專利名稱：光的折射示教儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種物理學科的教學演示儀器，特別是涉及關于光的折射的演示教學儀器。
技術背景在光的折射課程的教學中，因為要講清“光從空氣進入水中”或“光從水中進入空氣”的折射規(guī)律很是困難，沒有較理想的直觀教具，講課中表述的難度大，而且涉及到的內(nèi)容較多，多年來，常用的演示實驗所采用的是長方體的全反射演示教具，雖然它可以演示“光從空氣進入水”及“光從水進入空氣”的光的折射現(xiàn)象，但僅局限于空氣與液體介質(zhì)間的折射，而且入射點都是不固定的，更沒有法線作為襯托背景，更無法讀數(shù)，對于初學物理的學生來說，要觀察、理解折射現(xiàn)象中折射角隨著入射角的定性變化，確存在一定的困難，因此，設計一種便于教師教學演示、又便于學生能直觀地通過實驗，理解原理并能自己得出結論，從中找出科學規(guī)律來鞏固所學知識的光的折射示教儀器，成為本實用新型的目的所在。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的技術方案是這樣考慮的設計一種較為直觀的光的折射示教儀器，不但能清楚的讀出光的入射角、折射角的角度讀數(shù)，并要適用空氣、液體介質(zhì)、玻璃磚等多種實驗物，結構要簡單，操作要方便，本實用新型是通過如下的具體技術措施來實現(xiàn)其技術方案的一種光的折射示教儀，包括光源部分和被光源照射的實驗物組成，其特點是所述的光的折射示教儀具體是由透明密封圓罐1、轉盤2、托盤3、光源4、光源定位器5、光源開關6、調(diào)節(jié)螺桿7、調(diào)節(jié)螺母8、背景刻度盤9、轉盤架10、底座11和磁性材料塊12等組成，其中透明密封圓罐1是采用透明材料制成的扁圓柱形罐，直徑在φ100mm～φ500mm之間，可大可小，厚度在20mm～100mm之間，可厚可薄，在透明罐的平面上或印、或刻有互相垂直的法線NN′和界面線MM′，在法線NN′頂端的圓周面上留有一小孔，用于灌水或液體，所述的透明密封圓罐1可以采用玻璃、塑料、有機玻璃等透明材料制成；所述的背景刻度盤9是和透明密封罐相同直徑的平板圓盤，正面是黑的底色和一周圈白色刻度線，以法線NN′頂點為起點往兩邊界面線MM′為止，各刻上0°～90°、以法線NN′最底點為起點向上往兩邊界面線MM′為止，各刻上0°～90°；托盤3是一件向上開放的瓦狀半環(huán)，和透明密封圓罐1相同寬度又比透明密封圓罐1外徑相同的弧度，正好托住半個透明密封圓罐1，半環(huán)的前周邊開放、后周邊和背景刻度盤9正面下半周焊接；轉盤架10是一平面圓環(huán)，圓環(huán)外徑大于透明密封圓罐1的外徑、圓環(huán)內(nèi)徑小于透明密封圓罐1的外徑、圓環(huán)內(nèi)徑環(huán)口與背景刻度盤9的背面焊接，兩者保持同心度并保持一定間隙；轉盤2是一平面圓環(huán)，外徑大于轉盤架10的外徑，內(nèi)徑略大于或等于轉盤架10的內(nèi)徑，其安裝位置在轉盤架10和背景刻度盤9焊接后的夾層間隙中，轉盤2可以相對刻度盤9而自由轉動，并保持同心度；帶光源開關6的光源4，通過和調(diào)節(jié)螺桿7一體的光源定位器5將光源4安裝在透明密封圓罐1的上方；調(diào)節(jié)螺桿7安裝在轉盤2上的其中一點，通過調(diào)節(jié)螺母8能調(diào)節(jié)光源4的前后位置并固定；中間是矩形、前后兩個三角形向上、折成三角架狀的底座11分別在托盤3的下方和轉盤架10的背面焊接牢固；在背景刻度盤的背面放置若干塊磁性材料塊12，以備吸附實驗物之用。此實用新型所采用的材料可以是金屬板材、也可以是塑料或有機玻璃，要考慮到有焊接的可能。
