伞齿轮反射折射起偏示教仪的制作方法

本发明属于物理光学实验教学设备领域，特别涉及到一种利用伞齿轮啮合原理制作的，集验证反射、折射、起偏和折射率测量于一体的示教装置。

背景技术：

物理教学中指出：自然光在电介质界面上反射和折射时，一般情况下反射光和折射光都是部分偏振光，只有当入射角为某特定角时反射光才是线偏振光，其振动方向与入射面垂直。

目前，就反射起偏现象缺少直观、可信的实验演示，口头描述的实验现象学生不易理解和接受。因此，本发明通过齿轮传动保证传动比和同步偏转实现了反射、折射和起偏现象直观、可信的实验演示与示教。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用伞齿轮啮合原理制作，集验证反射、折射、起偏和折射率测量示教仪，通过伞齿轮传动的传动比恒定、平稳性较高、传递运动准确可靠、结构紧凑、易于变向等特点，搭建一台便携式示教仪，实现教学中能随课堂进行反射、折射和起偏演示，达到随时测量光学材料折射率和验证布儒斯特定律的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：支架16、指针b25和指针a26分别固定在基座1上，基座1安置于容器34中，固定轴19垂直穿过支架16轴线，用平键17固定；量角器a5和连杆a7固定在伞齿轮a6上，所述的伞齿轮a6通过轴承a4与固定轴19活动连接，用螺母a3限位，量角器b22和连杆b12固定在伞齿轮b23上，所述的伞齿轮b23通过轴承b18与固定轴19活动连接，连杆c24通过轴承d20与固定轴19活动连接，用螺母b21限位，量角器a5、量角器b22、伞齿轮b23和伞齿轮a6的圆心与固定轴19的轴心重合，指针a26和指针b25分别针指量角器a5和量角器b22的圆心，连杆a7、连杆b12和连杆c24上对应的观测孔a27、观测孔b32和观测孔c33的一边分别与其自身连杆的中心线重合，观测孔a27观测连杆a7与量角器a5的初始定位角度，观测孔b32观测连杆b12与量角器b22的初始定位角度，观测孔c33观测连杆c24与量角器b22的实时角度，且连杆a7、连杆b12和连杆c24的中心线均穿过固定轴19的轴心；螺钉28将半圆型连杆29与连杆c24连接，花式螺钉31穿过半圆型连杆29上的滑动槽30与连杆b12连接，松开花式螺钉31，所述花式螺钉31沿滑动槽30的壁滑动，连杆b12和连杆c24间的角度变化；激光器8固定在连杆a7上，检偏器架9固定在连杆b12中部，检偏器10安装在检偏器架9上，接收光幕a11固定在连杆b12的顶部，接收光幕b2固定在连杆c24的顶部，伞齿轮c13通过轴承c15与螺杆轴14活动连接，螺杆轴14固定在支架16顶部，伞齿轮a6与伞齿轮c13啮合，伞齿轮c13与伞齿轮b23啮合；使用时，注入电解质溶液使液面35高度升至与固定轴19的轴线重合。

如上所述的一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：固定连杆a7时，通过观测孔a27观测量角器a5的角度，使指针a26所指量角器a5的角度在同一直径上，起始角度为0°，同样确定连杆b12、量角器b22和指针b25的起始角度也为0°。

如上所述的一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：打开激光器8，激光照射液面35，产生反射光，穿过检偏器10到接收光幕a11，调整检偏器10，接收光幕a11幕中心上的光斑由明变暗，证明反射光是偏振光。

如上所述的一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：拨转连杆a7，所述连杆a7带动伞齿轮a6和量角器a5绕固定轴19旋转，伞齿轮a6与伞齿轮c13啮合，伞齿轮c13绕螺杆轴14旋转，伞齿轮c13与伞齿轮b23啮合，伞齿轮b23带动量角器b22和连杆b12绕固定轴19旋转，观测连杆a7与指针a26、连杆b12与指针b25的偏转角度，验证入射角等于反射角。

如上所述的一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：当旋转所述连杆a7带动机构至接收光幕a11幕中心上的光斑消失，验证布儒斯特现象，测量布儒斯特角。

如上所述的一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：在产生布儒斯特现象时，松开花式螺钉31，拉动半圆型连杆29，半圆型连杆29通过螺钉28带动连杆c24绕固定轴19旋转，当接收光幕b2上的光斑位于幕中心，锁紧花式螺钉31，通过观测孔c33观察量角器b22的值，验证此时连杆b12与连杆c24垂直关系，测量折射率。

