专利名称：光反射实验仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种教学仪器，特别是初中物理用于做光反射实验的仪器。
背景技术：
现有初中物理的光反射实验，及其大量的改型实验，都只能是一个平面内的实验， 而要求学生通过实验的探索，得出这样的规律“反射光线与入射光线、法线在同一平面 上”(简称“三线共面”)，但现有实验仪器无法在立体空间内让学生观察是否共面的情况， 要得出上述结论，显得非常牵强。
发明内容
本发明的目的是提供一种能在立体空间探索光反射规律的实验仪器。本发明所采用的技术方案是一种光反射实验仪，其特征在于它是由透明中空 的半球体、以及位于半球体空心底部的圆形底板构成，所述圆形底板的直径大于半球体的直径。作为实现本发明基本构思的改进所述半球体中空内壁的顶部悬挂有指示法线的 竖直线。作为实现本发明基本构思的进一步改进所述半球体表面标注有多个竖直半圆， 该竖直半圆为通过球心的竖直平面与半球体表面相切而形成的半圆，多个竖直半圆的竖直 半径均与半球体的竖直半径重合；半球体表面还标注有多个水平圈，该水平圈为水平面在 上下移动的过程中与球体表面相切而形成的的圆圈，该水平圈上标注有指示入射角、反射 角大小的度数。作为实现本发明基本构思的更进一步改进所述竖直半圆的线条上染有颜色标 记，同一竖直半圆的线条为同一颜色，不同竖直半圆的线条为不同颜色。作为实现本发明基本构思的再进一步改进所述底板上表面的中部放置有平面 镜，所述平面镜的反射面位于通过半球体球心的水平面上，所示平面镜的上表面标注有用 作指示入射点的“十”字线，该“十”字线的交点与球心重合。采用上述结构后，可以在中空的半球体内部放置平面镜及填充烟雾，就具备了进 行了实验的基本条件，半球体表面标注的若干竖直半圆用以表示光线通过的面，同一竖直 半圆标注为同一着颜色，不同的竖直半圆标注为不同的颜色，在多次实验过程中，光线通过 的不同平面间就具有较大的区分度，可以方便直观立体地判断出是否“三线共面”。根据水 平圈上标注的度数可以直接读出入射角、反射角的大小，以判断两角是否相等。本发明的有益效果是竖直半圆能以生动直观的立体形式，让学生自己领会“三线 共面”的实质内涵，再而不必从老师强行讲解的间接角度，迫使学生想象“三线共面”，有助 于学生的理解，水平圈上能读出角度大小，本发明成能成功地使光反射实验从验证性实验 完美地转变为探究性实验。
图1是本发明的立体示意图；图2是图1中半球体上表面的俯视图。图中1.光源，2.入射光线，3.竖直半线，4.平面镜，5.半球体，6.底板，7.仪器 支撑脚，8.水平圈，9.竖直半圆。
具体实施例方式如图1所示，本发明由透明中空且底部开口的半球体(5)、以及位于半球体底部的 圆形底板(6)构成，该圆形底板的直径大于半球体的直径。半球体(5)中空内壁的顶部悬 挂有指示法线的竖直半线(3)，该竖直半线(3)的下部配置有重锤，以确保竖直半线始终保 持在竖直半状态。半球体(5)的表面画有竖直走向的竖直半圆(9)，图1中为使画面简洁，只画出了 两条竖直半圆(9)。各竖直半圆均是过球心的半圆，同一竖直半圆标注为同一颜色，以表示 光线通过的同一个竖直面，不同竖直半圆标注为不同的颜色，以表示不同的竖直面，于是不 同的竖直面之间就具有较大的区分度，方便判断出反射光线是否在同一竖直面上。如图1、图2所示，半球体(5)的表面上还画有水平走向的水平圈(8)，数条水平圈 (8)的圆心投影在球体的球心上，水平圈上标有度数，用于读出入射角、反射角的大小。所述底板(6)位于半球体(5)开口的底部，对半球体(5)起支撑作用，所述底板 (6)之下还连接有仪器支撑脚(7)。