专利名称：一种雾液式几何光学实验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种教学实验仪器，特别是涉及用于中学物理光学教学的实验仪器。
背景技术：
目前中学生物理光学教学实验使用的实验仪器，仅有编号为型的“光的反、 折射演示器”和编号为J2501的“光具盘”，它们都使用白光作为光源，实验效果不佳；有的 把激光扩束后作为光源，把激光扩束后在后屏上的投射点或投射线当作光线本身，犯了科 学性错误。中国专利ZL200620144617. 1提供了一种雾、液式光学综合实验仪，包括仪器外 壳、内置的凸透镜、凹透镜、漫反射金属箔龟、半圆形玻璃砖、平面镜、配合激光笔、封闭的烟 雾、混合液，利用烟雾、混合液对激光的散射产生明亮稳定的光路来完成中学物理光学教 材中的光沿直线传播、光的反射规律、水对光的折射、玻璃对光的折射及折射规律、光的漫 反射与镜面反射、光的全反射及临界角测定、光垂直入射水面或玻璃、凸透镜的会聚作用、 凹透镜的发散作用等光学实验。中国专利ZL200820008367. 8提供了一种雾、液式中学物理光学实验仪，包括雾、 液式光学综合实验仪1、可伸缩底座2、光屏3、可伸缩摆杆4、双平行激光光源5、充烟孔6、 微调旋钮7、磁吸8、光纤模型9、衍射片支架10、连接件11、凸面镜12、凹面镜13。能完成中 学物理光学教材中的光沿直线传播、光的反射规律、水对光的折射、玻璃对光的折射及折射 定律、光的漫反射、光的镜面反射、光的全反射及临界角测定、光垂直入射水面、光垂直入射 玻璃、凸透镜的会聚作用、凹透镜的发散作用、凹面镜的会聚作用、凸面镜的发散作用、光纤 通信——光传导模拟、光的干涉、光的衍射等光学实验。上述二项专利技术都能完成许多光学实验且能真实反映光的传播路径，但由于它 们的装置模式单一，且光学元件多是固定的，缺乏灵活性，不适合学生做组合实验。
发明内容为了解决现有技术中雾液式光学仪器模式单一、缺乏灵活性的问题，本实用新型 提供一种雾液式几何光学实验仪，该实验仪不仅能完成多个光学实验，而且能够满足教师 根据教材有针对性的灵活选择光学实验器材进行教学。本实用新型解决上述问题的技术方案如下一种雾液式几何光学实验仪，包含底座、光源、光学元件和光学实验盒，所述的光 学实验盒为由底板、顶板、前板、后板和侧板构成的立体封闭容器，光源设在光学实验盒上 方，所述的实验盒侧部设有充烟孔，所述的充烟孔配有大小等同的孔塞，所述的光学元件放 置在光学实验盒内，所述的实验盒还设有磁吸和方便光学元件进出可封闭的孔，所述封闭 容器下部截面为方形，上部截面为扇形，所述的充烟孔设在封闭容器的右侧下方，容器后板 的上部设有可向上抽出的抽板，抽板下方设有固定磁吸，容器前板上设有与光学元件相对应的各种标准光学元件符号，所述的容器前板上还设有反射折射量角器图标。优选地，所述的容器后板呈黑色不透明，容器其它部位透明。优选地，所述的光源安装在光源支架上，所述的光源支架包括摇摆杆和手柄，摇摆 杆通过基座与底座连接，基座上设有固定转轴与摇摆杆铰接，基座与底座固定连接；光源通 过手柄与摇摆杆连接，手柄和光源之间的连接处设有固定转轴。优选地，所述底座上设有弹性夹片，光学实验盒底板平置在底座上并被弹性夹片 夹紧。优选地，所述的光源为半导体激光源，半导体激光源由三个光束互相平行且处于 同一平面内的半导体激光器组成，每个半导体激光器具有独立的控制开关。优选地，所述的光学元件包括光学水槽、光纤剖面模拟器、透镜组合模块、半圆柱 形玻璃砖、凸面镜、漫反射板和凹面镜。本实用新型构造简单、组装方便、结构牢固、美观、在完成大量光学实验的同时，更 能紧扣教材，使教师能根据教材需要灵活选择不同的光学元件，使教学实验更灵活，更有针 对性。
