专利名称：光的反射与光的折射和平面镜成像组合演示器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及良好显示反射光路、折射光路特征的装置，尤其是能完整高效方便演示光的反射定律与折射规律和平面镜成像的组合式教学实验装置。
背景技术：
现有光的反射定律的演示器(如义务教育课程标准实验教科书第二册2002年12月第二版第26页图1-38、J2528仪器)一般采用分立件平面镜、可折叠带量角器白屏板、普通光源(或集束激光源)，普通光源平行性都较差，须经狭缝转化为平行光，装置复杂，而且其强度较弱，光线不清晰，手控操作光源其光路稳定性差，演示时教师在板前操作，挡住学生视线，不利于学生观察，操作不方便、费时影响教学效果；另外也有采用光具盘(J2501)进行实验的，但都以不能演示肯定反射光线和入射光线的共平面性或者折射光线和入射光线的共平面性而影响效果，而且操作也较麻烦；平面镜成像实验器(J2530)以木板为座中间镶嵌玻璃为主体，蜡烛烫油安在木板上实验，否则实验时蜡烛容易倒伏，烫油后又不便移动蜡烛，实验明显不方便，而且此成像实验器在仪器储藏中占用空间大，玻璃也容易碰碎损坏。以上仪器只有单一用途。
发明内容
为了克服现有光的反射定律或光的折射规律演示仪器光源性能不理想，光路板显示反射、折射光线、入射光线不清晰，操作不方便，难于达到实验教学良好效果的不足；也为了克服现行平面镜成像实验器实验操作不方便，仪器储藏占用空间大和容易损坏的弱点。本新型实用提供了一种光的反射与光的折射和平面镜成像组合演示器，该演示器用于光的反射定律与光的折射规律教学实验，不仅激光光源便于固定，能清楚方便地显示反射光线、折射光线与入射光线和法线的位置，能方便地测定反射角和入射角的角度大小，方便地比较折射角与入射角的大小，而且能方便地显示在入射光路板不动，而另一光路板转过一定角度后不与入射光路板共平面时，反射光线或折射光线不能在该光路板上出现，从而证明反射光线或折射光线与入射光线和法线共平面；该演示器用于平面镜成像教学实验，能防止蜡烛倒伏意外的出现，方便地移动调整两支蜡烛的位置，清晰显示像和蜡烛的位置，达到平面镜成像的直观效果。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种光的反射与光的折射和平面镜成像组合演示器，包括激光光源、平面镜，以及第一光路板、第二光路板、折射光路板、透明板、载烛板、2个载烛座和3个支座；所述激光光源是磁吸附式的；所述平面镜被固定在镜座上构成平面镜组件；所述第一光路板、第二光路板均选用正面粗糙背面光滑的矩形透明板材，在其正面由上而下自竖直向水平方向标设有0～90度量角器刻度，分别铺设90度弧形铁皮，并于第一光路板的右侧与第二光路板的左侧0度轴线处铰链连接，使第一光路板和第二光路板上的0度线及圆心重合，从而形成左右对称；所述折射光路板选用背面粗糙正面光滑的矩形透明板材，在其背面由下而上自竖直向水平方向标设有0～90度量角器刻度；所述透明板的左侧与第二光路板的右侧铰链连接；为演示光的反射定律，可以将所述平面镜组件安装在第一光路板或第二光路板上，一端固定，另一端延伸至另一光路板(即第二光路板或第一光路板)处，其中平面镜镜面与光路板上标设的90度角度线重合，或者为演示光的折射规律，可以代之将所述折射光路板安装在第一光路板或第二光路板上，一侧固定，另一侧延伸至另一光路板(即第二光路板或第一光路板)处，其中折射光路板上标设的90度角度线及圆心与第一光路板或第二光路板上标设的90度角度线及圆心重合。
