專利名稱：光學組合實驗盒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于教學實驗儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種特別適用于初中光學教學實驗的光學組合實驗盒。
背景技術(shù)：
已有技術(shù)的各種光學實驗儀器可分為演示類和學生實驗類兩類。演示類的實驗儀器雖然種類繁多，但其體積大、成本高、不便隨身攜帶，無法為眾多學生提供親自實踐和探索的機會，而且在明亮的教室內(nèi)實驗現(xiàn)象的可見度較差。已有的學生實驗類小型化便攜式組合儀器，雖然具有能夠?qū)崿F(xiàn)接插定位組裝方便的多功能設計，但實驗內(nèi)容不夠完善，部分實驗效果不夠理想，而且每個實驗內(nèi)容一般只能運用固定的、單一的裝置和方法進行，限制了學生的自主性、探究性、靈活性、創(chuàng)造性的發(fā)揮，不利于學生從多角度、全方位去觀察、探究某一現(xiàn)象的全貌，也不利于學生真正領(lǐng)悟事物的內(nèi)在聯(lián)系，獲得其本質(zhì)性的規(guī)律，難以體現(xiàn)新課程提出的教學理念。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種實驗內(nèi)容豐富、實驗效果好，能夠?qū)崿F(xiàn)單元實驗元件的拼裝整合而完成多樣實驗內(nèi)容的，小型便攜式光學組合實驗盒，以克服已有技術(shù)的不足，適應新課程教學理念的具體實施，滿足在新課程要求下的課堂教學、探究性學習和學生課外練習及實踐活動的應用。
實現(xiàn)本實用新型的目的的技術(shù)方案是，一種光學組合實驗盒，它包括一盒座；一盒蓋，盒蓋可方便地與盒座對合；在盒座和盒蓋所構(gòu)成的盒內(nèi)腔，至少可容存放；一包括電池盒，燈座，燈泡在內(nèi)的電光源組件；一包括透鏡組及其安置框架在內(nèi)的透鏡組及其框架組件；一包括成像光屏，光屏支架在內(nèi)的透鏡成像實驗用的光屏組件；一包括單縫光柵板和/或多縫光柵板在內(nèi)的光柵組件；一包括各類平面、柱面透射和反射光學鏡組，反射定律旋轉(zhuǎn)屏，水槽或/和玻璃磚在內(nèi)的顯示光路變化規(guī)律的光路實驗組件；一包括透明平板，垂直支架和成像對稱件構(gòu)成平面鏡成像組件在內(nèi)的其它獨立實驗組件，其改進點在于它還包括光路板，光路板可承載光路實驗組件；
在盒座和/或盒蓋內(nèi)設有用以插裝包括電光源組件、透鏡組及其框架組件、光屏組件、光柵組件、光路板的若干個插槽；各組件可插入盒座和/或盒蓋的插槽內(nèi)固定，也可安裝在盒座和/或盒蓋內(nèi)且沿長度方向滑動調(diào)節(jié)其位置；盒座和/或盒蓋可兼作遮光板；光路板在盒蓋或盒座內(nèi)可沿長度方向滑動且可伸出盒蓋或盒座的兩端組合成光具座組件。
由以上所給出的技術(shù)方案可以明了，本實用新型所包容的光學實驗組件多，基本涵蓋了初中光學教學全部實驗內(nèi)容所需的組件，而可供實驗內(nèi)容豐富；且由于光路板和盒體、盒蓋的結(jié)構(gòu)合理，而可供單元實驗組件拼裝整合，完成多樣實驗內(nèi)容，從而實現(xiàn)了本實用新型的目的。
本實用新型的進一步改進點在于所說的電光源組件部分，它還包括模擬發(fā)光物件和設在燈座上的能容納燈泡的遮光罩；成像實驗所用的模擬發(fā)光物件可直接設在遮光罩的出光口處，所說模擬發(fā)光物件的形狀、尺寸與遮光罩出光口處的形狀、尺寸相近。其目的顯然是為了進一步改進已有技術(shù)電光源組件所采用的將光源會聚透鏡與有遮光罩功能的鏡筒組合成一體的設計，以克服這種已有設計不利于學生直觀地對燈絲位置進行聚焦調(diào)整和測量，以及這種已有設計為了得到較大口徑的平行光，其鏡筒必然要有較大的口徑，而導致安裝于此鏡筒上并以此光源照射而獲得的模擬發(fā)光物尺寸過大，近物距做放大成像時已不能滿足近軸光的條件，像的畸變明顯，而作顯微鏡原理模擬則更不合適等不足。
