弯曲玻璃棒导光原理实验演示仪

1.本实用新型属于光学教学仪器技术领域，具体涉及到弯曲玻璃棒导光原理实验演示仪。


背景技术：

2.众所周知，弯曲的水流可以导光。由此人们自然就会想到能否用弯曲的玻璃棒将光象导线导电一样传输到远处，显然这是肯定的。首先，由于玻璃的折射率为1.5，明显大于空气折射率(约等于1)，光在弯曲玻璃棒中传播时在玻璃棒表面是光由光密
→
光疏介质，因此具备形成全反射的首要条件。形成光的全反射的另一个条件是，光在光密
→
光疏介质界面上的入射角必须大于全反射临界角。如果光在玻璃棒与空气界面上的入射角小于全反射临界角，光在弯曲玻璃棒中传播距离将由于折射光(漏光)的存在而大大缩短。目前演示玻璃棒导光的仪器很多，但还没有见到玻璃棒弯曲度大小对玻璃棒导光效果影响原理的演示。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种设计合理、成本低、操作简单、趣味性强的弯曲玻璃棒导光原理实验演示仪。
4.解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种弯曲玻璃棒导光原理实验演示仪，长方体水槽的左侧板、右侧板、后侧板及底板均为不透光板，前侧板为透明板，水槽左侧板和右侧板之间水平并列设置有第一弯曲玻璃导光棒、第二弯曲玻璃导光棒、第三弯曲玻璃导光棒，第一弯曲玻璃导光棒、第二弯曲玻璃导光棒、第三弯曲玻璃导光棒的两端均伸出长方体水槽左侧板和右侧板外，第一弯曲玻璃导光棒为直玻璃导光棒上弯曲有两个间隔一定距离且直径相等的小圆环，第二弯曲玻璃导光棒为直玻璃导光棒上弯曲有一个中圆环，第三弯曲玻璃导光棒为直玻璃导光棒上弯曲有一个大圆环，第一弯曲玻璃导光棒上小圆环直径＜第二弯曲玻璃导光棒上中圆环直径＜第三弯曲玻璃导光棒上大圆环直径，水槽内装满水，使第一弯曲玻璃导光棒、第二弯曲玻璃导光棒、第三弯曲玻璃导光棒完全浸泡在水中。
5.作为一种优选的技术方案，所述的第一弯曲玻璃导光棒、第二弯曲玻璃导光棒、第三弯曲玻璃导光棒的直径相等，为5mm～8mm。
6.作为一种优选的技术方案，所述的第一弯曲玻璃导光棒上小圆环内径为20～30mm，所述的第二弯曲玻璃导光棒上中圆环内径为50～70mm，所述的第三弯曲玻璃导光棒上大圆环内径为80～120mm。
7.作为一种优选的技术方案，所述的第一弯曲玻璃导光棒上两小圆环的圆心距l为80～120mm。
8.作为一种优选的技术方案，所述的第一弯曲玻璃导光棒上两小圆环的圆心距最佳值为100mm、小圆环内径最佳值为25mm，所述的第二弯曲玻璃导光棒上中圆环内径最佳值为60mm，所述的第三弯曲玻璃导光棒上大圆环内径最佳值为100mm。
9.本实用新型的有益效果如下：
10.本实用新型采用浸入水中的弯曲有不同大小的圆环的第一弯曲玻璃导光棒、第二弯曲玻璃导光棒、第三弯曲玻璃导光棒，既演示了弯曲玻璃棒的导光现象，又演示了光在玻璃棒与水的界面上的入射角大小(玻璃棒的弯曲程度)对导光效果的影响。加深学生对光纤导光条件的理解。
附图说明
11.图1是本实用新型的结构示意图。
12.图2是图1的俯视图。
具体实施方式
13.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于下述的实施方式。
14.实施例1
15.在图1、2中，本实施例的一种弯曲玻璃棒导光原理实验演示仪由水槽1、第一弯曲玻璃导光棒2、第二弯曲玻璃导光棒3、第三弯曲玻璃导光棒4连接构成，长方体水槽1的左侧板、右侧板、后侧板及底板均为不透光板，前侧板为透明板作为观察窗口，水槽1左侧板和右侧板之间水平并列密封安装有第一弯曲玻璃导光棒2、第二弯曲玻璃导光棒3、第三弯曲玻璃导光棒4，第一弯曲玻璃导光棒2、第二弯曲玻璃导光棒3、第三弯曲玻璃导光棒4的两端均伸出长方体水槽1左侧板和右侧板外，第一弯曲玻璃导光棒2、第二弯曲玻璃导光棒3、第三弯曲玻璃导光棒4的直径相等为6mm，第一弯曲玻璃导光棒2为直玻璃导光棒上弯曲有两个圆心距l为100mm且直径相等的小圆环，小圆环的内径为25mm，第二弯曲玻璃导光棒3为直玻璃导光棒上弯曲有一个中圆环，中圆环的内径为60mm，第三弯曲玻璃导光棒4为直玻璃导光棒上弯曲有一个大圆环，大圆环的内径为100mm，水槽1内装满水，使第一弯曲玻璃导光棒2、第二弯曲玻璃导光棒3、第三弯曲玻璃导光棒4完全浸泡在水中。
16.实验中，使激光束或者led发射的光依次从第一弯曲玻璃导光棒2、第二弯曲玻璃导光棒3、第三弯曲玻璃导光棒4左端进入，透过观察窗口，可以清晰的观察到不同弯曲半径有机玻璃圆环的导光和“漏光”情况，以此直观演示弯曲玻璃棒的导光现象和玻璃棒弯曲度大小对玻璃棒导光效果的影响。
17.实施例2
18.在本实施例中，水槽1左侧板和右侧板之间水平并列密封安装有第一弯曲玻璃导光棒2、第二弯曲玻璃导光棒3、第三弯曲玻璃导光棒4，第一弯曲玻璃导光棒2、第二弯曲玻璃导光棒3、第三弯曲玻璃导光棒4的两端均伸出长方体水槽1左侧板和右侧板外，第一弯曲玻璃导光棒2、第二弯曲玻璃导光棒3、第三弯曲玻璃导光棒4的直径相等为5mm，第一弯曲玻璃导光棒2为直玻璃导光棒上弯曲有两个圆心距l为80mm且直径相等的小圆环，小圆环的内径为20mm，第二弯曲玻璃导光棒3为直玻璃导光棒上弯曲有一个中圆环，中圆环的内径为50mm，第三弯曲玻璃导光棒4为直玻璃导光棒上弯曲有一个大圆环，大圆环的内径为120mm。其他零部件及零部件的连接关系与实施例1相同。
19.实施例3
20.在本实施例中，水槽1左侧板和右侧板之间水平并列密封安装有第一弯曲玻璃导光棒2、第二弯曲玻璃导光棒3、第三弯曲玻璃导光棒4，第一弯曲玻璃导光棒2、第二弯曲玻璃导光棒3、第三弯曲玻璃导光棒4的两端均伸出长方体水槽1左侧板和右侧板外，第一弯曲玻璃导光棒2、第二弯曲玻璃导光棒3、第三弯曲玻璃导光棒4的直径相等为8mm，第一弯曲玻璃导光棒2为直玻璃导光棒上弯曲有两个圆心距l为120mm且直径相等的小圆环，小圆环的内径为30mm，第二弯曲玻璃导光棒3为直玻璃导光棒上弯曲有一个中圆环，中圆环的内径为70mm，第三弯曲玻璃导光棒4为直玻璃导光棒上弯曲有一个大圆环，大圆环的内径为120mm。其他零部件及零部件的连接关系与实施例1相同。


