专利名称：光的折射示教仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种物理学科的教学演示仪器，特别是涉及关于光的折射的演示教学仪器。
技术背景在光的折射课程的教学中，因为要讲清“光从空气进入水中”或“光从水中进入空气”的折射规律很是困难，没有较理想的直观教具，讲课中表述的难度大，而且涉及到的内容较多，多年来，常用的演示实验所采用的是长方体的全反射演示教具，虽然它可以演示“光从空气进入水”及“光从水进入空气”的光的折射现象，但仅局限于空气与液体介质间的折射，而且入射点都是不固定的，更没有法线作为衬托背景，更无法读数，对于初学物理的学生来说，要观察、理解折射现象中折射角随着入射角的定性变化，确存在一定的困难，因此，设计一种便于教师教学演示、又便于学生能直观地通过实验，理解原理并能自己得出结论，从中找出科学规律来巩固所学知识的光的折射示教仪器，成为本实用新型的目的所在。
发明内容
本实用新型的技术方案是这样考虑的设计一种较为直观的光的折射示教仪器，不但能清楚的读出光的入射角、折射角的角度读数，并要适用空气、液体介质、玻璃砖等多种实验物，结构要简单，操作要方便，本实用新型是通过如下的具体技术措施来实现其技术方案的一种光的折射示教仪，包括光源部分和被光源照射的实验物组成，其特点是所述的光的折射示教仪具体是由透明密封圆罐1、转盘2、托盘3、光源4、光源定位器5、光源开关6、调节螺杆7、调节螺母8、背景刻度盘9、转盘架10、底座11和磁性材料块12等组成，其中透明密封圆罐1是采用透明材料制成的扁圆柱形罐，直径在φ100mm～φ500mm之间，可大可小，厚度在20mm～100mm之间，可厚可薄，在透明罐的平面上或印、或刻有互相垂直的法线NN′和界面线MM′，在法线NN′顶端的圆周面上留有一小孔，用于灌水或液体，所述的透明密封圆罐1可以采用玻璃、塑料、有机玻璃等透明材料制成；所述的背景刻度盘9是和透明密封罐相同直径的平板圆盘，正面是黑的底色和一周圈白色刻度线，以法线NN′顶点为起点往两边界面线MM′为止，各刻上0°～90°、以法线NN′最底点为起点向上往两边界面线MM′为止，各刻上0°～90°；托盘3是一件向上开放的瓦状半环，和透明密封圆罐1相同宽度又比透明密封圆罐1外径相同的弧度，正好托住半个透明密封圆罐1，半环的前周边开放、后周边和背景刻度盘9正面下半周焊接；转盘架10是一平面圆环，圆环外径大于透明密封圆罐1的外径、圆环内径小于透明密封圆罐1的外径、圆环内径环口与背景刻度盘9的背面焊接，两者保持同心度并保持一定间隙；转盘2是一平面圆环，外径大于转盘架10的外径，内径略大于或等于转盘架10的内径，其安装位置在转盘架10和背景刻度盘9焊接后的夹层间隙中，转盘2可以相对刻度盘9而自由转动，并保持同心度；带光源开关6的光源4，通过和调节螺杆7一体的光源定位器5将光源4安装在透明密封圆罐1的上方；调节螺杆7安装在转盘2上的其中一点，通过调节螺母8能调节光源4的前后位置并固定；中间是矩形、前后两个三角形向上、折成三角架状的底座11分别在托盘3的下方和转盘架10的背面焊接牢固；在背景刻度盘的背面放置若干块磁性材料块12，以备吸附实验物之用。此实用新型所采用的材料可以是金属板材、也可以是塑料或有机玻璃，要考虑到有焊接的可能。
本实用新型的演示过程是这样的在表面带有直角座标轴线的透明密封圆罐1内灌水一半至界面线MM′齐，放置到半圆的托盘3上，使界面线MM′与背景刻度盘9上的界面线MM′重合，转动转盘2，光源4跟转，打开光源开关6，使光路能在背景刻度盘9上显示出在空气中光路的角度值(即入射角)，光路通过中心点进入水中会折弯，此时在水中通过背景刻度盘9衬托出来的光路角度值(即折射角)。
如果要实验玻璃砖的折射规律，只要将玻璃砖的一个侧面牢固粘贴铁金属薄片，取下透明密封圆罐1，将玻璃砖有金属铁片的一面紧贴在背景刻度盘9的正面中心，并调整玻璃砖的上平面与刻度盘9的界面线MM′重合，通过背景刻度盘9背面的磁性材料块12吸附定位，转动转盘2，跟转的光源4发出的光路有一个读数，通过刻度盘中心的光路折向玻璃砖内也有一个读数，可以得出光从空气进入玻璃砖的折射规律，同样将转盘2转动，使光源4从玻璃砖射入，通过中心点折射到空气中，从角度读数中又可以得出光从玻璃砖到空气的折射规律。
同样的方法，将实验物换成一定大小的平面镜或凹凸不平的能发光的材料，在其侧面牢固粘贴金属铁片，通过磁性材料11吸附在背景刻度盘9上，使平面镜和凹凸不平的平面处于刻度盘的界面线MM′上，转动转盘2，调节好光源4的光路，就可以演示“光的平面镜反射”和“光的漫反射”效果，且能直接读出其平面镜反射的入射角和反射角的读数。
本实用新型的优点在于此演示仪器简单直观，学生操作容易，并符合科学规律，能在实验操作中使光线的入射点始终固定在中心点，入射光线可以围绕中心点作360°旋转，直接读出任意一个入射角、折射角、反射角的读数，从中找出它们的规律。