所說的光路板呈長方形，沿其長度方向的對稱中心線上設有若干個轉(zhuǎn)軸孔，在其一端部設有與面板垂直的用于安裝透鏡組件的插槽，在插槽的槽口處的面板上設有空缺部位。其目的顯然是為了進一步改進已有技術(shù)的光具轉(zhuǎn)盤的設計，以克服在做實驗時必須在平板上再接插一塊可旋轉(zhuǎn)的平圓盤，而將所有光路元件置于平圓盤上隨圓盤一起轉(zhuǎn)動來觀察、測量，而導致其體積較大，各種形狀的光路元件在平圓盤上定位不方便等不足，而本實用新型采用定軸旋轉(zhuǎn)的實驗元件，為研究平界面的反射定律和折射規(guī)律提供了條件。
所說的反射定律旋轉(zhuǎn)屏呈半圓形，在其半圓直徑邊的中部一側(cè)設有可拆裝的小平面鏡的插槽，在其相背的另一側(cè)設有可與設在光路板的轉(zhuǎn)軸孔相配合的凸出的轉(zhuǎn)軸，當轉(zhuǎn)軸被固定后，所說的旋轉(zhuǎn)屏的板體的一半能夠以半圓的對稱軸線為基準正反折彎一定角度；所說旋轉(zhuǎn)屏的板體和插槽為具有韌性可折彎的塑料一次注塑成型的整體，而可折彎處的厚度很小。其目的顯然是為了進一步改進已有技術(shù)的反射定律實驗組件的設計，以克服已有技術(shù)反射定律實驗組件由于所采用的半圓屏不能旋轉(zhuǎn)而由光路旋轉(zhuǎn)的方法，所導致的電光源的固定和調(diào)整難度較大；由于其兩對稱部分的對折旋轉(zhuǎn)連接使用鉸鏈，導致在旋轉(zhuǎn)軸線處留有空隙，而干擾實驗觀察；由于其半圓形屏為一剛性的整體，而不具備將其對折旋轉(zhuǎn)的功能等不足，也就是說，本實用新型克服了已有技術(shù)半圓形屏的整體旋轉(zhuǎn)和對折旋轉(zhuǎn)兩種功能不能兼?zhèn)涞娜秉c。
所說的水槽的下半部分呈半圓柱形，其上部開口，水槽的正面、半圓柱面和上部的兩側(cè)面均為透明平滑而厚度均勻的透明壁面，在背平面上設有與半圓柱面軸線共軸的且可與設在光路板上的轉(zhuǎn)軸孔相配合的圓柱形轉(zhuǎn)軸，背平面的壁內(nèi)側(cè)面為不透明的白色漫反射壁面，在壁內(nèi)側(cè)面上設有兩條正交的用以作為水面線及其法線的標記直線，兩條直線的正交點與圓柱形轉(zhuǎn)軸重合，背平面的下部邊緣設有一水平直線段，水槽可穩(wěn)定正立放置于水平桌面上。其目的顯然是為進一步對已有技術(shù)的水槽作改進，克服已有技術(shù)入射光路無法經(jīng)入射點連續(xù)旋轉(zhuǎn)，以及由于沒有建立與光路關(guān)聯(lián)的固定轉(zhuǎn)軸，而無法有效地將光的入射點位置準確地固定住，不利于實驗的操作和觀察等不足。
本實用新型上述技術(shù)方案得以實施后，其所具有的光學實驗元件多，可供實驗的內(nèi)容豐富，實驗效果好，能夠?qū)崿F(xiàn)單元實驗元件的拼裝組合而完成多樣實驗內(nèi)容，且小型便攜等特點，是顯而易見的。


圖1為本實用新型一種具體實施方式
的呈打開包裝狀態(tài)的盒蓋外形和光學實驗元件在盒內(nèi)放置狀態(tài)示意圖；圖2為本實用新型一種具體實施方式
的呈打開包裝狀態(tài)的盒座外形和元件在盒內(nèi)放置狀態(tài)示意圖；圖3為本實用新型一種具體實施方式
的呈打開包裝狀態(tài)的盒座外形側(cè)視示意圖；圖4為本實用新型一種具體實施方式
