一种用于透镜成像实验的教学演示装置的制作方法

本实用新型涉及一种教学演示装置，尤其涉及一种用于透镜成像实验的演示装置。

背景技术：

在光学中，由实际光线汇聚成的像，称为实像，能用光屏承接；反之，则称为虚像，只能由眼睛感觉。有经验的物理老师，在讲述实像和虚像的区别时，往往会提到这样一种区分方法：“实像都是倒立的，而虚像都是正立的。”所谓“正立”和“倒立”，当然是相对于原物体而言。平面镜、凸面镜和凹透镜所成的三种虚像，都是正立的；而凹面镜和凸透镜所成的实像，以及小孔成像中所成的实像，无一例外都是倒立的。当然，凹面镜和凸透镜也可以成虚像，而它们所成的两种虚像，同样是正立的状态。

上述都是经过物理光学成像实验得出的结论，为了证实这些结论就需要在物理实验教学的时候制作相应的仪器进行实验，因此就出现各种实验器材，传统的透镜成像实验使用的是热光源蜡烛。如凸透镜成像演示时点燃蜡烛，蜡烛火焰的光图像经凸透镜投射到光屏板上。调整蜡烛与凸透镜之间的距离以及凸透镜与光屏板之间的距离，可以在光屏板上观察到倒立的蜡烛火焰光图像的缩小或放大的实像。由于蜡烛在点燃的过程中会造成焰心下移，在光具座中需要不断调整透镜和光屏高度距离等问题，寻像、测距过程非常的麻烦，当学生自己动手演示时，切断蜡烛以调整火焰的高低位置、点燃和移动蜡烛都会分散学生的注意力，影响主要现象的观察。特别是分组演示时，老师和学生切蜡烛、点蜡烛，以及蜡烛熔液滴落的残留物和烟灰，会使实验室的空气、光具座、桌椅及地板出现不同程度的污染，难以收拾和清除。而且使用蜡烛类自然明火容易出现实验事故，给实验过程带来不安全因素。

技术实现要素：

本实用新型为解决上述技术问题，提供了一种用于透镜成像实验的演示装置，包括控制主机、第一伺服电机、第二伺服电机、导轨、光屏组件、透镜组件和光源组件，所述第一伺服电机和第二伺服电机和控制主机电连接并由控制主机控制，所述光屏组件、透镜组件和光源组件依次呈直线排列安装在导轨上；所述光屏组件包括光屏和第一滑块，光屏安装在第一滑块上，第一滑块安装在导轨上，第一滑块与第一伺服电机的输出端连接，并由第一伺服电机驱动沿导轨运动；光源组件包括光源板和第二滑块，光源板与控制主机电连接并安装在第二滑块上，第二滑块安装在导轨上，第二滑块与第二伺服电机的输出端连接，并由第二伺服电机驱动沿导轨运动；透镜组件包括凸透镜和第三滑块，凸透镜安装在第三滑块上，第三滑块安装在导轨上；所述凸透镜、光屏和光源板的几何中心在同一条水平直线上。

进一步的，所述光源板上设有若干LED灯珠，这些LED灯珠组成物象图案。

进一步的，所述控制主机包括电源、计算机和人机交互装置，所述电源向计算机、人机交互装置、第一伺服电机、第二伺服电机和光源板供电，所述第一伺服电机、第二伺服电机和光源板均由计算机控制。

进一步的，所述光屏与第一滑块、光源板与第二滑块、凸透镜与第三滑块均为活动连接。

进一步的，所述导轨上设有标尺，该标尺沿导轨长度方向设置。

本实用新型通过第一伺服电机和第二伺服电机来带动光屏组件和光源组件在导轨上滑动来调整光屏、凸透镜和光源板三者之间的相对距离，并由控制主机控制实现自动调节，调节精度高，操作方便，物距像距关系明确从而减少实验的盲目性，为同学们能快速寻找出凸透镜成像规律，提高了课堂教学效率。相比蜡烛的火焰更为稳定、明亮、无污染，使凸透镜成在光屏上的像更为清晰稳定，实验可见度大。而且光源体的结构所成像的倒立、正立通过颜色的区别更为明显、直观，更能帮助学生理解凸透镜所呈的实像是“倒立”的。而且LED灯珠不会因为发光变短导致光源位置偏离，提高实验过程顺利进行。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是光屏组件的结构示意图；

图3是透镜组件的结构示意图；

图4是光源组件的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1至4，是作为本实用新型的最佳实施例的一种用于透镜成像实验的演示装置，包括控制主机2、第一伺服电机1、第二伺服电机3、导轨4、光屏组件5、透镜组件6和光源组件7，第一伺服电机1和第二伺服电机3和控制主机2电连接并由控制主机2控制，光屏组件5、透镜组件6和光源组件7依次呈直线排列安装在导轨4上。光屏组件5包括光屏51和第一滑块52，光屏51安装在第一滑块52上，第一滑块52安装在导轨4上，第一滑块52与第一伺服电机1的输出端连接，并由第一伺服电机1驱动沿导轨4运动。光源组件7包括光源板71和第二滑块72，光源板71与控制主机2电连接并安装在第二滑块72上，第二滑块72安装在导轨4上，第二滑块72与第二伺服电机3的输出端连接，并由第二伺服电机3驱动沿导轨4运动。透镜组件6包括凸透镜61和第三滑块62，凸透镜61安装在第三滑块62上，第三滑块62安装在导轨4上。凸透镜61、光屏和光源板71的几何中心在同一条水平直线上。

光源板71上设有若干LED灯珠73，这些LED灯珠73组成物象图案。控制主机2包括电源、计算机和人机交互装置，电源向计算机、人机交互装置、第一伺服电机1、第二伺服电机3和光源板71供电，第一伺服电机1、第二伺服电机3和光源板71均由计算机控制。人机交互装置可以是显示屏结合键盘、鼠标，也可以是触摸屏光屏，屏幕中可展示实验数据和实验指导视频，更加直观的演示透镜成像原理。光屏与第一滑块52、光源板71与第二滑块72、凸透镜61与第三滑块62均为活动连接，可灵活调整光屏、光源板71和凸透镜61的水平高度。导轨4上设有标尺，该标尺沿导轨4长度方向设置，直观展示光屏、光源板71和凸透镜61三者之间的相对距离。

综上所述，本实用新型通过第一伺服电机和第二伺服电机来带动光屏组件和光源组件在导轨上滑动来调整光屏、凸透镜和光源板三者之间的相对距离，并由控制主机控制实现自动调节，调节精度高，操作方便，物距像距关系明确从而减少实验的盲目性，为同学们能快速寻找出凸透镜成像规律，提高了课堂教学效率。相比蜡烛的火焰更为稳定、明亮、无污染，使凸透镜成在光屏上的像更为清晰稳定，实验可见度大。而且光源体的结构所成像的倒立、正立通过颜色的区别更为明显、直观，更能帮助学生理解凸透镜所呈的实像是“倒立”的。而且LED灯珠不会因为发光变短导致光源位置偏离，提高实验过程顺利进行。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。