技术特征：
1.一种弯曲玻璃棒导光原理实验演示仪，其特征在于：长方体水槽(1)的左侧板、右侧板、后侧板及底板均为不透光板，前侧板为透明板，水槽(1)左侧板和右侧板之间水平并列设置有第一弯曲玻璃导光棒(2)、第二弯曲玻璃导光棒(3)、第三弯曲玻璃导光棒(4)，第一弯曲玻璃导光棒(2)、第二弯曲玻璃导光棒(3)、第三弯曲玻璃导光棒(4)的两端均伸出长方体水槽(1)左侧板和右侧板外，第一弯曲玻璃导光棒(2)为直玻璃导光棒上弯曲有两个间隔一定距离且直径相等的小圆环，第二弯曲玻璃导光棒(3)为直玻璃导光棒上弯曲有一个中圆环，第三弯曲玻璃导光棒(4)为直玻璃导光棒上弯曲有一个大圆环，第一弯曲玻璃导光棒(2)上小圆环直径＜第二弯曲玻璃导光棒(3)上中圆环直径＜第三弯曲玻璃导光棒(4)上大圆环直径，水槽(1)内装满水，使第一弯曲玻璃导光棒(2)、第二弯曲玻璃导光棒(3)、第三弯曲玻璃导光棒(4)完全浸泡在水中。2.根据权利要求1所述的弯曲玻璃棒导光原理实验演示仪，其特征在于：所述的第一弯曲玻璃导光棒(2)、第二弯曲玻璃导光棒(3)、第三弯曲玻璃导光棒(4)的直径相等，为5mm～8mm。3.根据权利要求1所述的弯曲玻璃棒导光原理实验演示仪，其特征在于：所述的第一弯曲玻璃导光棒(2)上小圆环内径为20～30mm，所述的第二弯曲玻璃导光棒(3)上中圆环内径为50～70mm，所述的第三弯曲玻璃导光棒(4)上大圆环内径为80～120mm。4.根据权利要求1所述的弯曲玻璃棒导光原理实验演示仪，其特征在于：所述的第一弯曲玻璃导光棒(2)上两小圆环的圆心距l为80～120mm。5.根据权利要求3或4所述的弯曲玻璃棒导光原理实验演示仪，其特征在于：所述的第一弯曲玻璃导光棒(2)上两小圆环的圆心距最佳值为100mm、小圆环内径最佳值为25mm，所述的第二弯曲玻璃导光棒(3)上中圆环内径最佳值为60mm，所述的第三弯曲玻璃导光棒(4)上大圆环内径最佳值为100mm。

技术总结
一种弯曲玻璃棒导光原理实验演示仪，水槽左侧板和右侧板之间水平并列设置有第一弯曲玻璃导光棒、第二弯曲玻璃导光棒、第三弯曲玻璃导光棒，第一弯曲玻璃导光棒、第二弯曲玻璃导光棒、第三弯曲玻璃导光棒的两端均伸出长方体水槽左侧板和右侧板外，第一弯曲玻璃导光棒为直玻璃导光棒上弯曲有两个间隔一定距离且直径相等的小圆环，第二弯曲玻璃导光棒为直玻璃导光棒上弯曲有一个中圆环，第三弯曲玻璃导光棒为直玻璃导光棒上弯曲有一个大圆环，第一弯曲玻璃导光棒上小圆环直径＜第二弯曲玻璃导光棒上中圆环直径＜第三弯曲玻璃导光棒上大圆环直径。本实用新型结构简单、操作方便、加深学生对光纤导光条件的理解。深学生对光纤导光条件的理解。深学生对光纤导光条件的理解。


技术研发人员：张宗权
受保护的技术使用者：陕西师范大学
技术研发日：2021.06.29
技术公布日：2021/12/28