的可直接套在燈座遮光罩上的散射模擬發(fā)光物件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4的A-A剖視圖；圖6為本實用新型一種具體實施方式
的光路板結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實用新型一種具體實施方式
利用盒蓋遮光進行光路實驗的裝置方法示意圖；圖8為圖7的B-B剖視圖；圖9為本實用新型一種具體實施方式
的電光源組件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為圖9的俯視圖(局剖)；圖11為本實用新型一種具體實施方式
的反射定律旋轉(zhuǎn)屏的主視圖；圖12為圖11的右視圖；圖13為圖11的左視圖；圖14為本實用新型一種具體實施方式
的水槽主視圖；圖15為圖14的C-C剖視圖；
圖16為應用本實用新型的光學實驗元件經(jīng)整合拼裝后，實施光在水面上發(fā)生折射現(xiàn)象的實驗狀態(tài)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖通過具體實施方式
的描述，對本實用新型作進一步說明。
本實用新型一種具體實施方式
，請參讀附圖1至16。一種光學組合實驗盒，它包括一盒座1；一盒蓋2，盒蓋2可方便地與盒座1對合；在盒座1和盒蓋2所構(gòu)成的盒內(nèi)腔，至少可容存放；一包括電池盒3-1，燈座3-2，燈泡3-3在內(nèi)的電光源組件3；一包括透鏡組4-1及其安置框架4-2在內(nèi)的透鏡組及其框架組件4；一包括成像光屏5-1，光屏支架5-2在內(nèi)的透鏡成像實驗用的光屏組件5；一包括單縫光柵板6-1和/或多縫光柵板6-2在內(nèi)的光柵組件6；一包括各類平面、柱面透射和反射光學鏡組8-1，反射定律旋轉(zhuǎn)屏8-2，水槽8-3或/和玻璃磚8-4在內(nèi)的顯示光路變化規(guī)律的光路實驗組件8；一包括透明平板9-1，垂直支架9-2和成像對稱件9-3構(gòu)成平面鏡成像組件在內(nèi)的其它獨立實驗組件，它還包括光路板7，光路板7可承載光路實驗組件8；在盒座1和/或盒蓋2內(nèi)設有用以插裝包括電光源組件3、透鏡組及其框架組件4、光屏組件5、光柵組件6、光路板7的若干個插槽1-1、2-1；各組件可插入盒座1和/或盒蓋2的插槽1-1、2-1內(nèi)固定，也可安裝在盒座1和/或盒蓋2內(nèi)且沿長度方向滑動調(diào)節(jié)其位置；盒座1和/或盒蓋2可兼作遮光板；光路板7在盒蓋2或盒座1內(nèi)可沿長度方向滑動且可伸出盒蓋2或盒座1的兩端組合成光具座組件。
本實用新型按照上述具體實施方式
制備的外形尺寸為長164×寬45×高40mm，各光學實驗元件大部分為塑料制件。其生產(chǎn)成本可控制在初中學生能夠承受的條件范圍內(nèi)，且除了可以滿足新課程課堂光學實驗外，還可以作為青少年科普玩具，因而本實用新型具有廣泛的適用性和實用性。
如附圖4、5、9、10所示，本實用新型的電光源組件3部分，它還包括模擬發(fā)光物件3-4和設在燈座3-2上的能容納燈泡3-3的遮光罩3-2-1；成像實驗所用的模擬發(fā)光物件3-4可直接設在遮光罩3-2-1的出光口處，所說模擬發(fā)光物件3-4的形狀、尺寸與遮光罩3-2-1出光口處的形狀、尺寸相近。
如附圖6所示，本實用新型的光路板7呈長方形，沿其長度方向的對稱中心線上設有若干個轉(zhuǎn)軸孔7-1，在其一端部設有與面板垂直的用于安裝透鏡組件4的插槽7-2，在插槽7-2的槽口處的面板上設有空缺部位7-3。