所述第一光路板和第二光路板可以是正面经磨砂的矩形透明有机玻璃板，也可以是正面经磨砂的其它矩形透明塑料板。
所述折射光路板可以是背面经磨砂的矩形透明有机玻璃板，也可以是背面经磨砂的其它矩形透明板材。
所述载烛板可以采用上表面带刻度的铁质型材，也可以是上表面设有带刻度的铁皮的板材，还可以由两块上表面设有带刻度的铁皮的板材通过活动铰接相连接而成。
所述载烛座是磁吸附式的。
本实用新型设计科学合理，对所述第一光路板和第二光路板，依据粗糙物体表面易产生漫反射，使各个方向的观察者容易看到经过的光线的原理，将平整透明的有机玻璃板进行了单面磨砂，背面保持光滑；在磨砂正面标设0～90度量角器刻度，便于测量反射角和入射角；将2块90度弧形铁皮在量角器刻度外沿对心固定，便于调整和固定磁吸附式激光光源，也便于调节光线的位置；将第一光路板和第二光路板在0度轴线处铰链连接，并使两光路板上的0度线和圆心重合，从而形成左右对称。平面镜组件和折射光路板可分别在进行光的反射定律演示和光的折射规律演示时选择安装。而透明板的设置对于平面镜成像规律演示是必不可少的；载烛板是铁质型材或设有带刻度的铁皮，与磁吸附式载烛座配套使用，便于调整距离，亦可将载烛板设置成可折叠式的，载烛板和载烛座是为平面镜成像规律演示配备的独立组件。本实用新型多处设置铰链连接，可以折叠，有的组件为独立组件或可以拆卸，因而储藏方便，节省储藏空间。
本实用新型的实际应用有三种情况光的反射定律演示。在相连接的第一光路板、第二光路板和透明板的下侧分别安装一个支座，通过适当调节，使之平稳协调地竖立摆放于桌面，第一光路板和第二光路板处于同一平面。将平面镜组件安装在第一光路板或第二光路板上，一端固定，另一端延伸至另一光路板(即第二光路板或第一光路板)处，其中平面镜镜面与光路板上标设的90度角度线重合。在固定平面镜组件的光路板的弧形铁皮上安上磁吸附式激光光源，开启光源，使光线对准量角器刻度之圆心处的平面镜，未固定平面镜组件的光路板上便显示出反射光，直接观察反射光线与入射光线分居在法线两侧，反射光线与入射光线和法线在同一平面上，读出反射角与入射角直接比较大小是否相等，从而简便直观的得出光的反射定律。当把未固定平面镜组件的光路板绕法线向后转动后，反射光线不再出现在该光路板上，证明了反射光线与入射光线不能不同平面。调整入射角可方便地复做实验。
光的折射规律演示。在相连接的第一光路板、第二光路板和透明板的下侧分别安装一个支座，通过适当调节，使之平稳协调地竖立摆放于桌面，第一光路板和第二光路板处于同一平面。将折射光路板安装在第一光路板或第二光路板上，一侧固定，另一侧延伸至另一光路板(即第二光路板或第一光路板)处，其中折射光路板上标设的90度角度线及圆心与第一光路板或第二光路板上标设的90度角度线及圆心重合。在固定折射光路板的那一光路板的弧形铁皮上安上磁吸附式激光光源，开启光源，使光线对准折射光路板上的圆心处，入射光路板和折射光路板上分别显示出入射光和折射光，直接观察折射光线与入射光线分居在法线两侧，折射光线与入射光线和法线在同一平面上，读出折射角与入射角直接比较大小是否相等，从而简便直观的得出光的折射规律。当把未固定折射光路板的那一光路板绕法线向后转动后，折射光线不再出现在该光路板上，而只出现在折射光路板上，证明了折射光线与入射光线不能不同平面。调整入射角可方便地复做实验。