所述底板上表面的中心放置或固定(如粘贴等方式)有平面镜，该平面镜的反射 面位于通过半球体球心的平面上，该平面镜上表面还标注有“十”字线，该“十”字线的交点 位于半球体的球心上，该“十”字线的交点用作指示入射点。本发明还应有配套的蚊香架、及香(如可产生大量烟雾的蚊香、香烟等)。该蚊香 架放置在半球体空心内部的底板上，蚊香架上放置点燃的蚊香；若放长条形的香，则需要两 个蚊香架，同时就将蚊香架的尖端用剪刀剪成凹形。用法1、准备将底板(6)连同平面镜(4)、仪器支撑脚(7) —起放在水平桌面上。将一 至两个蚊香架放在半球体空心内部的底板上，蚊香架放香(或蚊香、香烟等)，并点燃，等半 球体空心内部为烟雾浓度达到一定程度后，可进行下面的实验。2、用于研究“三线共面”手持光源(如激光电筒)，使激光沿竖直半圆上的某点入射到平面镜的十字线交 点(入射点)上，则入射光线在该竖直半圆所在的竖直面上；会发现反射光线必定从同一竖 直半圆(同一竖直面)另一侧的某点射出，反射光线的传播路径就是从入射点(平面镜的 十字线)和竖直半圆上该点的连线，可直观立体地看出反射光线必定在同一平面内。多次改变入射光线，也能马上立体地看出反射光线一定会从同一颜色的同条竖直 半圆上射出，也就说明反射光线与入射光线、法线在同一平面上。3、用于研究“反射角等于入射角”、及“反射光线与入射光线、分居在法线的两侧”:手持光源(如激光电筒)，使激光沿水平圈上的某点入射到平面镜的十字线交点 (入射点)上，入射角的大小可从该水平圈上标的度数读出；反射角的大小可从反射光线穿
4出球体表面经过的水平圈上读出。可以明显直接地得出“反射角等于入射角”、及“反射光 线与入射光线、分居在法线的两侧”。 本发明的实施例已对本发明作出了说明性而非限制性的描述，应当理解的是，在 不脱离由权利要求所限定的相关保护范围的情况下，其他(她)技术人员可以做出变更和 /或修改，也在本发明的保护范围以内。
权利要求
一种光反射实验仪，其特征在于它是由透明中空的半球体、以及位于半球体底部的圆形底板构成，所述圆形底板的直径大于半球体的直径。
2.如权利要求1所述的光反射实验仪，其特征在于所述半球体中空内壁的顶部悬挂 有指示法线的竖直线。
3.如权利要求2所述的光反射实验仪，其特征在于所述半球体表面标注有多个竖直 半圆，该竖直半圆为通过球心的竖直面与半球体表面相切而形成的半圆，多个竖直半圆的 竖直半径均与空心半球体的竖直半径重合；半球体表面还标注有多个水平圈，该水平圈为 水平面在上下移动的过程中与球体表面相切而形成的的圆圈，该水平圈上标注有指示入射 角、反射角大小的度数。
4.如权利要求3所述的光反射实验仪，其特征在于所述竖直半圆的线条上染有颜色 标记，同一竖直半圆的线条为同一颜色，不同竖直半圆的线条为不同颜色。
5.如权利要求4所述的光反射实验仪，其特征在于所述底板上表面的中部放置有平 面镜，所述平面镜的反射面位于通过半球体球心的水平面上，所示平面镜的上表面标注有 用作指示入射点的“十”字线，该“十”字线的交点与球心重合。
6.如权利要求5所述的光反射实验仪，其特征在于所述底板下固定有仪器支撑脚。
全文摘要
一种光反射实验仪，其特征在于它是由透明中空的半球体、以及位于半球体空心底部的圆形底板构成，所述圆形底板的直径大于半球体的直径。本发明的有益效果是竖直半圆能以生动直观的立体形式，让学生自己领会“三线共面”的实质内涵，再而不必从老师强行讲解的间接角度，迫使学生想象“三线共面”，有助于学生的理解，水平圈上能读出角度大小，本发明能成功地使光反射实验从验证性实验完美地转变为探究性实验。
文档编号G09B23/22GK101872570SQ200910059049
公开日2010年10月27日 申请日期2009年4月24日 优先权日2009年4月24日
发明者雷海平 申请人:雷海平