一種可調入射角度的光學教學裝置

陳柳

摘 要：一種可調入射角度的光學教學裝置，其特征在于：包括基板、背板、擺桿、支架和激光筆，基板上豎直安裝背板，該背板前端的基板上設置支架，該背板后端的基板上設置能左右限位擺轉的擺桿，該擺桿上端部設置的激光筆發射端位于支架上方，在背板前端面上方設置與激光筆發射端相對位的入射角標尺，所述支架上能放置至少一個玻璃容器，在背板前端面設置與每個玻璃容器相對位的折射角標尺。

關鍵詞：包括基板；背板；擺桿

中圖分類號：TN713 文獻標識碼：A

1.技術領域

本裝置涉及光學教學教具結構改進技術領域，尤其是一種可調入射角度的光學教學裝置。

2.背景技術

光從空氣斜射入其他介質時，傳播方向發生改變，從而使光線在不同介質的交界處發生偏折，主要原因是光在兩種不同介質中的傳播速度不同，所以在兩種不同介質的交界處傳播方向發生變化?，F有的教學教具主要有兩種：（1）將一個半圓形玻璃板固定在一平板上，教室手持激光筆，用激光照射半圓形玻璃板直徑截面，然后觀察激光在玻璃介質內的折射現象；（2）用上開口玻璃容器盛入不同的液體，使激光傾斜入射，觀察液體內發生的光的折射現象。上述兩種教具中，第一種較簡單，但重量較大，教室需要一手扶住平板，一手手持激光筆，同時還要調整激光入射角度并講解，實際操作非常不便；第二種便于操作，但入射的角度、折射的角度讀取時不方便。無論上述哪種結構均存在以下問題，即無法連續觀察激光在多個介質中的路徑的變化，而且各種角度讀取非常不方便。

3.本裝置內容

一種可調入射角度的光學教學裝置，其特征在于：包括基板、背板、擺桿、支架和激光筆，基板上豎直安裝背板，該背板前端的基板上設置支架，該背板后端的基板上設置能左右限位擺轉的擺桿，該擺桿上端部設置的激光筆發射端位于支架上方，在背板前端面上方設置與激光筆發射端相對位的入射角標尺，所述支架上能放置至少一個玻璃容器，在背板前端面設置與每個玻璃容器相對位的折射角標尺。

背板上端邊緣制成半圓形，在背板后端的基板中部設置一軸座，該軸座內的鉸軸外緣嵌裝在所述擺桿下端內，擺桿沿著鉸軸在背板后左右擺轉，擺桿上制出一定位桿，該定位桿滑動穿裝在背板上制出的半圓槽內，定位桿伸到背板前端的端部套裝一用于將定位桿固定在背板前端面的螺母。

所述擺桿上端制出一安裝桿，該安裝桿伸到所述支架的上方的端部安裝一彈性環，該彈性環內套裝所述激光筆。

所述支架包括4個支撐腿和框架，4個支撐腿安裝在框架的4個角處，每個支撐腿上端設置一插接槽，該插接槽內用于嵌裝位于上方的支撐腿的下端部。

本裝置的優點和積極效果是：

本裝置中，擺桿沿著鉸軸左右擺轉并通過螺母固定在某個位置，支架上放置的3個玻璃容器可自由變換位置，調整激光筆的發射端的角度，使其發出的激光為傾斜入射，然后觀察激光通過不同玻璃容器時的折射狀況，由于玻璃容器中的玻璃較薄，框架的邊緣也很薄，相鄰的兩個玻璃容器可近似的認為相鄰的兩個表面互相貼在一起，激光通過每個介質時均可以通過對位的折射角標尺讀取度數，學生可以調整3個分別盛裝液體、氣體、固體的玻璃容器的位置，觀察激光經過時發生的變化，而且變化的角度可以直觀的獨處，通過實踐，能讓學生參與到實驗過程中，對于理論的理解有很好的促進作用。

4.具體實施方式

一種可調入射角度的光學教學裝置，如圖1～圖2所示，本裝置的創新在于：包括基板13、背板9、擺桿1、支架和激光筆2，基板上豎直安裝背板，該背板前端的基板上設置支架，該背板后端的基板上設置能左右限位擺轉的擺桿，該擺桿上端部設置的激光筆發射端4位于支架上方，在背板前端面上方設置與激光筆發射端相對位的入射角標尺5，所述支架上能放置至少一個玻璃容器16，在背板前端面設置與每個玻璃容器相對位的折射角標尺15。

本實施例中，背板上端邊緣制成半圓形，在背板后端的基板中部設置一軸座20，該軸座內的鉸軸18外緣嵌裝在所述擺桿下端19內，擺桿沿著鉸軸在背板后左右擺轉，擺桿上制出一定位桿7，該定位桿滑動穿裝在背板上制出的半圓槽8內，定位桿伸到背板前端的端部套裝一用于將定位桿固定在背板前端面的螺母6。

擺桿上端制出一安裝桿17，該安裝桿伸到所述支架的上方的端部安裝一彈性環3，該彈性環內套裝所述激光筆。

支架包括四個支撐腿12和框架10，4個支撐腿安裝在框架的4個角處，每個支撐腿上端設置一插接槽11，該插接槽內用于嵌裝位于上方的支撐腿的下端部。所述支架為3個且自上至下疊放，3個玻璃容器中分別盛裝水、煙霧和透明硅膠，背板前端面設置與3個支架上的玻璃容器相對位的3個折射角標尺。

玻璃容器可以上端開口的，然后通過玻璃蓋扣裝封閉的，或者直接是密封的，里面沖入水、煙霧或透明硅膠，然后將主入口封閉，兩種結構均可以，只要保證玻璃容器的側壁足夠薄即可，使玻璃材質對激光的影響最小。

另外，3個支架中的框架相互靠近，而且框架自身的材料足夠薄，使相鄰的兩個玻璃容器放好后基本可以認為二者相鄰的端面是貼在一起的，其目的也是消除間隙對于激光的影響。

使用時，將擺桿擺轉一個角度，然后擰緊螺母，使擺桿固定，再將3個玻璃容器調整好豎直的位置，可任意放置，然后打開激光筆，使激光傾斜入射，觀察激光通過3個玻璃容器時角度的變化，剛剛射出的激光角度可通過入射角標尺讀取，在3個玻璃容器內的折射光的角度可通過對應的折射角標尺讀取，非常的方便，教師可以在授課時自行使用，也可以讓學生在實驗時自己進行操作。

本裝置中，擺桿沿著鉸軸左右擺轉并通過螺母固定在某個位置，支架上放置的3個玻璃容器可自由變換位置，調整激光筆的發射端的角度，使其發出的激光為傾斜入射，然后觀察激光通過不同玻璃容器時的折射狀況，由于玻璃容器中的玻璃較薄，框架的邊緣也很薄，相鄰的兩個玻璃容器可近似的認為相鄰的兩個表面互相貼在一起，激光通過每個介質時均可以通過對位的折射角標尺讀取度數，學生可以調整3個分別盛裝液體、氣體、固體的玻璃容器的位置，觀察激光經過時發生的變化，而且變化的角度可以直觀的獨處，通過實踐，能讓學生參與到實驗過程中，對于理論的理解有很好的促進作用。

參考文獻

[1]郭高峰.一種圓內弦重物運動演示裝置[J].中國新技術新產品，2015 （20）：14.endprint