如附圖11、12、13所示，本實用新型的反射定律旋轉(zhuǎn)屏8-2呈半圓形，在其半圓直徑邊的中部一側(cè)設有可拆裝的小平面鏡的插槽8-2-2，在其相背的另一側(cè)設有可與設在光路板7的轉(zhuǎn)軸孔7-1相配合的凸出的轉(zhuǎn)軸8-2-3，當轉(zhuǎn)軸8-2-3被固定后，所說的旋轉(zhuǎn)屏8-2的板體的一半能夠以半圓的對稱軸線8-2-4為基準正反折彎一定角度；所說旋轉(zhuǎn)屏8-2的板體和插槽8-2-2為具有韌性可折彎的塑料一次注塑成型的整體，而可折彎處8-2-4的厚度很小。
如附圖14、15所示，本實用新型所說的水槽8-3的下半部分呈半圓柱形，其上部開口，水槽8-3的正面8-3-1、半圓柱面8-3-2和上部的兩側(cè)面8-3-3均為透明平滑而厚度均勻的透明壁面，在背平面8-3-4上設有與半圓柱面8-3-2軸線共軸的且可與設在光路板7上的轉(zhuǎn)軸孔7-1相配合的圓柱形轉(zhuǎn)軸8-3-5，背平面8-3-4的壁內(nèi)側(cè)面8-3-6為不透明的白色漫反射壁面，在壁內(nèi)側(cè)面8-3-6上設有兩條正交的用以作為水面線及其法線的標記直線8-3-7、8-3-8，兩條直線8-3-7、8-3-8的正交點與圓柱形轉(zhuǎn)軸8-3-5重合，背平面的下部邊緣設有一水平直線段8-3-9，水槽可穩(wěn)定正立放置于水平桌面上。
本實用新型所包括的上述電光源組件3，光路板7，反射定律旋轉(zhuǎn)屏8-2和水槽8-3，與已有技術(shù)相對比，均具有明顯的特點和進步。
以下就本實用新型的實驗例作簡要描述實驗例之一，請參讀附圖16。將插上會聚透鏡4-1和單路光柵板6-1光路板7以及電光源組件3接插固定于盒蓋2上成一整體。保持盛水適量的水槽持平，轉(zhuǎn)軸8-3-5插入軸孔7-1，光路板平面在一豎直平面內(nèi)繞一轉(zhuǎn)軸孔7-1旋轉(zhuǎn)時，一透射光路就能從各個角度恰好射到水面線和法線8-3-7、8-3-8的正交點，也即為所要求的入射點。即可進行光在水面發(fā)生的折射現(xiàn)象實驗。
實驗例之二，當將盒蓋2內(nèi)側(cè)朝上平放時，請參讀附圖7、8。長的兩端為無側(cè)板的開口，整體呈槽形，盒蓋內(nèi)側(cè)設有與長方形光路板7相互接插固定處2-1。在非接插固定狀態(tài)時，光路板可在盒蓋內(nèi)沿長度方向自由滑動并可將其伸出盒蓋兩端。以此構(gòu)成光路板結(jié)構(gòu)進行光路實驗時，利用盒蓋的側(cè)板可起到有效的遮光作用。由此即可完成顯示光路變化規(guī)律的實驗。
實驗例之三，同樣由上述組合的光具座，與已有的同類設計相比，可使光具座的有效長度增加一倍。利用盒蓋和光路板上所設的元件接插或安放位置，以及在光路板正面和盒蓋內(nèi)表面所設的長度刻度，可以對透鏡成像、透鏡組合等實驗內(nèi)容進行定性或定量研究。
實驗例之四，包裝盒的兩端側(cè)板可分別采用可拆卸的單縫光柵蓋6-1或多縫光柵蓋6-2。在盒座1的插槽1-1插入會聚透鏡4-1及其安置框架，調(diào)節(jié)固定好電光源組件3(除去發(fā)光物件3-4)，蓋上盒蓋，即構(gòu)成可整體手持的多用途平行光源，即可進行色光合成實驗、光的反射或折射實驗和光路實驗等光學實驗。
實驗例之五，盒蓋2和光路板7在其組合調(diào)節(jié)狀態(tài)下可進行透鏡組實驗外。同時，可以利用盒座1內(nèi)的通用插槽固定透鏡組件4，將盒座1和盒蓋2構(gòu)成望遠鏡筒或顯微鏡筒等，進行實驗和觀察。
由于各組件和多數(shù)元件都帶有底平面，可平穩(wěn)放置于水平桌面，因此本實用新型還可以讓各組件擺脫接插位置，分別依托水平桌面和手持等作支撐物，而不受束縛地進行觀察和探究，進行實驗和觀察。
由上述實驗例可以明了，當實驗者取得本實用新型后，完全可以依照自己的構(gòu)想，進行各光學實驗元件間的組合，完成內(nèi)容豐富的其它光學實驗。
