一种眼球成像原理演示仪的制作方法

本实用新型涉及教学试验仪器技术领域，特别是涉及一种眼球成像原理演示仪。

背景技术：

人的眼睛是一个精密的光学系统，其成像原理是初中物理课的教学内容，为了让学生更加形象地理解知识点，老师通常会在课堂上通过试验仪进行演示。现有课堂上常采用的方式是采用一个透明注水塑料球模拟人眼晶状体，以蜡烛火焰为物体，以光屏模拟人眼的视网膜，通过移动蜡烛来控制火焰与塑料球之间的距离，来观察在光屏上是否有蜡烛的成像。通过注射器往塑料球内注水改变塑料球的厚薄和凹凸程度，从而改变焦距，达到模拟人眼近视或远视后的晶状体结构，然后在塑料球与火焰之间加上凹透镜或者凸透镜来模拟矫正近视眼或远视眼后的效果。

但该方案有两个很大的缺陷：一是塑料袋注水后，由于水受重力作用，表面并不是严格的球面，所成蜡烛火焰的像严重失真；二是通过注水和抽水对水球焦距的改变极不灵敏，有时注入几十毫升的水，也不见屏上所成的像的清晰程度有明显的变化。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述问题，本实用新型提供了一种眼球成像原理演示仪，解决了现有技术中的眼球成像原理演示仪成像效果差、操作繁琐的问题。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案如下：

提供一种眼球成像原理演示仪，其包括安装于旋转座上的放置架，放置架包括与旋转座连接的固定部以及分别可伸缩连接于固定部两端的第一伸缩部和第二伸缩部；

第一伸缩部上放置有蜡烛，第二伸缩部上放置有光屏，固定部上放置有模拟晶状体；

模拟晶状体包括硬性且透明的圆环体，圆环体的一端固定有透明的平凸透镜，另一端固定有透明的弹性膜，圆环体上设置有进液口。

进一步地，旋转座的中部固定连接有轴承，固定部上固定连接有垂直其的转轴，转轴固定于轴承上。转轴与轴承的内圈固定连接，旋转座与轴承的外圈固定连接，从而实现固定座可相对于旋转座旋转，还能够减少转轴旋转时受到的摩擦力，减小了试验人员手动转动放置架的阻力。

进一步地，第一伸缩部或第二伸缩部通过滑动导轨可伸缩连接于固定部上。滑动导轨为常见可伸缩连接部件，采用该种方式使第一伸缩部或第二伸缩部相对于固定部的距离能够连续可调，且成本低廉、可靠性高。

进一步地，放置架上设置有刻度线。刻度线方便准确地调整放置架上物体的相对距离，使试验过程更加科学化、数据化。

进一步地，放置架由磁性金属制成，蜡烛、光屏和模拟晶状体均通过磁铁支座固定于放置架上。通过磁铁支座固定，固定牢固且安装和拆卸方便，以满足实验过程中需要经常移动的使用要求。

进一步地，固定部上还放置有凸透镜或凹透镜，凸透镜或凹透镜位于蜡烛与模拟晶状体之间。放置凸透镜或凹透镜来模拟矫正远视眼或近视眼的成像情形，让学生更加深刻地理解眼睛的成像原理。

进一步地，弹性膜为透明橡皮膜。

进一步地，进液口上通过软管连接于注射器上。通常注射器上的刻度线可以较精确地控制送入到模拟晶状体中的液体量，从而精确模拟晶状体的变厚、变凸情况。

本实用新型的有益效果为：模拟晶状体除了一端固定的弹性膜，其他部分均为硬性材质，所以在灌入水或其他透明液体后不会因为受到重力作用而整体变形，保证了成像的清晰度；模拟晶状体内部液体量的不同会使弹性膜受到不同大小的压强，使得弹性膜产生不同程度的变形，从而能够模拟人类眼球中的晶状体变厚或变薄的情形，展示近视眼或远视眼的成像原理。

放置架的可伸缩性，使固定在第一伸缩部上的蜡烛相对于模拟晶状体的距离连续可调，可模拟人类眼球看远、近物体时眼睛内部的成像原理；固定在第二伸缩部上的光屏相对于模拟晶状体的距离连续可调，可模拟视网膜相对模拟晶状体不同的距离的成像效果。放置架的可转动性让教室里的每个学生都能够以最好的角度观察到本演示仪演示的眼睛成像原理试验。