平面镜成像规律演示。在相连接的第一光路板、第二光路板和透明板的下侧分别安装一个支座，通过适当调节，使之平稳协调地竖立摆放于桌面。把载烛板水平放置在与透明板垂直的位置，使0刻度线正好处于透明板的下方，在透明板前后两侧载烛板上各放置一个磁吸附式载烛座，并插上同样的蜡烛，点燃前面的蜡烛，调整后面载烛座的位置使后面蜡烛与前面蜡烛重合，后面蜡烛也象点燃了，可直接观察蜡烛焰的成像位置。因为两个磁吸附式烛座不会从载烛板上掉下，所以也可撤去透明板，举起载烛板让观察者观看两个载烛座即蜡烛与像的位置，便于得出平面镜成像规律。将第二光路板光滑背面与透明板绕竖直轴转成≤180度夹角，在夹角内放置点燃的蜡烛，可以进行两平面镜成像个数的实验。
本实用新型的有益效果是在进行光的反射定律实验时，可以磁吸附式方便地置放激光光源、调整光线位置，操作演示者位于演示器的后面、观察者面向演示器，都能清晰看到入射光线和反射光线或折射光线，实验过程完整而操作简便，达到教学目标规定的要求。在进行平面镜成像实验时，防止蜡烛倒伏，便于调整蜡烛位置，便于展示和读出像距和物距。还可以进行两平面镜夹角≤180度时的成像个数实验。本实用新型可折叠，节约储藏空间。
图1是本实用新型一种实施方式示意图，图中包括演示光的反射定律所需的平面镜组件。
图2是图1所示本实用新型一种实施方式的另一示意图，图中未包括图1包括的演示光的反射定律所需的平面镜组件，而包括了演示光的折射规律所需的折射光路板。
图3是图1中平面镜组件的结构示意图。
图4是图1中折射光路板的结构示意图。
图5是图1中载烛板的结构示意图。
图6为本实用新型另一实施方式中载烛板的局部剖视结构示意图。
图7是图1中磁吸附式载烛座的结构示意图。
图8为本实用新型另一实施方式中磁吸附式载烛座的结构示意图。
具体实施方式
实施例1图1和图2所示为本实用新型的一种实施方式。它包括激光光源5、平面镜11，以及第一光路板1、第二光路板2、折射光路板10、透明板3、载烛板7、2个载烛座8和3个支座9。激光光源5是磁吸附式的；用粘合剂将平面镜11固定在镜座12上构成平面镜组件6，如图3所示，其中镜座12上设有两个孔，第二光路板2上相应位置也设有孔，以便能用螺钉将平面镜组件6安装在第二光路板2上；第一光路板1、第二光路板2均选用矩形透明有机玻璃板材，正面经磨砂处理，背面保持光滑，且在其正面由上而下自竖直向水平方向绘印0～90度量角器刻度，将2块90度弧形铁皮4用粘合剂对心固定于量角器刻度外沿，并于第一光路板1的右侧与第二光路板2的左侧0度轴线处用两个合页铰链连接，使第一光路板1和第二光路板2的0度线及圆心重合，从而形成左右对称；折射光路板10选用厚矩形透明有机玻璃板材，背面经磨砂处理，正面保持光滑，如图4，在其背面由下而上自竖直向水平方向绘印0～90度量角器刻度，其上还设有两个孔，第二光路板2上相应位置也设有孔，以便能用螺钉将其安装在第二光路板2上；透明板3选用矩形透明有机玻璃板材，其左侧与第二光路板2的右侧用两个合页铰链。图1中，将平面镜组件6用螺钉安装在第二光路板2上，一端固定，另一端延伸至第一光路板1处，其中平面镜11的镜面与光路板上标设的90度角度线重合，以适应演示光的反射定律的需要。图2中，将折射光路板10用螺钉安装在第二光路板2上，一侧固定，另一侧延伸至第一光路板1处，其中折射光路板10上标设的90度角度线及圆心与第二光路板2上标设的90度角度线及圆心重合，以适应演示光的折射规律的需要。载烛板7采用铁质型材(14)，上表面粘贴标设刻度的塑料膜(13)，0刻度线居中，如图5所示。载烛座8是磁吸附式的，由插烛筒18和外套的磁环19构成，如图7所示。