图1、本实用新型的结构示意图之主视图；图2、本实用新型的结构示意图之右视图。
附图中各图示标记分别表示如下的意义1----透明密封圆罐；2----转盘；3----托盘；4----光源；5----光源定位器；6----光源开关；7----调节螺杆；8----调节螺母；9----背景刻度盘；10----转盘架；11----底座；12----磁性材料块。
具体实施方式
一种初中物理教学课应用的“光的折射示教仪”，其中透明密封圆罐1、转盘2、托盘3、背景刻度盘9、转盘架10、底座11均采用5mm厚的透明有机玻璃板材按附图要求加工而成，光源4采用市购的带光源开关6的激光指示灯，本实施例各零部件的加工要求和尺寸参数如下透明密封圆罐1外径φ200mm、厚50mm、圆平面上通过中心刻上互相垂直的法线NN′和界面线MM′，圆周上法线NN′顶端开一灌水小孔，转盘2 外径φ320mm，内径φ120mm；托盘3 半周瓦状，内周半径R100mm，宽50mm；背景刻度盘9外径φ200mm，正面黑底色、白色刻度线；转盘架10 外径φ255mm，内径φ110mm，(内侧面附1圈5mm的焊衬环)；底座11 两头三角形中间矩形的面板折成的三角架，架高180mm；上述零部件按结构示意图连接和焊接，调节部分以M6螺栓、螺母替代。
权利要求1.一种光的折射示教仪，包括光源部分和被光源照射的实验物组成，其特征在于所述的光的折射示教仪具体是由透明密封圆罐[1]、转盘[2]、托盘[3]、光源[4]、光源定位器[5]、光源开关[6]、调节螺杆[7]、调节螺母[8]、背景刻度盘[9]、转盘架[10]、底座[11]和磁性材料块[12]组成，其中透明密封圆罐[1]是采用透明材料制成的扁圆柱形罐，在透明密封圆罐[1]的平面上或印、或刻有互相垂直的法线NN′和界面线MM′，在法线NN′顶端的圆周面上开有一小孔；所述的背景刻度盘[9]是和透明密封圆罐[1]相同直径的平板圆盘，正面是黑的底色和一周圈白色刻度线；所述的托盘[3]是一件向上开放的瓦状半圆环，其内周圆弧面和透明密封圆罐[1]相同宽度又和透明密封圆罐[1]相同的弧度，正好托住半个透明密封圆罐[1]，半环的前周边开放、后周边和背景刻度盘正面下半周焊接；所述的转盘架[10]是一平面圆环，圆环外径大于透明密封圆罐[1]的外径、圆环内径等于或小于转盘[2]的内径、圆环内径环口与背景刻度盘[9]的背面焊接，两者保持同心度和有一定间隙；转盘[2]是一平面圆环，外径大于转盘架[10]的外径，内径略大于或等于转盘架[10]的内径，其安装位置在转盘架[10]和背景刻度盘[9]焊接后的夹层间隙中，转盘[2]相对刻度盘[9]可作自由转动的连接，并保持同心度；带光源开关[6]的光源[4]，通过和调节螺杆[7]一体的光源定位器[5]将光源[4]安装在透明密封圆罐[1]的上方；调节螺杆[7]安装在转盘[2]上的其中一点，通过调节螺母[8]能调节光源[4]的前后位置并固定；中间是矩形、前后两个三角形向上、折成三角架状的底座[11]分别在托盘[3]的下方和转盘架[10]的背面焊接牢固；在背景刻度盘[9]的背面放置若干块磁性材料块[12]。
2.根据权利要求1所述的光的折射示教仪，其特征在于所述的透明密封圆罐[1]的直径在φ100mm～φ500mm之间，厚度在20mm～100mm之间。
3.根据权利要求1所述的光的折射示教仪，其特征在于所述的透明密封圆罐[1]可以采用玻璃、塑料、有机玻璃等透明材料制成。
4.根据权利要求1所述的光的折射示教仪，其特征在于所述的背景刻度盘[9]上的白色刻度线是以法线NN′顶点为起点往两边界面线MM′为止，各刻上0°～90°、以法线NN′最底点为起点向上往两边界面线MM′为止，各刻上0°～90°。
5.根据权利要求1所述的光的折射示数仪，其特征在于所述的转盘架[10]的圆环内径和背景刻度盘[9]焊接，并保持两者同心度和一定的间隙，此间隙为能活动的转盘[2]的厚度。
6.根据权利要求1所述的光的折射示数仪，其特征在于所述的托盘[3]、背景刻度盘[9]、转盘架[10]和底座[11]所采用的材料是可以焊接的金属板材或塑料或有机玻璃。
专利摘要本实用新型涉及一种物理学科的教学演示仪器，特别是涉及关于光的折射的演示教学仪器，一种光的折射示教仪，包括光源部分和被光源照射的实验物组成，其特点是所述的光的折射示教仪具体是由透明密封圆罐、转盘、托盘、光源、光源定位器、光源开关、调节螺杆、调节螺母、背景刻度盘、转盘架、底座和磁性材料块等组成。本实用新型的优点在于此演示仪器简单直观，学生操作容易，并符合科学规律，能在实验操作中使光线的入射点始终固定在中心点，入射光线可以围绕中心点作360°旋转，并可以直接读出任意一个入射角、折射角、反射角的读数，分析归纳出这些角度的变化关系，从中找出它们的规律。
文档编号G09B23/22GK2686013SQ20042002108
公开日2005年3月16日 申请日期2004年3月19日 优先权日2004年3月19日
发明者李爱琴, 张丽霞, 张仁德 申请人:嘉定区启良中学