本演示仪实用性强，既可模拟人眼根据不同距离的物体其内部在成像时的调节过程，也可以模拟近视眼、远视眼的形成过程和矫正方法，并且操作简单、拆卸组装方便，易于搬运。

附图说明

图1为眼球成像原理演示仪的结构示意图。

其中，1、旋转座；11、轴承；2、放置架；21、固定部；211、转轴；22、第一伸缩部；23、第二伸缩部；24、滑动导轨；25、刻度线；3、蜡烛；4、光屏；5、模拟晶状体；51、圆环体；52、弹性膜；53、平凸透镜；54、进液口；55、软管；56、注射器；6、磁铁支座；7、凸透镜；8、凹透镜。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，该眼球成像原理演示仪包括安装于旋转座1上的放置架2，放置架2包括与旋转座1连接的固定部21以及分别可伸缩连接于固定部21两端的第一伸缩部22和第二伸缩部23。旋转座1为圆柱形实体座，在其中心位置开有一贯穿其厚度的通孔，在该通孔中装配有一轴承11。轴承11为深沟球轴承，其外圈与通孔的内壁过盈配合。固定部21横向设置，中部焊接有垂直其的转轴211，转轴211穿过轴承11的内圈、并与内圈过盈配合。

第一伸缩部22和第二伸缩部23通过滑动导轨可伸缩连接于固定部21的两端，滑动导轨设置在固定部21的正面上，且第一伸缩部22、第二伸缩部23及固定部21的顶面齐平。为保证固定部21上的物体与第一伸缩部22及第二伸缩部23上物体在一条直线上，将第一伸缩部22和第二伸缩部23制成L型。第一伸缩部22和第二伸缩部23的一部分与固定部21滑动导轨连接、垂直的另一部分的顶面上放置物体。

滑动导轨可以采用滑块与滑轨的方式，即滑轨固定于固定部21上，在第一伸缩部22和第二伸缩部23上分别固定一块滑块，手动让滑块沿着滑轨滑动；也可以采用在固定部21上加工滑槽，在第一伸缩部22和第二伸缩部23上加工与滑槽对应的凸部，让凸部在滑槽里滑动的方式。由于滑动导轨已是机械领域很常见的一种连接方式，其他类似的方式此处不再赘述。

第一伸缩部22上放置有蜡烛3，第二伸缩部23上放置有光屏4，固定部21上放置有模拟晶状体5，通过放置架2上设置的刻度线调整蜡烛3相对模拟晶状体5的距离以及光屏4相对模拟晶状体5的距离即可演示眼球的基本成像原理。蜡烛3点燃后的火焰部分要与模拟晶状体5和光屏4中心对齐。

模拟晶状体5包括有机玻璃制成的圆环体51，圆环体51的一端用玻璃防水胶粘贴一个焦距约为20cm的玻璃平凸透镜53，凸面向外；另一端将经过拉伸后的透明橡皮膜蒙住圆环体51端口，然后用橡皮筋箍在圆环体51外壁上，将圆环体51平放后，由于橡皮膜内外的压差为零，所以橡皮膜基本保持平直。平凸透镜53所在的一端朝向蜡烛3所在方向。此时的模拟晶状体5即模拟的是正常视力的眼球。

当需要向学生展示近视眼的成因和眼睛近视后的成像原理，只需要通过圆环体51上的进液口54灌入一定量的液体，使橡皮膜内部的压强大于外部的压强，即橡皮膜会向外凸出，通过控制灌入水量的多少即可控制橡皮膜凸出的程度而模拟不同近视程度的眼球。在蜡烛3与模拟晶状体5之间放置一个凹透镜8，即可模拟经过近视镜片矫正后的眼球成像过程。

在进液口54上通过软管55连接于注射器56上，注射器56既可以向模拟晶状体5内灌入需要的液体，也可以通过向外拉动注射器56的活塞对模拟晶状体5内的气体进行抽吸使橡皮膜内部的压强小于外部的压强，橡皮膜会向内凸出，即模拟了远视眼的眼球形状。通过在蜡烛3与模拟晶状体5之间放置一个凸透镜7，即可模拟经过远视镜片矫正后的眼球成像过程。

将蜡烛3、光屏4、模拟晶状体5、凸透镜7和凹透镜8分别固定在一个磁铁支座6上，放置架2外层包裹一层或者直接整体采用磁性金属(比如铁)制成，通过磁性吸附固定，固定牢固可靠，又方便了拆卸和移动。