专利名称：基于单位圆法光的折射定律探究仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种探究光的折射现象的教学仪器，尤其是能直观地演示光的折射定律，并准确的测量介质的折射率。
背景技术：
目前，公知的研究折射定律的实验仪器，都是要求测量入射角和折射角，然后通过计算其正弦值之比来验证光的折射定律，这样做费时费力，而且精确度不够高，不利于教学使用。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种基于单位圆法光的折射定律探究仪，用长度测量代替角度测量和正弦值计算，能方便快速的验证光的折射定律。本实用新型所采用的技术方案是:一种基于单位圆法光的折射定律探究仪，包括一底板，所述底板上设有一刻度圆盘，该刻度圆盘上设有一半圆形的折射体，该折射体的圆心与所述刻度圆盘的圆心重合，所述刻度圆盘上设有一直线滑槽，该直线滑槽上设有两根可上下移动的刻度尺，两刻度尺分别位于所述折射体的两侧，所述底板上还设有一以刻度圆盘的圆心为圆心的弧形槽，该弧形槽内设有可来回滑动且始终指向弧形槽圆心的激光笔。作为优选，所 述直线滑槽与所述刻度圆盘的竖直直径重合。作为优选,所述底板为与所述刻度圆盘同心的圆形结构。作为优选，所述底板下方设有一底座。作为优选，所述折射体为一玻璃砖。作为优选，所述折射体为一盛水盒。作为优选，所述刻度尺为方形尺，其侧面设置有刻度层。本实用新型的有益效果在于:本实用新型将角度的正弦比值巧妙地转换为长度比值。使得实验结论更直观的展现，方便学生通过自主探究去总结光的折射规律，操作简单，现象明显，结论直观，误差小，方便教师演示或学生分组探究。本仪器设计巧妙，成本低廉，容易制作，使用方便，适合各级各类中学使用，既可以用于教师演示，也可以让学生利用这个仪器进行自主探究，具有一定的推广价值。
图1为本实用新型的结构示意图。图中:1、底板；2、刻度圆盘；3、折射体；4、直线滑槽；5、刻度尺；6、弧形槽；7、激光
笔；8、底座。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。如图1所示，一种基于单位圆法光的折射定律探究仪，包括一底板1，所述底板I上设有一刻度圆盘2，所述底板I为与所述刻度圆盘2同心的圆形结构，在底板I下方设有一底座8，所述刻度圆盘2上设有一半圆形的折射体3，该折射体3的圆心与所述刻度圆盘2的圆心重合，所述刻度圆盘2上设有一直线滑槽4，所述直线滑槽4与所述刻度圆盘2的竖直直径重合，该直线滑槽4上设有两根可上下移动的刻度尺5，所述刻度尺5为方形尺，其侧面设置有刻度层，便于读数，两刻度尺5分别位于所述折射体3的两侧，所述底板I上还设有一以刻度圆盘2的圆心为圆心的弧形槽6，该弧形槽6内设有可来回滑动且始终指向弧形槽6圆心的激光笔7。本实用新型的原理如下:当光在两介质中传播时，发生折射现象，其入射角的正弦值和折射角的正弦值之比保持不变。如果我们以入射光线和反射光线以及介质界面三者的交点O为圆心，以某一长度R为半径画一个圆，我们称该圆为以R为单位的单位圆，该圆与入射光线交于A点，过A点做法线的垂线段，交法线于B点；同样，该圆与折射光线交于C点，过C点做法线的垂线段，交法线于D点。则AB与CD长度之比就是入射角正弦值与折射角正弦值之比。这种方法就是〃单位圆〃法测介质折射率的方法。本实验仪器就是基于这个原理，制作而成的，利用刻度尺5直接测量AB和CD长度，通过分析入射光入射角改变时，AB和CD长度变化来研究折射定律。所述折射体3可以是一玻璃砖，也可以是一盛水盒。下面，通过四个基本实验，来说明该仪器的使用方法。实验一:探究光的反射定律1、把玻璃砖换成平面镜。2、调整激光笔7角度，打开激光笔7，观察入射光线与反射光线，入射角与反射角的关系。3、改变激光笔7角度，重复步骤2。容易得出结 论:入射光线与反射光线分居法线两侧，反射角随入射角增大而增大，反射角等于入射角。实验二:探究光的折射定律1、安装好玻璃砖。2、调整激光笔7角度，打开激光笔7，使得激光从空气射入玻璃砖，观察入射光线与折射光线，入射角与折射角的关系。3、改变激光笔7角度，重复步骤2。容易得出结论:入射光线与折射光线分居法线两侧，折射角随入射角增大而增大，但是折射角小于入射角，折射角与入射角不成正比。