实施例2载烛板7由两块等长的短木板17，用粘合剂分别将带刻度的左侧铁皮15和右侧铁皮16固定在其上表面，而后用合页铰链连接而成，如图6所示，其中左侧铁皮15和右侧铁皮16均由安装合页一端向另一端绘印刻度，用合页铰链连接后，左侧铁皮15和右侧铁皮16的0刻度线重合。载烛座8也是磁吸附式的，由插烛筒18和内置磁环20构成，如图8所示。除载烛板7和载烛座8以外，本实施例的结构与实施例1相同。
权利要求1.一种光的反射与光的折射和平面镜成像组合演示器，包括激光光源(5)、平面镜(11)，其特征在于，还包括第一光路板(1)、第二光路板(2)、折射光路板(10)、透明板(3)、载烛板(7)、2个载烛座(8)和3个支座(9)；所述激光光源(5)是磁吸附式的；所述平面镜(11)被固定在镜座(12)上构成平面镜组件(6)；所述第一光路板(1)、第二光路板(2)均选用正面粗糙背面光滑的矩形透明板材，在其正面由上而下自竖直向水平方向标设有0～90度量角器刻度，分别铺设90度弧形铁皮(4)，并于第一光路板(1)的右侧与第二光路板(2)的左侧0度轴线处铰链连接，使第一光路板(1)和第二光路板(2)上的0度线及圆心重合，从而形成左右对称；所述折射光路板(10)选用背面粗糙正面光滑的矩形透明板材，在其背面由下而上自竖直向水平方向标设有0～90度量角器刻度；所述透明板(3)的左侧与第二光路板(2)的右侧铰链连接；为演示光的反射定律，可以将所述平面镜组件(6)安装在第一光路板(1)或第二光路板(2)上，一端固定，另一端延伸至另一光路板处，其中平面镜(11)镜面与光路板上标设的90度角度线重合，或者为演示光的折射规律，可以代之将所述折射光路板(10)安装在第一光路板(1)或第二光路板(2)上，一侧固定，另一侧延伸至另一光路板处，其中折射光路板(10)上标设的90度角度线及圆心与第一光路板(1)或第二光路板(2)上标设的90度角度线及圆心重合。
2.根据权利要求1所述的光的反射与光的折射和平面镜成像组合演示器，其特征在于，所述第一光路板(1)和第二光路板(2)可以是正面经磨砂的矩形透明有机玻璃板，也可以是正面经磨砂的其它矩形透明塑料板。
3.根据权利要求1所述的光的反射与光的折射和平面镜成像组合演示器，其特征在于，所述折射光路板(10)可以是背面经磨砂的矩形透明有机玻璃板，也可以是背面经磨砂的其它矩形透明板材。
4.根据权利要求1所述的光的反射与光的折射和平面镜成像组合演示器，其特征在于，所述载烛板(7)可以采用上表面带刻度的铁质型材(14)，也可以是上表面设有带刻度的铁皮的板材，还可以由两块上表面设有带刻度的铁皮的板材(17)铰链连接而成。
5.根据权利要求1所述的光的反射与光的折射和平面镜成像组合演示器，其特征在于，所述载烛座(8)是磁吸附式的。
专利摘要现有光的反射定律或光的折射规律演示仪器光源性能不理想，光路板显示反射、折射光线、入射光线不清晰，操作不便，实验教学效果不好，而且储藏空间大、易损坏。本实用新型提供了一种光的反射与光的折射和平面镜成像组合演示器，包括激光光源、平面镜，以及第一光路板、第二光路板、折射光路板、透明板、载烛板、载烛座和支座等，可用于光的反射定律与光的折射规律和平面镜成像规律教学实验。磁吸附式激光光源便于固定，调整光线位置；能清楚方便地显示反射光线、折射光线与入射光线和法线的位置，测定反射角和入射角的角度大小，比较折射角与入射角的大小，证明反射光线或折射光线与入射光线和法线共平面；平面镜成像实验时蜡烛不会倒伏，位置调整方便；实验过程完整而操作简便，折叠式结构可节约储藏空间。
文档编号G09B23/22GK2738340SQ20042003720
公开日2005年11月2日 申请日期2004年6月29日 优先权日2004年6月29日
发明者戴建初 申请人:戴建初