一种小孔成像实验装置的制作方法

本实用新型属于教学设备领域，具体涉及一种小孔成像观察装置。

背景技术：

传统的“小孔成像”采用的是一根蜡烛作为光源，一张带小孔的孔板和一个不透光的光屏，通过调整三者位置观察屏上的像。该实验存在的弊端有蜡烛光源小、光线弱且存在一定的安全隐患；蜡烛光源近似椭圆形，呈现的倒像不易分辨，尤其是左右颠倒很难辨别；纸屏上的像也不易观察；直接给学生小孔的孔板不符合学生的前概念，无法建构“光线”模型。

现有一项专利号为2017203723177，专利名称为一种物理教学用小孔成像演示装置的实用新型。该实用新型提供了这样一种物理教学用小孔成像演示装置，包括有底板、升降装置、安装板、滑轨、滑块、齿条、固定板、第一轴承座、第一转轴、第一齿轮、第一摇杆、放置台等；底板顶部左侧通过螺栓连接的方式连接有升降装置，升降装置的右侧底部连接有安装板。该实用新型仍然存在光源亮度低，装置结构复杂，操作不便，实验效果不佳的问题。

技术实现要素：

本实用新型针对现有实验方法的缺点做出改进，提供了一种新型的小孔成像实验装置，以解决现有方案中的问题与缺点。

一种小孔成像实验装置，包括光源，箱体，滑轨组件，光屏，所述光源、箱体滑轨组件、光屏位于同一水平线上；

所述光源包括发光组件和板件，发光组件正对着箱体，板件内部设置有发光组件的供电装置；所述光源设置在滑轨组件的滑轨上；

所述箱体为不透光的中空箱体，正对着光源的面上设有开口，开口上方设置有连接装置；所述箱体还包括转盘，转盘与连接装置连接，所述转盘上设置有开孔；箱体底面设置有平行的导轨，所述导轨垂直于开口面，光屏设置在导轨上。

其中，所述发光组件设置在板件上的方式为粘接或卡槽连接或插槽连接的一种或多种。

其中，所述发光组件组成的形状为F字型、R型、G型。

其中，所述板件的底部设置有连接装置，所述连接装置为卡槽。

其中，所述滑轨组件具有刻度标志。

其中，所述滑轨组件与箱体的连接方式是磁吸连接或卡槽连接或螺栓连接。

其中，所述转盘的开孔是不同大小和/或不同形状的，所述开孔同一时间至多有一个出现在开口内。

其中，所述开口面的相邻两个侧面开有与导轨平行的长条槽，所述长条槽设置有刻度。

其中，所述光屏设置有拨片。

其中，所述开口上方的连接装置为卡槽。

本实用新型具有如下的优势：

1.相比传统方案，本实用新型使用发光组件替代蜡烛作为光源，这种光源更加安全，实验中操作也更加方便。

2.相比传统方案，本实用新型使用可移动的光屏，相比传统固定屏幕，其产生的实验效果更加明显，更方便教学中学生的观察。

3.相比传统方案，本实用新型使用了滑轨和导轨，实验中可以便利的调节和计算像距和物距，实验结果更加直观，方便学生更快的理解并学习到知识。

4.相比传统方案，本实用新型设置了有着不同开孔的转盘，实验过程更加连贯，提高了实验效率，获得了更好的实验效果。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1、2所示的装置图。

图2为本实用新型的实施例1、2所示的装置的爆炸图。

图3为本实用新型的实施例1、2的箱体的剖视图。

1为光源，2为箱体，3为滑轨组件，11为发光组件，12为板件，21为箱体的一个面，211为开口，212为连接装置，23为导轨，25为光屏，26为转盘，27为拨片，31为滑轨。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实用新型发明由光源1，箱体2和滑轨组件3和光屏25组成。

如图1所示，所述光源1包括发光组件11和板件12。所述发光组件11可以根据需求，自由排列并组成一定的形状，并固定在板件12上。所述发光组件11组成的形状可以是任何能够被简单的识别出其特征的形状，例如F字型、R字型、G字型等，如图2所示，本实施例中组成的形状优选为F字型。相比传统的蜡烛火焰型光源，F字型光源具有明显的不对称性，该不对称性使得光线通过小孔所呈的像可以被学生更加直观的观察到，且在实验过程中，光源不易受到干扰，具有更好的稳定性。