进一步研究:4、移动刻度尺5，测量出入射光线与圆周交点到法线的距离Si，折射光线与圆周交点到法线的距离s2。5、改变入射光线角度，重复步骤4。容易得出结论:sl与s2的比值是一个常数。即入射角的正弦余折射角的正弦成正比。[0032]实验三:测量介质的折射率按照实验二的方法，求出Si与s2的比值，就是介质的折射率。把玻璃砖换成可以装水的半圆形盛水盒，改变液体，比如酒精，测量不同介质折射率，容易得出结论:折射率跟介质的性质有关。实验四:全反射规律的探究1、调整激光笔7角度，打开激光笔7，使得激光从液体射入空气，观察反射光线与折射光线。2、改变激光笔7角度，重复步骤2，观察反射光线与折射光线的变化情况。容易发现:当随着入射角的增大，折射光线越来越弱，反射光线越来越强；当入射角达到某个特定值以后，折射光线消失，反射光线最强。3、调整激光笔7角度，打开激光笔7，使得激光从空气射入液体，观察反射光线与折射光线。4、改变激光笔7角度，重复步骤4，观察反射光线与折射光线的变化情况。容易得出结论:当随着入射角的增大，折射光线越来越弱，反射光线越来越强；但是观察不到全反射现象。说明要发生全反射，光必须由光密介质进入光疏介质。 本仪器已经在教学中使用，效果良好。本实用新型将角度的正弦比值巧妙地转换为长度比值。使得实验结论更直观的展现，方便学生通过自主探究去总结光的折射规律，操作简单，现象明显，结论直观，误差小，方便教师演示或学生分组探究。本仪器设计巧妙，成本低廉，容易制作，使用方便，适合各级各类中学使用，既可以 用于教师演示，也可以让学生利用这个仪器进行自主探究，具有一定的推广价值。以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能以此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型专利涵盖的范围内。
权利要求1.一种基于单位圆法光的折射定律探究仪，其特征在于:包括一底板(1)，所述底板(I)上设有一刻度圆盘(2)，该刻度圆盘(2)上设有一半圆形的折射体(3)，该折射体(3)的圆心与所述刻度圆盘(2)的圆心重合，所述刻度圆盘(2)上设有一直线滑槽(4)，该直线滑槽(4)上设有两根可上下移动的刻度尺(5)，两刻度尺(5)分别位于所述折射体(3)的两侧，所述底板(I)上还设有一以刻度圆盘(2)的圆心为圆心的弧形槽(6)，该弧形槽(6)内设有可来回滑动且始终指向弧形槽(6)圆心的激光笔(7)。
2.根据权利要求1所述的基于单位圆法光的折射定律探究仪，其特征在于:所述直线滑槽(4)与所述刻度圆盘(2)的竖直直径重合。
3.根据权利要求1所述的基于单位圆法光的折射定律探究仪，其特征在于:所述底板(I)为与所述刻度圆盘(2)同心的圆形结构。
4.根据权利要求1所述的基于单位圆法光的折射定律探究仪，其特征在于:所述底板(I)下方设有一底座(8 )。
5.根据权利要求1所述的基于单位圆法光的折射定律探究仪，其特征在于:所述折射体(3)为一玻璃砖。
6.根据权利要求1所述的基于单位圆法光的折射定律探究仪，其特征在于:所述折射体(3)为一盛水盒。
7.根据权利要求1所述的基于单位圆法光的折射定律探究仪，其特征在于:所述刻度尺(5)为方形尺，其 侧面设置有刻度层。
专利摘要本实用新型公开一种基于单位圆法光的折射定律探究仪，包括一底板，所述底板上设有一刻度圆盘，该刻度圆盘上设有一半圆形的折射体，该折射体的圆心与所述刻度圆盘的圆心重合，所述刻度圆盘上设有一直线滑槽，该直线滑槽上设有两根可上下移动的刻度尺，两刻度尺分别位于所述折射体的两侧，所述底板上还设有一以刻度圆盘的圆心为圆心的弧形槽，该弧形槽内设有可来回滑动且始终指向弧形槽圆心的激光笔。本实用新型将角度的正弦比值巧妙地转换为长度比值，使得实验结论更直观的展现，方便学生通过自主探究去总结光的折射规律，操作简单，现象明显，结论直观，误差小，方便教师演示或学生分组探究。
文档编号G09B23/22GK203149970SQ20132013345
公开日2013年8月21日 申请日期2013年3月22日 优先权日2013年3月22日
发明者陈毓华 申请人:福建省南安市侨光中学