關(guān)于凸透鏡成像光源的改進(jìn)

李小林

摘 要：F字形LED光源有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是取材方便；二是成本低廉（7個(gè)白光LED 2元錢，開關(guān)1元錢，5號(hào)電池夾1元錢，合計(jì)4元錢）；三是制作簡(jiǎn)單，只需要將7個(gè)LED并聯(lián)焊接就行了；四是效果非常明顯，既可以演示出像的正立倒立縮小放大的特點(diǎn)，還能演示像的正反，這點(diǎn)是蠟燭無(wú)法演示的。

關(guān)鍵詞：“F”字型；LED光源；制作簡(jiǎn)單；成本低廉；效果明顯；限流電阻

目前初二物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的凸透鏡成像規(guī)律是學(xué)生必做的分組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)用的光源是蠟燭，蠟燭作為光源當(dāng)然有它的優(yōu)點(diǎn)，但是缺點(diǎn)也同樣的明顯。首先表現(xiàn)為氣味問(wèn)題，整個(gè)課室一起點(diǎn)燃幾十支蠟燭，為了保證蠟燭正常燃燒，一般還要把窗戶關(guān)上，那產(chǎn)生的氣味讓人非常不舒服；其次是蠟燭產(chǎn)生的蠟油一旦掉到地上再被學(xué)生踩上去，那地面將會(huì)變得非常臟，而且非常難清洗；再次，實(shí)驗(yàn)過(guò)程比較難控制，畢竟是初二的學(xué)生，他們剛接觸物理不久，容易貪玩，那樣容易讓課堂失控。

蠟燭有這么多明顯的缺點(diǎn)，我們能否找出一種清潔可控的光源來(lái)代替蠟燭呢？目前有的學(xué)校是用平行光源加鏤空的“1”字屏來(lái)代替蠟燭，這種做法是比用蠟燭做好了不少，但是效果不夠明顯。當(dāng)然也有極個(gè)別學(xué)校請(qǐng)外面的專業(yè)店鋪定做LED光源，那效果是很好，但是成本也很貴。那能否自己用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的工具和材料做一個(gè)制作簡(jiǎn)單、效果明顯而且經(jīng)濟(jì)的光源呢？答案是肯定的。我自己用4塊錢的成本自己動(dòng)手做了一個(gè)”F”字形的LED光源，該光源效果如圖示：

該LED光源有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，一是取材方便；二是成本低廉（7個(gè)白光LED共2元錢，開關(guān)一個(gè)共1元錢，5號(hào)電池夾一個(gè)共1元錢，合計(jì)4元錢）；三是制作簡(jiǎn)單，只需要將7個(gè)LED并聯(lián)焊接就行了；四是效果非常明顯，既可以演示出像的正立倒立縮小放大的特點(diǎn)，還能演示像的正反，這點(diǎn)是蠟燭無(wú)法演示的。

本光源還有幾個(gè)亮點(diǎn)。一是不需要電路板，LED燈直接嵌在廢舊的電池盒上面，在電池盒上面開好大小合適的孔，由于電池盒有一定的厚度，而且我選取的那種LED是頭部小底部稍大，那剛好可以牢牢卡進(jìn)電池盒的孔中；二是考慮方便和環(huán)保的問(wèn)題，本光源特意設(shè)置了兩組供電方式，即可以直接用兩節(jié)5號(hào)干電池供電。為了方便控制，特在電池盒的旁邊設(shè)置了一個(gè)開關(guān)。也可以外接學(xué)生桌面的低壓電源。如果是用外接電源的話，那教師就可以在講臺(tái)的總控臺(tái)控制學(xué)生桌面電源的通和斷，有效控制整個(gè)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行；三是該電池盒本來(lái)已經(jīng)有兩根接線柱，所以外接電源的時(shí)候就非常方便，我只需要在電池盒里面接好電路，然后把一個(gè)5號(hào)電池夾直接封住電池盒，那樣既方便移動(dòng)電源也可以有效防止學(xué)生亂動(dòng)里面的電路，效果如圖所示：

四是通過(guò)在電池盒的底部鉆一個(gè)大小合適的孔，可以使該光源完美的與光具座匹配，很好的固定在光具座上面。

其實(shí)在制作這個(gè)“F”字形LED光源之前，我曾做了幾個(gè)不同的光源，第一次，我是用有特殊形狀的白熾燈來(lái)做光源，這種做法非常簡(jiǎn)單，效果也明顯，但是由于接的是220V的電源，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)有點(diǎn)危險(xiǎn)，所以最終沒有到要采納；第二次，我考慮要制作簡(jiǎn)單，我在電池盒上嵌了三個(gè)白光LED，這種光源能夠演示像的正立倒立放大和縮小，但是不能演示正反；第三次，我用了6顆LED做了一個(gè)“L”字樣的光源，這種光源已經(jīng)能夠滿足了實(shí)驗(yàn)的要求。在不增加制作難度的情況下，為了讓實(shí)驗(yàn)效果更明顯，多加一個(gè)LED制作了“F”字形的光源。以下就是這四種光源的效果圖：

為了防止LED光源燒壞，我特意在電路中串聯(lián)了一只限流電阻，那樣就使該光源不會(huì)被低壓電源一接通時(shí)所產(chǎn)生的瞬時(shí)大電流擊穿。還有在LED燈選擇的問(wèn)題上，我都試過(guò)好幾種規(guī)格的，發(fā)現(xiàn)紅光LED耐壓低亮度不夠，而且容易燒，有的白光LED耐壓可以但亮度不夠，后來(lái)經(jīng)過(guò)不斷的嘗試和比較最終選擇了耐壓4V的白色強(qiáng)光LED。

雖然我這個(gè)LED光源做的沒有像外面專業(yè)店鋪好看，但是本光源制作簡(jiǎn)單，取材容易，成本低廉，效果好，任何實(shí)驗(yàn)老師都可以制作，在制作的過(guò)程中也可以享受到自己動(dòng)手制作的樂(lè)趣。一個(gè)電池盒也可以有如此之妙用，真正做到了變廢為寶。通過(guò)對(duì)這次光源的改進(jìn)，我更深刻地體會(huì)到“世上無(wú)難事，只怕有心人”這句話的含義，只要用心，一定能夠做到更好！

（作者單位 廣東省廣州市第十六中學(xué)）