专利名称：透镜成像计算尺的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种教学用的教具，尤其涉及一种透镜计算尺。
背景技术：
透镜分凸透镜和凹透镜。凸透镜成像规律就是:物体放在焦点之外，在凸透镜另一侧成倒立的实像，实像有缩小、等大、放大三种。物距越小，像距越大，实像越大。物体放在焦点之内，在凸透镜同一侧成正立放大的虚像。物距越大，像距越大，虚像越大。二倍焦距以外，倒立缩小实像；一倍焦距到二倍焦距，倒立放大实像；一倍焦距以内，正立放大虚像；成实像，物和像在凸透镜异侧，成虚像，在凸透镜同侧。凹透镜对光线起发散作用，它的成像规律则要复杂得多。透镜成像满足透镜成像公式:对于实像来说:l/u+l/v = 1/f ;对于虚像来说:1/u-l/v = 1/f.透镜的成像规律只有公式来计算，缺乏必要的教具来演示，更加直观的显现规律。
发明内容透镜成像规律需要更加直观的教具演示上面的规律。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为:一种透镜成像计算尺，包括尺子、图板，尺子固定在图板上面，其特征在于:图板的上面设计有两个相交的坐标轴，图板上装有转轴，尺子固定在转轴上。尺子为透明的塑料板，尺子上面刻有一道水平的直线，直线的中点处有一个圆孔，转轴穿过圆孔将尺子固定，尺子上面的直线经过坐标轴上面的刻度标记2f处。本实用新型的优点是:本实用新型通过简单实用的教具演示透镜成像原理，为学生更好的理解透镜成像规律打下良好的基础。
图1为本实用新型的结构示意图。附图中:1、转轴；2、尺子；3、图板；4、坐标轴。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明:一种透镜成像计算尺，包括尺子、图板，尺子固定在图板上面，其特征在于:图板的上面设计有两个相交的坐标轴，图板上装有转轴，尺子固定在转轴上。转轴可以采用钉子做成。尺子上面刻有一道水平的直线，直线的中点处有一个圆孔，转轴穿过圆孔将尺子固定，尺子上面的直线经过坐标轴上面的刻度标记2f处。两条坐标轴不是相互垂直，而是成60度或者120度。下面就附图1所示的透镜成像计算尺使用方法做进一步的说明。所述的u是指透镜的物距，Vl是指凸透镜的像距，v2是指凹透镜的像距。使用时我们将透明的尺子绕着转轴进行旋转，尺子会与两个坐标轴相交或者平行。相交的位置的刻度就表示透镜成像的物距和像距。凸透镜成像规律计算方法如下:1.将尺子旋转，尺子的左端与上面的U轴交于一点(代表物距)，交点位于O到f之间。尺子的右端与坐标轴无交点，这就验证了物距u小于焦距f时候，成虚像。但是，左端与下面的u轴有一交点，交点的位置刻度(代表像距)明显大于f，这就印证了凸透镜成放大虚像。2.将尺子顺时针方向进行旋转，尺子的左端与上面的u轴交于一点(代表物距)，交点位于f位置。由于尺子与另一个坐标轴平行，尺子的右端与像距坐标轴Vl无交点，这就验证了物距u等于f时候，不成像。尺子与Vl坐标轴平行，这就印证了像距在无穷远处，也就是凸透镜在物距等于f时候不成像。3.将尺子继续顺时针旋转，尺子的左端与上面的u轴交于一点(代表物距)，交点位于f到2f之间。尺子的右端与坐标轴Vl有交点，这就验证了物距u介于焦距f和2f时候，成实像。而且在尺子旋转过程中，在刚离开f时，右端与Vl轴的交点刻度值很大，这就印证了物距介于f和2f时，凸透镜成放大虚像。4.将尺子顺时针方向进行旋转，尺子的左端与上面的u轴交于一点(代表物距)，交点位于2f位置。尺子右端也与Vl坐标轴交于2f点。这就验证了物距u等于2f时候，凸透镜成等大实像。5.将尺子顺时针方向进行旋转，尺子的左端与上面的u轴交于一点(代表物距)，交点刻度值大于2f。尺子右端也与Vl坐标轴交点的刻度值小于左端的交点刻度值。这就验证了物距u大于2f时候，凸透镜成缩小实像。6.将尺子顺时针方向进行旋转，尺子的左端与上面的u轴平行。尺子右端与Vl坐标轴交点的刻度值为f。这就验证了物距无穷大时，凸透镜的像聚焦于一点(焦点)，类似于太阳光的聚焦。凹透镜的规律就比较复杂。我们以Vl轴作为凹透镜像距轴，以v2轴作为凹透镜的物距轴。凹透镜成像为虚像，因此像距V取负值。将尺子沿着上述的步骤6继续顺时针方向进行旋转，使用凸透镜的旋转方法同样可以印证得到相应的结论。在此不再赘述。由于本实用新型只是一个说明性质的焦距，并不能完全准确的反应透镜成像规律，它只是一个演示性质的中学光学教具并且精度也有限，精确地计算需要借助计算公式l/u+1/v = Ι/f,相应的计算方法应当参考教科书。两个坐标轴之间的夹角为120度，并且转轴的位置位于坐标轴交点的正上方，转轴与交点之间的距离为f。我们可以使用平面几何知识证明尺子的水平状态时，上面刻的直线与坐标轴的交点都是2f。并且，尺子与坐标轴平行的时候，尺子与坐标轴的交点为f。上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和保护范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种透镜成像计算尺，包括尺子(2)、图板(3)，尺子(2)固定在图板(3)上面，其特征在于:图板(3)的上面设计有两个相交的坐标轴(4)，图板(3)上装有转轴(1)，尺子(2)固定在转轴(I)上。
2.根据权利要求1所述的透镜成像计算尺，其特征在于:所述的尺子(2)为透明的塑料板，尺子(2)上面刻有一道水平的直线，直线的中点处有一个圆孔，转轴(I)穿过圆孔将尺子(2)固定，尺子(2)上面的直线经过坐标轴(4)上面的刻度标记2f处。
专利摘要一种教学用的透镜成像计算尺，包括尺子、图板，尺子固定在图板上面，其特征在于图板的上面设计有两个相交的坐标轴，图板上装有转轴，尺子固定在转轴上。尺子为透明的塑料板，尺子上面刻有一道水平的直线，直线的中点处有一个圆孔，转轴穿过圆孔将尺子固定，尺子上面的直线经过坐标轴上面的刻度标记2f处。本实用新型通过简单实用的教具演示透镜成像原理，为学生更好的理解透镜成像规律打下良好的基础。
文档编号G09B23/22GK202976635SQ20122068046
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月4日 优先权日2012年12月4日
发明者张冉 申请人:张冉