所述发光组件11正对着箱体2的面21。所述发光组件11与板件12之间的固定方式可以是粘接，插槽连接以及任何可以将发光组件11安装在板件12上的方式，其中优选为插槽连接。所述发光组件11是任何能够自由形成一定形状的发光元件，例如LED灯珠，灯条或者其组合，其中优选为LED灯珠。当出现LED灯珠损坏的情况时，对于损坏的LED灯珠也可方便的进行替换，定制的自由度相比其他选择更高，并且其耗电量低，亮度高，操作便捷，是良好的发光元件。板件12内部还设置有发光组件11的供电装置。如图2所示，所述板件12在其底部还设置有连接装置，所述连接装置优选为卡槽，通过卡槽板件12与滑轨组件3卡接连接。这种连接方式使得拆卸板件变得简单，实验中的光源1的移动也十分顺畅，提高了部件的可操作性。

如图2所示，箱体2是一个不透光的中空长方体箱体，面21上设置有开口211，开口211的上方设置有连接装置212，与面21相对的长方体另一面设置为空。不透光的箱体相比原先的开放实验环境，光线从开口211入射以后，不会被其他的光线所影响，有助于提高成像的清晰度。如图2图3所示，所述箱体2的底面设置有两根平行的导轨23，导轨23与面21垂直，光屏25垂直于底面设置在导轨23上，光屏25还设置有可以用来拨动的拨片27。如图1所示，与面21相邻的侧面开有与导轨23平行的长条槽，长条槽设置有刻度，光屏25的拨片27从所述长条槽中伸出，通过拨动拨片27，带动光屏25在导轨23,24上精确移动，通过读取长条槽的刻度，光屏25与面21之间的距离可以精准确定，为之后确定像距与物距与成像之间的关系的讨论提供便利。与箱体2相配合使用的还有转盘26，所述转盘26的圆心处设置有一个与连接装置212相配合的连接装置，该连接装置可以是任何使得转盘26以其为圆心进行转动的装置，例如磁铁或者卡槽；在本实施例中，转盘26与箱体2的连接方式优选为卡槽连接。转盘通过设置为U型卡槽的连接装置212设置在箱体2上，转盘26可以在卡槽限定的范围内自由转动，而我们需要安装或者取下转盘26时，卡槽连接的方式也允许我们便捷的操作。

转盘26上均匀地分布着多个不同形状的开孔，所述开孔的大小与分布与开口211相适应，转盘26在转动过程中同一时间内至多只有一个完整的开孔出现在开口211内，既不会出现开孔过大导致只有部分开孔进入了开口211区域的情况，也不会出现因开孔过小或开孔分布过于紧密导致了同时有一个以上的开孔进入开口211区域的情况，确保光线可以完全地通过单一开孔进入开口211内，投射到光屏25上，形成单一的像。这些开孔可以是各种具有明显特征的简单几何形状，如三角形，四边形，圆形等。这些开孔还应是不同大小的。通过不同形状、尺寸的开孔进行的小孔成像实验，使得教学对象更加简洁明了地理解孔径大小与形状与成像之间的联系。

所述滑轨组件3上设置有滑轨31，所述滑轨31在滑轨组件3安装完毕后应与面21垂直。这样可以保证设置在滑轨31上的光源11与箱体2上开口211与光屏25处于同一直线上，小孔成像实验的效果。所述滑轨组件3上对应滑轨31设置有刻度，所述光源1可以在滑轨31上来回移动，通过刻度读取光源1与箱体2之间的距离，并且光源1可以连贯的不断的增大或缩小物距，从而方便在教学中得到更加连贯的结论。

实施例2

当我们进行小孔成像实验教学的时候，我们首先将光源1，箱体2和滑轨组件3进行安装，将其设置在同一水平线上，其中滑轨组件3通过卡槽方式与箱体2连接。选择合适的转盘26通过连接装置212以卡槽连接的方式安装在面21上，转盘26上的开孔可以单独的出现在开口211内。接通光源1的电源，光源1的发光组件11发出亮光，光线传播并通过转盘26上的开孔以及面21上的开口211，投射到光屏25上。当转盘26上的开孔面积较大，光线投射到光屏25上只能呈现出开孔形状的光斑，不能识别出F的形状特征。转动转盘26，选择面积稍小的开孔，光屏25上的光斑依旧呈现开孔的形状，所成像的效果仍然不能被清晰识别，但F的轮廓已经相对清楚。以此类推，不断选择面积更小的开孔，光屏25所呈现的光像逐渐变的清晰，直至呈现出清晰的倒F的像。相比传统单一圆孔，这种方式使得教学的说服性更强。通过移动光源1的位置来改变光源1与面21的距离，即改变物距，沿着滑轨31，我们不断地调节光源1的位置，我们会发现在较远处即物距较大处，小孔成像更小更清晰并且亮度更高；通过导轨24上的拨片27，从箱体的外侧就可以方便的移动光屏25改变开口211与光屏25之间的距离，即改变像距，倒F的像会由于像距的扩大而变得模糊以及光线变得更淡，这种改变是渐进的，相比传统挪动蜡烛或者搬动不透光光屏的方式，这种方式给学生留下的印象更为连贯，教学效果更好。