本實用新型的演示過程是這樣的在表面帶有直角座標軸線的透明密封圓罐1內(nèi)灌水一半至界面線MM′齊，放置到半圓的托盤3上，使界面線MM′與背景刻度盤9上的界面線MM′重合，轉動轉盤2，光源4跟轉，打開光源開關6，使光路能在背景刻度盤9上顯示出在空氣中光路的角度值(即入射角)，光路通過中心點進入水中會折彎，此時在水中通過背景刻度盤9襯托出來的光路角度值(即折射角)。
如果要實驗玻璃磚的折射規(guī)律，只要將玻璃磚的一個側面牢固粘貼鐵金屬薄片，取下透明密封圓罐1，將玻璃磚有金屬鐵片的一面緊貼在背景刻度盤9的正面中心，并調(diào)整玻璃磚的上平面與刻度盤9的界面線MM′重合，通過背景刻度盤9背面的磁性材料塊12吸附定位，轉動轉盤2，跟轉的光源4發(fā)出的光路有一個讀數(shù)，通過刻度盤中心的光路折向玻璃磚內(nèi)也有一個讀數(shù)，可以得出光從空氣進入玻璃磚的折射規(guī)律，同樣將轉盤2轉動，使光源4從玻璃磚射入，通過中心點折射到空氣中，從角度讀數(shù)中又可以得出光從玻璃磚到空氣的折射規(guī)律。
同樣的方法，將實驗物換成一定大小的平面鏡或凹凸不平的能發(fā)光的材料，在其側面牢固粘貼金屬鐵片，通過磁性材料11吸附在背景刻度盤9上，使平面鏡和凹凸不平的平面處于刻度盤的界面線MM′上，轉動轉盤2，調(diào)節(jié)好光源4的光路，就可以演示“光的平面鏡反射”和“光的漫反射”效果，且能直接讀出其平面鏡反射的入射角和反射角的讀數(shù)。
本實用新型的優(yōu)點在于此演示儀器簡單直觀，學生操作容易，并符合科學規(guī)律，能在實驗操作中使光線的入射點始終固定在中心點，入射光線可以圍繞中心點作360°旋轉，直接讀出任意一個入射角、折射角、反射角的讀數(shù)，從中找出它們的規(guī)律。


圖1、本實用新型的結構示意圖之主視圖；圖2、本實用新型的結構示意圖之右視圖。
附圖中各圖示標記分別表示如下的意義1----透明密封圓罐；2----轉盤；3----托盤；4----光源；5----光源定位器；6----光源開關；7----調(diào)節(jié)螺桿；8----調(diào)節(jié)螺母；9----背景刻度盤；10----轉盤架；11----底座；12----磁性材料塊。
具體實施方式
一種初中物理教學課應用的“光的折射示教儀”，其中透明密封圓罐1、轉盤2、托盤3、背景刻度盤9、轉盤架10、底座11均采用5mm厚的透明有機玻璃板材按附圖要求加工而成，光源4采用市購的帶光源開關6的激光指示燈，本實施例各零部件的加工要求和尺寸參數(shù)如下透明密封圓罐1外徑φ200mm、厚50mm、圓平面上通過中心刻上互相垂直的法線NN′和界面線MM′，圓周上法線NN′頂端開一灌水小孔，轉盤2 外徑φ320mm，內(nèi)徑φ120mm；托盤3 半周瓦狀，內(nèi)周半徑R100mm，寬50mm；背景刻度盤9外徑φ200mm，正面黑底色、白色刻度線；轉盤架10 外徑φ255mm，內(nèi)徑φ110mm，(內(nèi)側面附1圈5mm的焊襯環(huán))；底座11 兩頭三角形中間矩形的面板折成的三角架，架高180mm；上述零部件按結構示意圖連接和焊接，調(diào)節(jié)部分以M6螺栓、螺母替代。