由于采用上述技术方案，本发明所具有的优点和积极效果是：一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征是：指针a、指针b和支架固定在基座上，基座放入容器内，支架支撑轴，利用伞齿轮啮合原理，将相同参数的三个伞齿轮依次啮合，通过量角器、连杆、伞齿轮以及指针特定位置的确定，伞齿轮a固定连杆a，连杆a固定激光器，伞齿轮b固定连杆b，连杆b依次固定检偏器和接收光幕a，连杆c固定接收光幕b，连接伞齿轮a、伞齿轮b和连杆c分别用轴承与固定轴连接，实验时，注入电解质溶液至与固定轴轴线等高，打开激光器并将激光器逆时针旋转一个角度，利用啮合原理，两个接收光幕等角度偏转，松开花式螺栓，调整连杆c的角度，可测入射角、反射角与折射角，旋转检偏器，验证布儒斯特定律。教学中能随课堂进行演示、测量光学材料折射率，经济、实用、美观、造价也不高。

附图说明：

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的左视图；

图3是本发明的右视图；

图4是图1的俯视图。

图中：1.基座，2.接收光幕b，3.螺母a，4.轴承a，5.量角器a，6.伞齿轮a，7.连杆a，8.激光器，9.检偏器架，10.检偏器，11.接收光幕a，12.连杆b，13.伞齿轮c，14.螺杆轴，15.轴承c，16.支架，17.平键，18.轴承b，19.固定轴，20.轴承d，21.螺母b，22.量角器b，23.伞齿轮b，24.连杆c，25.指针b，26.指针a，27.观测孔a，28.螺钉，29.半圆型连杆，30.滑动槽，31.花式螺钉，32.观测孔b，33.观测孔c，34.容器，35.液面

具体实施方式：

一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，如图1-图4所示，其特征在于：支架16、指针b25和指针a26分别固定在基座1上，基座1安置于容器34中，固定轴19垂直穿过支架16轴线，用平键17固定；量角器a5和连杆a7固定在伞齿轮a6上，所述的伞齿轮a6通过轴承a4与固定轴19活动连接，用螺母a3限位，量角器b22和连杆b12固定在伞齿轮b23上，所述的伞齿轮b23通过轴承b18与固定轴19活动连接，连杆c24通过轴承d20与固定轴19活动连接，用螺母b21限位，量角器a5、量角器b22、伞齿轮b23和伞齿轮a6的圆心与固定轴19的轴心重合，指针a26和指针b25分别针指量角器a5和量角器b22的圆心，连杆a7、连杆b12和连杆c24上对应的观测孔a27、观测孔b32和观测孔c33的一边分别与其自身连杆的中心线重合，观测孔a27观测连杆a7与量角器a5的初始定位角度，观测孔b32观测连杆b12与量角器b22的初始定位角度，观测孔c33观测连杆c24与量角器b22的实时角度，且连杆a7、连杆b12和连杆c24的中心线均穿过固定轴19的轴心；螺钉28将半圆型连杆29与连杆c24连接，花式螺钉31穿过半圆型连杆29上的滑动槽30与连杆b12连接，松开花式螺钉31，所述花式螺钉31沿滑动槽30的壁滑动，连杆b12和连杆c24间的角度变化；激光器8固定在连杆a7上，检偏器架9固定在连杆b12中部，检偏器10安装在检偏器架9上，接收光幕a11固定在连杆b12的顶部，接收光幕b2固定在连杆c24的顶部，伞齿轮c13通过轴承c15与螺杆轴14活动连接，螺杆轴14固定在支架16顶部，伞齿轮a6与伞齿轮c13啮合，伞齿轮c13与伞齿轮b23啮合；使用时，注入电解质溶液使液面35高度升至与固定轴19的轴线重合。

如上所述的一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：固定连杆a7时，通过观测孔a27观测量角器a5的角度，使指针a26所指量角器a5的角度在同一直径上，起始角度为0°，同样确定连杆b12、量角器b22和指针b25的起始角度也为0°。

如上所述的一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：打开激光器8，激光照射液面35，产生反射光，穿过检偏器10到接收光幕a11，调整检偏器10，接收光幕a11幕中心上的光斑由明变暗，证明反射光是偏振光。

如上所述的一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：拨转连杆a7，所述连杆a7带动伞齿轮a6和量角器a5绕固定轴19旋转，伞齿轮a6与伞齿轮c13啮合，伞齿轮c13绕螺杆轴14旋转，伞齿轮c13与伞齿轮b23啮合，伞齿轮b23带动量角器b22和连杆b12绕固定轴19旋转，观测连杆a7与指针a26、连杆b12与指针b25的偏转角度，验证入射角等于反射角。

如上所述的一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：当旋转所述连杆a7带动机构至接收光幕a11幕中心上的光斑消失，验证布儒斯特现象，测量布儒斯特角。

如上所述的一种伞齿轮反射折射起偏示教仪，其特征在于：在产生布儒斯特现象时，松开花式螺钉31，拉动半圆型连杆29，半圆型连杆29通过螺钉28带动连杆c24绕固定轴19旋转，当接收光幕b2上的光斑位于幕中心，锁紧花式螺钉31，通过观测孔c33观察量角器b22的值，验证此时连杆b12与连杆c24垂直关系，测量折射率。