图1为实施例光学实验仪的结构示意图。图2为图1所示光学实验仪的左视图。图3为实施例光学实验盒后板的结构示意图。图4为图1光学实验仪的俯视图。图5为实施例光学元件的结构示意图。图6为实施例的平面镜、半圆柱形玻璃砖光线入射基准点示意图。其中1为光学实验盒、2为底座、3为摇摆杆、4为半导体激光源、5为充烟孔、6底 部转动轴、6-1为顶部转动轴、7为折射量角器、8为正面反射量角器、8-1为顶部外侧反射量 角器、9为凸透镜符号、10为凹透镜符号、11为平面镜符号、12为充烟孔塞、13为可转动磁 吸、14为固定磁吸、15为抽板、16为水平定位挂架、17为光学水槽、18为半圆柱形玻璃砖、19 为光纤剖面模拟器、20为凹面镜、21为凸面镜、22为凸透镜——凹透镜——凸透镜——凹 透镜组合模块、23为凸透镜——凸透镜组合模块、M为凸透镜——凹透镜组合模块、25为 光线入射基准点、26为漫反射板、27电池盒手柄、观为半导体激光器开关、29为凹透镜、30 凸透镜、31为平面镜、32为弹簧夹板、33为光学实验盒前板、34为光学实验盒后板、35为底 板界面线、36为旋钮、37为主光轴、38为金属箔碎片、39为基座、40为承物板、41为共用法 线、42为凹槽形底板、44为半导体激光器。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围 并不限于此。实施例参照图1、图2、图3、图4、图5、图6，一种雾液式几何光学实验仪，包括底座2、光 源4、光学元件和光学实验盒1，所述的光学实验盒1是下部截面为方形、上部截面为扇形的密闭容器，光学实验盒1后板34是黑色不透明的，光学实验盒前板33及其它部位是透明 的。充烟孔5设在光学实验盒1的右上方侧面，充烟孔5上设有充烟孔塞12，目的是在进行 实验时需向光学实验盒1内充入烟雾或水的混合液。光学实验盒1内部分别垂直固定有凹透镜四和凸透镜30，并在光学实验盒前板 33正投影位置设有凸透镜符号9和凹透镜符号10，另外还设有主光轴37与凸透镜符号9 和凹透镜符号10水平，在主光轴37的正上方设置有折射量角器7 ；沿上部扇形圆弧边沿设 置有正面反射量角器8 ；光学实验盒前板33底部中间位置设置有平面镜符号11，光学实验 盒1内底部对正平面镜符号11处设置有一片平面镜31，光学元件盒1内底部的平面镜31 的中心线和活动元件半圆柱形玻璃砖的径面中心线上都设置有光线入射基准点25。其中连接平面镜符号11中点、主光轴37的中点、折射量角器7的中心及反射量角 器8圆弧中点的连线为反射量角器8和折射量角器7的共用法线41，折射量角器7的水平 直径为界面线35。光学实验盒1的圆弧形顶部外侧与正面交界处设置有顶部外侧反射量角 器8-1，其刻度与正面的反射量角器8的刻度划分相同。光学实验盒后板34的上部设有一片可向上抽出的抽板15，右上侧设置有可转动 磁吸13，开口两侧及下方设置有固定磁吸14，主要方便增加和更换光学元件。为方便使用光源，还设有可转动的摇摆杆3，摇摆杆3通过基座39与底座2连接 并能绕固定转轴6作180°转动，半导体激光源4通过手柄27与摇摆杆3连接并随摇摆杆 3摆动；底座2承物板40上设有弹性夹片32，光学实验盒1底部平置在底座2的承物板40 上并被弹性夹片32夹紧。半导体激光源4设置有三个光束互相平行且在同一平面内的半导体激光器44、每 个半导体激光器44都由一个开关观控制，可独立工作或同时工作；手柄27和半导体激光 源4之间的连接处有一顶部固定转轴6-1，半导体激光源4可绕固定转轴6-1沿光束方向转动。所述的漫反射板沈由凹槽形底板42及胶沾在其上的金属箔碎片38构成。所述 的光纤剖面模拟器19由凹槽形底板42及设置在凹槽形底板42内侧的上、下两片平面镜31 构成，下面平面镜较长。实验过程本实施例可完成光的传播、反射、折射等光学实验。先把光学实验盒1置于底座2 上，把半导体激光源4安装到摇摆杆3末端并固定好，从充烟孔12向光学实验盒1内充入烟 雾并吹勻。然后闭合半导体激光器开关观，根据需要用光束照射光学实验盒1内的各光学 元件来完成各项光学实验。使用活动元件时，要向上抽开光学实验盒后板34上的抽板15， 从开口处向内装入所需活动元件后，插回抽板15，充入烟雾并吹勻，便可进行实验。做光沿直线传播实验时，光从充烟孔12向光学实验盒1内充入烟雾并吹勻，然后 闭合半导体激光源开关观，用激光束从左到右贯通照射盒内的烟雾，产生明亮、稳定的光 路，即可看到光在同一勻介质是沿直线传播的。用同样的方法，可完成光的反射规律及光路 可逆性实验、光的镜面反射、光垂直入射平面镜实验、凸透镜的会聚作用、凹透镜的发散作 用等实验。做水对光的折射实验时，先在水中滴入墨水或牛奶，拌勻然后把水放入光学水槽 17并置于盒内水平定位挂架16上，或直接把水注入光学实验盒1内至水平界面线35处。闭合抽板15，从充烟孔5向盒内充入烟雾并吹勻，打开半导体激光源4，用光束射向水面即 可完成实验。用同样的方法可完成光垂直入射水面实验、光从空气射入水中及从水中射入 空气的比较实验、折射光路可逆性实验。做光纤通信——光传导实验时，先打开抽板15从开口处把光纤剖面模拟器19吸 附于水平定位挂架16上方，闭合抽板15，向盒内充入烟雾并吹勻，打开半导体激光源4，用 单光束激光从上向下照射光纤模拟器19的下平面镜片31，即可看到光束在上、下两片平面 镜的多次反射下向前传导的过程。用同样的方法，可完成光垂直入射玻璃砖表面4 ；玻璃对 光的折射及折射规律、折射率；光的漫反射实验，“光学黑箱”——透镜组合实验。做光的全反射及临界角测定时，半圆柱形玻璃砖18需要倒置吸附于后板上正对 折射量角器7的上半部分，闭合抽板15后从充烟孔5充入烟雾并吹勻，然后用单激光束对 准半圆柱形玻璃砖的中心入射，此时有入射光线折射光线和反射光线，调整光线的入射角 度，使折射光线逐渐变少最后消失，此时的入射角即为临界角，此时只有入射光线和反射光 线，即为光的全反射状态。做凹面镜的会聚作用和凸面镜的发散作用实验时，应把凹面镜20和凸面镜21分 别吸附挂在可转动磁吸13上，充烟吹勻后用三束激光束照凹面镜20、凸面镜21，转动后板 处的旋钮36调整凹面镜20或凸面镜21，观察激光束的会聚或发散。
权利要求1.一种雾液式几何光学实验仪，包含底座、光源、光学元件和光学实验盒，所述的光学 实验盒为由底板、顶板、前板、后板和侧板构成的立体封闭容器，光源设有光学实验盒上方， 所述的实验盒侧部设有充烟孔，所述的充烟孔配有大小等同的孔塞，所述的光学元件放置 在光学实验盒内，所述的实验盒上还设有磁吸和方便光学元件进出可封闭的孔，其特征在 于所述封闭容器下部截面为方形，上部截面为扇形，所述的充烟孔设在封闭容器的右侧下 方，容器后板的上部设有可向上抽出的抽板，抽板侧方设有可转动磁吸，抽板下方设有固定 磁吸。
2.根据权利要求1所述的雾液式几何光学实验仪，其特征在于所述的容器后板呈黑 色不透明，容器其它部位透明。
3.根据权利要求1所述的雾液式几何光学实验仪，其特征在于所述的光源安装在光 源支架上，所述的光源支架包括摇摆杆和手柄，摇摆杆通过基座与底座连接，基座上设有固 定转轴与摇摆杆铰接，基座与底座固定连接；光源通过手柄与摇摆杆连接，手柄和光源之间 的连接处设有固定转轴。
4.根据权利要求3所述的雾液式几何光学实验仪，其特征在于所述底座上设有弹性 夹片，光学实验盒底板平置在底座上并被弹性夹片夹紧。
5.根据权利要求3或4所述的雾液式几何光学实验仪，其特征在于所述的光源为半 导体激光源，半导体激光源由三个光束互相平行且处于同一平面内的半导体激光器组成， 每个半导体激光器具有独立的控制开关。
6.根据权利要求1所述的雾液式几何光学实验仪，其特征在于所述的光学元件包括 光学水槽、光纤剖面模拟器、透镜组合模块、半圆柱形玻璃砖、凸面镜、漫反射板和凹面镜。
专利摘要本实用新型涉及一种用于中学物理光学教学的雾液式几何光学实验仪，包含底座、光源、光学元件和光学实验盒，光学实验盒为由底板、顶板、前板、后板和侧板构成的立体封闭容器，光源设在光学实验盒上方，实验盒侧部设有充烟孔，光学元件放置在光学实验盒内，容器后板的上部设有可向上抽出的抽板，抽板下方设有固定磁吸，容器前板上设有与光学元件相对应的各种标准光学元件符号，容器前板上还设有反射折射量角器图标。本实用新型构造简单、组装方便、结构牢固、美观、在完成大量光学实验的同时，更能紧扣教材，使教师能根据教材需要灵活选择不同的光学元件，使教学实验更灵活，更有针对性。
文档编号G09B23/22GK201868013SQ20102056513
公开日2011年6月15日 申请日期2010年10月18日 优先权日2010年10月18日
发明者林泽春, 王金涛, 黄华圣, 黄学时 申请人:浙江天煌科技实业有限公司