權利要求1.一種光的折射示教儀，包括光源部分和被光源照射的實驗物組成，其特征在于所述的光的折射示教儀具體是由透明密封圓罐[1]、轉盤[2]、托盤[3]、光源[4]、光源定位器[5]、光源開關[6]、調(diào)節(jié)螺桿[7]、調(diào)節(jié)螺母[8]、背景刻度盤[9]、轉盤架[10]、底座[11]和磁性材料塊[12]組成，其中透明密封圓罐[1]是采用透明材料制成的扁圓柱形罐，在透明密封圓罐[1]的平面上或印、或刻有互相垂直的法線NN′和界面線MM′，在法線NN′頂端的圓周面上開有一小孔；所述的背景刻度盤[9]是和透明密封圓罐[1]相同直徑的平板圓盤，正面是黑的底色和一周圈白色刻度線；所述的托盤[3]是一件向上開放的瓦狀半圓環(huán)，其內(nèi)周圓弧面和透明密封圓罐[1]相同寬度又和透明密封圓罐[1]相同的弧度，正好托住半個透明密封圓罐[1]，半環(huán)的前周邊開放、后周邊和背景刻度盤正面下半周焊接；所述的轉盤架[10]是一平面圓環(huán)，圓環(huán)外徑大于透明密封圓罐[1]的外徑、圓環(huán)內(nèi)徑等于或小于轉盤[2]的內(nèi)徑、圓環(huán)內(nèi)徑環(huán)口與背景刻度盤[9]的背面焊接，兩者保持同心度和有一定間隙；轉盤[2]是一平面圓環(huán)，外徑大于轉盤架[10]的外徑，內(nèi)徑略大于或等于轉盤架[10]的內(nèi)徑，其安裝位置在轉盤架[10]和背景刻度盤[9]焊接后的夾層間隙中，轉盤[2]相對刻度盤[9]可作自由轉動的連接，并保持同心度；帶光源開關[6]的光源[4]，通過和調(diào)節(jié)螺桿[7]一體的光源定位器[5]將光源[4]安裝在透明密封圓罐[1]的上方；調(diào)節(jié)螺桿[7]安裝在轉盤[2]上的其中一點，通過調(diào)節(jié)螺母[8]能調(diào)節(jié)光源[4]的前后位置并固定；中間是矩形、前后兩個三角形向上、折成三角架狀的底座[11]分別在托盤[3]的下方和轉盤架[10]的背面焊接牢固；在背景刻度盤[9]的背面放置若干塊磁性材料塊[12]。
2.根據(jù)權利要求1所述的光的折射示教儀，其特征在于所述的透明密封圓罐[1]的直徑在φ100mm～φ500mm之間，厚度在20mm～100mm之間。
3.根據(jù)權利要求1所述的光的折射示教儀，其特征在于所述的透明密封圓罐[1]可以采用玻璃、塑料、有機玻璃等透明材料制成。
4.根據(jù)權利要求1所述的光的折射示教儀，其特征在于所述的背景刻度盤[9]上的白色刻度線是以法線NN′頂點為起點往兩邊界面線MM′為止，各刻上0°～90°、以法線NN′最底點為起點向上往兩邊界面線MM′為止，各刻上0°～90°。
5.根據(jù)權利要求1所述的光的折射示數(shù)儀，其特征在于所述的轉盤架[10]的圓環(huán)內(nèi)徑和背景刻度盤[9]焊接，并保持兩者同心度和一定的間隙，此間隙為能活動的轉盤[2]的厚度。
6.根據(jù)權利要求1所述的光的折射示數(shù)儀，其特征在于所述的托盤[3]、背景刻度盤[9]、轉盤架[10]和底座[11]所采用的材料是可以焊接的金屬板材或塑料或有機玻璃。
專利摘要本實用新型涉及一種物理學科的教學演示儀器，特別是涉及關于光的折射的演示教學儀器，一種光的折射示教儀，包括光源部分和被光源照射的實驗物組成，其特點是所述的光的折射示教儀具體是由透明密封圓罐、轉盤、托盤、光源、光源定位器、光源開關、調(diào)節(jié)螺桿、調(diào)節(jié)螺母、背景刻度盤、轉盤架、底座和磁性材料塊等組成。本實用新型的優(yōu)點在于此演示儀器簡單直觀，學生操作容易，并符合科學規(guī)律，能在實驗操作中使光線的入射點始終固定在中心點，入射光線可以圍繞中心點作360°旋轉，并可以直接讀出任意一個入射角、折射角、反射角的讀數(shù)，分析歸納出這些角度的變化關系，從中找出它們的規(guī)律。
文檔編號G09B23/22GK2686013SQ20042002108
公開日2005年3月16日 申請日期2004年3月19日 優(yōu)先權日2004年3月19日
發(fā)明者李愛琴, 張麗霞, 張仁德 申請人:嘉定區(qū)啟良中學