕拨向手动位置。将自动手动开关拨向自动位置，则单刀N投波段开关的N个触点和与其相连的N个按钮被分为单数与双数两组〔20〕、〔21〕。各单数按钮的另一端与小继电器的常通触点连在一起，各双数按钮的另一端与小继电器的常断触点连在一起。有一振荡电路〔23〕每隔t秒钟发出一个信号使小继电器的常通、常断触点交替地与中间继电器〔2〕线圈接通。使得每个物片在光路中停t秒，再转到下一个物片。
由于N个图样所需要的光束分为n类，于是在光源与园盘之间的光路中装一可变换光束种类的机构，这个机构由拨轮〔13〕，支柱〔14〕及镜盘〔15〕组成，镜盘盘面垂直于光束，在镜盘面上与镜盘同心的某一园周上均匀分布着n个孔，每个孔中镶一种透镜。通过与镜盘固定在同一轴上的拔轮和大园盘上的拨杆〔5〕，使园盘的转动与镜盘的转动有一定的对应的关系，园盘上的物片需要什么光束时，镜盘就转到相应的位置产生所需的光束。
权利要求
1.一种自动光学演示装置，由光源[16]、物片[10]及呈像屏[18]组成，其特征在于有若干(N)个物片均匀地分布在一园盘[8]的边缘槽中，园盘固定在一轴上端，该轴通过园盘中心且垂直于园盘平面，电机带动园盘转动，在园盘下面，轴的另一端固定一单刀N投波段开关[9]单刀N投波段开关的中心在轴上，且其平面与轴垂直，园盘边上侧面有N个均匀分布的定位孔，在靠近园盘侧面处有一定位针[7]，定位针固定在定位杆[4]的一端，定位杆由一轴支撑，并可绕该轴在园盘面所决定的平面内转动，定位杆的另一端受中间继电器的控制，在光路中、光源与园盘之间有一园形镜盘，其平面垂直于光束，在与镜盘的中心同心的园周上均匀地分布着若干个(n个、且n＜N)小孔，n种透镜分别镶在n个孔内，镜盘和拨轮固定在通过其中心的同一轴的两端，该轴由一支柱[14]支撑，拨轮上开有n个槽对着镜盘的n个透镜，在大园板边缘上分布着n个拨杆[5]，拨杆随园盘[8]转动，拨动拨轮，在该光学演示装置的前、后分别放有若干面反射镜和一放大镜。
2.根据权利要求
1所述的自动光学演示装置，其特征在于所说的中间继电器的线圈迴路串联在电动机〔11〕迴路内，中间继电器的线圈迥路串联单刀N投波段开关，单刀N投波段开关的N个触点和与其相连的N个按钮分为单、双数两组〔21〕、〔20〕，单数按钮的另一端与一小继电器〔23〕的常通触点连在一起，双按钮的另一端与小继电器的常断触点连在一起，一个自动手动开关〔24〕两端分别连接小继电器〔23〕的常通、常断触点上。由一振荡电路〔22〕控制小继电器。
专利摘要
自动光学演示装置。本实用新型属于物理学中演示光学现象的装置。在一圆盘的边缘均匀地分布着若干(N)个物片，圆盘由电动机带着转动单刀N投波段开关，及中间继电器控制电机。因而可使任一个物片停止在光路中。光束通过物片经多次反射，及一次放大，在呈象屏上得到放大而且清晰的图象。在光源及圆盘之间的光路中，有一变换光束种类的机构。该装置体积小，调节方便，可演示多种光的干涉、衍射现象。
文档编号G09B23/22GK87209899SQ87209899
公开日1988年5月18日 申请日期1987年7月9日
发明者张泊静 申请人:清华大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan