一种物理教学用光学原理实验装置的制作方法

本发明涉及物理教学用教具技术领域，尤其涉及结构合理，能够根据实验目的快捷调整实验器材，实验精度较高，观测、读数使用方便的一种物理教学用光学原理实验装置。

背景技术：

目前，现有的中学物理教学过程中，通常会用到一些简易的原理实验、验证装置，为学生展示或让学生动手操作实验或验证物理现象，以加深学生对所学习到的物理原理的理解。现有的物理教学过程中，在对光学原理进行实验教学时，通常是采用一组多种、不同类型、规格的光学镜片，将镜片或其他成像装置放置到支架上，将支架直接摆放到讲台或实验台上，再使用光源照射镜片，达到一定的成像效果，但这种结构的光学原理实验装置由于结构过于简单，在使用过程中，光源、镜片、成像板等组件不易快速对正，导致调整缓慢，且成像效果较差；在按照预设方案进行复杂光路的设置时，各组件之间的摆放位置尤其难以精确控制，通常需要多人同时进行测量、调整工作，实验准备工作效率低；需要对不同实验原理展示或验证时，无法做到精确、快速调整实验装置。

技术实现要素：

本发明为解决现有的物理教学用光学原理实验装置所具有的成像效果差、调整效率低，无法快速、精确调整实验装置的问题，而提供结构合理，能够根据实验目的快捷调整实验器材，实验精度较高，观测、读数使用方便的一种物理教学用光学原理实验装置。

本发明采用的技术方案是：

一种物理教学用光学原理实验装置，包括基座，所述基座为长方体形结构，基座的顶面沿宽的两边、朝向基座背面外侧的方向各延伸出一段固定杆，固定杆未与基座连接的端部、竖直向上设置有一根第一纵向支撑杆，第一纵向支撑杆与固定杆之间为固定连接，两根第一纵向支撑杆之间设置有第一横向连接杆，第一横向连接杆水平设置，且第一横向连接杆的两端分别于两根第一纵向支撑杆的顶端固定连接，第一横向连接杆与基座顶面的长边平行设置；两根第一纵向支撑杆上各水平设置有一根横担，横担的中部与其所在的第一纵向支撑杆之间固定连接,横担与基座顶面的宽边平行设置；两个横担的相对应的两端之间分别设置有第二横向连接杆和第三横向连接杆，所述第二横向连接杆、第三横向连接杆的两端分别于横担的相对应的两端之间固定连接，且第二横向连接杆、第三横向连接杆分别与基座顶面的长边平行设置，其中第二横向连接杆为靠近基座设置，第三横向连接杆为远离基座设置；

所述第一横向连接杆上套设有一组第一套环，第一套环能够沿第一横向连接杆滑动、且能够围绕第一横向连接杆外周转动，每个第一套环上各固定设置有一根延长杆，延长杆的末端与第一套环固定连接，且延长杆与第一横向连接杆垂直设置，延长杆的顶端设置有固定环，固定环内设置有光学镜片；所述第二横向连接杆上套设有一组用于承托延长杆的托件，托件能够沿第二横向连接杆滑动；所述第二横向连接杆上设置有标尺；

基座的一端设置有光源固定组件，所述光源固定组件包括一个L形支架，L形支架的下方横杆的一端与基座的端面固定连接，L形支架的上方立杆竖直设置，L形支架的上方立杆的端部固定设置有轴套，轴套内通过旋转轴承设置有转轴，轴套及转轴均与基座顶面的长边平行设置，转轴的朝向基座的一端固定设置有一组六根安装杆，六根安装杆位于同一平面内，且六根安装杆的一端部均与转轴的侧壁固定连接，六根安装杆围绕转轴的轴线呈放射状设置，相邻的两根安装杆之间的夹角为60°，六根安装杆所在平面与转轴的轴线垂直；所述L形支架的上方立杆上设置有销孔，销孔的轴线与转轴的轴线平行，六根安装杆上正对销孔的位置各设置有一个固定孔，挡固定孔与销孔正对时，该定位孔与销孔内设置有一根定位销；每根安装杆的自由端各设置有一个用于固定光源的夹具，夹具内设置有光源。

进一步的，所述基座的顶面为铁质板材，基座顶面的长边和宽边均设置有标尺；基座顶面上还设置有一组支撑组件，所述支撑组件包括一个圆形底座，圆形底座的顶面、中心位置竖直设置有支撑柄，支撑柄的下端与圆形底座固定设置，支撑柄的顶端设置有夹具或固定环，该夹具用于夹持成像板或透光板，该固定环内设置有光学镜片；所述成像板、透光板或光学镜片均为竖直设置；所述圆形底座的顶面，围绕其圆周设置有角度标识，圆形底座的底面嵌入设置有磁铁；所述基座顶面上与其长边和宽边平行各设置有一组辅助标线。

进一步的，所述第二横向连接杆朝向上方的侧面、沿第二横向连接杆的轴向设置有一条限位槽，所述限位槽为长条形凹槽，限位槽的两端分别位于第二横向连接杆的两个端面上；所述托件包括套设在第二横向连接杆上的第二套环，第二套环能够沿第二横向连接杆滑动，第二套环的内侧壁上、与限位槽相对的位置设置有与限位槽相匹配的凸块，在第二套环的上方的侧壁外侧设置有U形托架，U形托架的开口朝向上方设置，且U形托架的中凹槽的轴线与基座顶面的宽边平行设置，U形托架的凹槽底部嵌入设置有磁铁，U形托架的开口宽度与延长杆的直接相一致；第二套环的位于U形托架的凹槽轴线正下方的前后侧壁上个开设有一个观察口，第二横向连接杆上的标尺能够从观察口中透出，第二套环的位于观察口的下方的侧壁上设置指示标志；第二套环的下方的侧壁上设置有固定螺孔，该固定螺孔穿透第二套环的侧壁及第二套环内侧的凸块设置，固定螺孔内设置有固定螺栓。

进一步的，所述延长杆卡入到U形托架内时，延长杆处于水平位置。

进一步的，所述第三横向连接杆的外周包覆有橡胶护套。

进一步的，所述第一套环内部设置有滑动轴承，第一套环通过滑动轴承与第一横向连接杆活动连接。

本发明的有益效果在于：本发明提供的一种物理教学用光学原理实验装置采用一体化实验台的结构，在基座上设置支撑杆，在支撑杆上设置连接杆，光学镜片通过固定环、延长杆和第一套环活动安装在第一横向连接杆上，通过滑动第一套环在第一横向连接杆上的位置，能够快捷调整光学镜片之间及与光源之间的相对位置；在第二横向连接杆上设置标尺及托件，能够在第二横向连接杆上先根据需要调整好托件的位置，再将第一横向连接杆上的光学镜片调整到正对托件的位置，将延长杆卡入托件即可，由于托件较小，便于精确调整相对位置，使得整个系统的精确度得到保障；第三横向连接杆用于承托暂不使用的延长杆及其上的光学镜片，使得镜片能够妥善放置，不易损坏；光源固定组件的特殊结构，使得在不同的夹具上设置不同的光源，在更换实验用光源时，只需转动安装杆，使所需光源正对关系镜片，既是使光源的轴线与光学镜片的轴线重合即可，便于调整、固定，能够提高使用效率；在基座顶面设置支撑组件，是的本实验装置的适用范围更广，不仅能够演示在一个方向上发生的光学原理、现象，还能够根据需要展示较为复杂的光路现象，只需要调整支撑组件在基座顶面上的位置即可，调节方便；在基座顶面的长边和宽边均设置标尺，基座顶面上与其长边和宽边平行各设置有一组辅助标线，且在圆形底座的顶面，围绕其圆周设置有角度标识，使得使用者能够快速调整光学镜片或成像板与光线的角度，此操作可以由一个使用者快速调整完成，能够提高使用效率；托件的特殊结构设计及与之配合的第二横向连接杆上的限位槽，使得托件只能在第二横向连接杆上滑动，避免出现由于旋转而导致无法承托延长杆，托件上的U行托架的设计使得延长杆能够被卡在托架内，避免因滑动而导致的光学镜片的位置偏移；托架底部的磁铁能够将延长杆吸附在托架内，使得在实验演示时系统稳定；在U形托架的侧壁上开设观察口，使得在微调托件时能够精确观察其所在位置，保证整个实验装置有较高的精确度；延长杆卡入到U形托架内时，延长杆处于水平位置，使得U形托架内的磁铁能够更好的吸附延长杆；第三横向连接杆的外周包覆有橡胶护套，能够避免延长杆与第三横向连接杆经常磕碰，导致延长杆变形，影响实验精准度；第一套环内部设置有滑动轴承，第一套环通过滑动轴承与第一横向连接杆活动连接，使得第一套环在第一横向连接杆上的滑动更加平滑，便于调整其在第一横向连接杆上的位置，使用、调节方便。

总之，本发明提供的一种物理教学用光学原理实验装置具有结构合理，能够根据实验目的快捷调整实验器材，实验精度较高，观测、读数使用方便的优点。

附图说明

图1是本发明提供的一种物理教学用光学原理实验装置的立体结构示意图；

图2是图1中A处的主视放大示意图；

图3是图1中A处的俯视放大示意图；

图4是图1中A出的右视放大示意图。

图中： 1、基座；2、固定杆；3、第一纵向支撑杆；4、第一横向连接杆；5、横担；6、第二横向连接杆；7、第三横向连接杆；8、第一套环；9、延长杆；10、固定环；11、托件；12、L形支架；13、转轴；14、安装杆；15、定位销；16、圆形底座；17、支撑柄；18、辅助标线；19、光源；1101、第二套环；1102、U形托架；1103、磁铁；1104、凸块；1105、固定螺栓；1106、观察口。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种物理教学用光学原理实验装置。

下面结合附图对本发明的内容作进一步说明：

一种物理教学用光学原理实验装置，如图1~4所示，包括基座1，基座1为长方体形结构，基座1的顶面沿宽的两边、朝向基座1背面外侧的方向各延伸出一段固定杆2，固定杆2未与基座1连接的端部、竖直向上设置有一根第一纵向支撑杆3，第一纵向支撑杆3与固定杆2之间为固定连接，两根第一纵向支撑杆3之间设置有第一横向连接杆4，第一横向连接杆4水平设置，且第一横向连接杆4的两端分别于两根第一纵向支撑杆3的顶端固定连接，第一横向连接杆4与基座1顶面的长边平行设置；两根第一纵向支撑杆3上各水平设置有一根横担5，横担5的中部与其所在的第一纵向支撑杆3之间固定连接,横担5与基座1顶面的宽边平行设置；两个横担5的相对应的两端之间分别设置有第二横向连接杆6和第三横向连接杆7，第二横向连接杆6、第三横向连接杆7的两端分别于横担5的相对应的两端之间固定连接，且第二横向连接杆6、第三横向连接杆7分别与基座1顶面的长边平行设置，其中第二横向连接杆6为靠近基座1设置，第三横向连接杆7为远离基座1设置，第三横向连接杆7的外周包覆有橡胶护套；第一横向连接杆4上套设有一组第一套环8，第一套环8能够沿第一横向连接杆4滑动、且能够围绕第一横向连接杆4外周转动，第一套环8内部设置有滑动轴承，第一套环8通过滑动轴承与第一横向连接杆4活动连接，每个第一套环8上各固定设置有一根延长杆9，延长杆9为铁质，延长杆9的末端与第一套环8固定连接，且延长杆9与第一横向连接杆4垂直设置，延长杆9的顶端设置有固定环10，固定环10内设置有光学镜片；第二横向连接杆6上套设有一组用于承托延长杆9的托件11，托件11能够沿第二横向连接杆6滑动，第二横向连接杆6朝向上方的侧面、沿第二横向连接杆6的轴向设置有一条限位槽，限位槽为长条形凹槽，限位槽的两端分别位于第二横向连接杆6的两个端面上；第二横向连接杆6上设置有标尺；托件11包括套设在第二横向连接杆6上的第二套环1101，第二套环1101能够沿第二横向连接杆6滑动，第二套环1101的内侧壁上、与限位槽相对的位置设置有与限位槽相匹配的凸块1104，在第二套环1101的上方的侧壁外侧设置有U形托架1102，U形托架1102的开口朝向上方设置，且U形托架1102的中凹槽的轴线与基座1顶面的宽边平行设置，U形托架1102的凹槽底部嵌入设置有磁铁1103，U形托架1102的开口宽度与延长杆9的直接相一致；第二套环1101的位于U形托架1102的凹槽轴线正下方的前后侧壁上个开设有一个观察口1106，第二横向连接杆6上的标尺能够从观察口1106中透出，第二套环1101的位于观察口1106的下方的侧壁上设置指示标志；第二套环1101的下方的侧壁上设置有固定螺孔，该固定螺孔穿透第二套环1101的侧壁及第二套环1101内侧的凸块1104设置，固定螺孔内设置有固定螺栓1105；延长杆9卡入到U形托架1102内时，延长杆9处于水平位置；

基座1的一端设置有光源19固定组件，所述光源19固定组件包括一个L形支架12，L形支架12的下方横杆的一端与基座1的端面固定连接，L形支架12的上方立杆竖直设置，L形支架12的上方立杆的端部固定设置有轴套，轴套内通过旋转轴13承设置有转轴13，轴套及转轴13均与基座1顶面的长边平行设置，转轴13的朝向基座1的一端固定设置有一组六根安装杆14，六根安装杆14位于同一平面内，且六根安装杆14的一端部均与转轴13的侧壁固定连接，六根安装杆14围绕转轴13的轴线呈放射状设置，相邻的两根安装杆14之间的夹角为60°，六根安装杆14所在平面与转轴13的轴线垂直；所述L形支架12的上方立杆上设置有销孔，销孔的轴线与转轴13的轴线平行，六根安装杆14上正对销孔的位置各设置有一个固定孔，挡固定孔与销孔正对时，该定位孔与销孔内设置有一根定位销15；每根安装杆14的自由端各设置有一个用于固定光源19的夹具，夹具内设置有光源19。

上述基座1的顶面为铁质板材，基座1顶面的长边和宽边均设置有标尺；基座1顶面上还设置有一组支撑组件，支撑组件包括一个圆形底座16，圆形底座16的顶面、中心位置竖直设置有支撑柄17，支撑柄17的下端与圆形底座16固定设置，支撑柄17的顶端设置有夹具或固定环10，该夹具用于夹持成像板或透光板，该固定环10内设置有光学镜片；所述成像板、透光板或光学镜片均为竖直设置；圆形底座16的顶面，围绕其圆周设置有角度标识，圆形底座16的底面嵌入设置有磁铁；基座1顶面上与其长边和宽边平行各设置有一组辅助标线18。

具体使用时，根据要演示或实验的光路图，首先调整托件11在第二横向连接杆6上的位置，固定好托件11后，在将相应的光学镜片连同延长杆9及第一套环8在第一横向连接杆4上移动到相应位置，将延长杆9卡入到托件11内，如果需要设定其他的反射或折射光路，则根据需要，移动、调整基座1顶面上相应的支撑组件，根据标尺、辅助线和角度标识，调整支撑组件在基座1顶面的位置及其上的光学组件的角度；而后根据需要旋转光源19固定组件上的安装杆14，选定光源19后，将定位销15插入销孔和固定孔，固定光源19；最后打开光源19即可实现原理实验或演示。需要调整、更换实验、演示内容时，只需重复上述步骤即可，调整非常方便。

根据上述具体实施方式可见，本发明提供的一种物理教学用光学原理实验装置具有结构合理，能够根据实验目的快捷调整实验器材，实验精度较高，观测、读数使用方便的优点。