通過上述描述，對本實用新型元件拆裝和實驗操作便捷，實驗內(nèi)容豐富，實驗現(xiàn)象直觀準確清晰，便于觀察和測量；同一實驗內(nèi)容可用多種接插、滑動、旋轉(zhuǎn)方式和裝置方案進行；各接插架、槽、孔等實現(xiàn)了通用化等特點將會更加明了。
權(quán)利要求1.一種光學組合實驗盒，它包括一盒座(1)；一盒蓋(2)，盒蓋(2)可方便地與盒座(1)對合；在盒座(1)和盒蓋(2)所構(gòu)成的盒內(nèi)腔，至少可容存放；一包括電池盒(3-1)，燈座(3-2)，燈泡(3-3)在內(nèi)的電光源組件(3)；一包括透鏡組(4-1)及其安置框架(4-2)在內(nèi)的透鏡組及其框架組件(4)；一包括成像光屏(5-1)，光屏支架(5-2)在內(nèi)的透鏡成像實驗用的光屏組件(5)；一包括單縫光柵板(6-1)和/或多縫光柵板(6-2)在內(nèi)的光柵組件(6)；一包括各類平面、柱面透射和反射光學鏡組(8-1)，反射定律旋轉(zhuǎn)屏(8-2)，水槽(8-3)或/和玻璃磚(8-4)在內(nèi)的顯示光路變化規(guī)律的光路實驗組件(8)；一包括透明平板(9-1)，垂直支架(9-2)和成像對稱件(9-3)構(gòu)成平面鏡成像組件在內(nèi)的其它獨立實驗組件，其特征在于它還包括光路板(7)，光路板(7)可承載光路實驗組件(8)；在盒座(1)和/或盒蓋(2)內(nèi)設有用以插裝包括電光源組件(3)、透鏡組及其框架組件(4)、光屏組件(5)、光柵組件(6)、光路板(7)的若干個插槽(1-1、2-1)；各組件可插入盒座(1)和/或盒蓋(2)的插槽(1-1、2-1)內(nèi)固定，也可安裝在盒座(1)和/或盒蓋(2)內(nèi)且沿長度方向滑動調(diào)節(jié)其位置；盒座(1)和/或盒蓋(2)可兼作遮光板；光路板(7)在盒蓋(2)或盒座(1)內(nèi)可沿長度方向滑動且可伸出盒蓋(2)或盒座(1)的兩端組合成光具座組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學組合實驗盒，其特征在于電光源組件(3)部分，它還包括模擬發(fā)光物件(3-4)和設在燈座(3-2)上的能容納燈泡(3-3)的遮光罩(3-2-1)；成像實驗所用的模擬發(fā)光物件(3-4)可直接設在遮光罩(3-2-1)的出光口處，所說模擬發(fā)光物件(3-4)的形狀、尺寸與遮光罩(3-2-1)出光口處的形狀、尺寸相近。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學組合實驗盒，其特征在于光路板(7)呈長方形，沿其長度方向的對稱中心線上設有若干個轉(zhuǎn)軸孔(7-1)，在其一端部設有與面板垂直的用于安裝透鏡組件(4)的插槽(7-2)，在插槽(7-2)的槽口處的面板上設有空缺部位(7-3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學組合實驗盒，其特征在于反射定律旋轉(zhuǎn)屏(8-2)呈半圓形，在其半圓直徑邊的中部一側(cè)設有可拆裝的小平面鏡的插槽(8-2-2)，在其相背的另一側(cè)設有可與設在光路板(7)的轉(zhuǎn)軸孔(7-1)相配合的凸出的轉(zhuǎn)軸(8-2-3)，當轉(zhuǎn)軸(8-2-3)被固定后，所說的旋轉(zhuǎn)屏(8-2)的板體的一半能夠以半圓的對稱軸線(8-2-4)為基準正反折彎一定角度；所說旋轉(zhuǎn)屏(8-2)的板體和插槽(8-2-2)為具有韌性可折彎的塑料一次注塑成型的整體，而可折彎處(8-2-4)的厚度很小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學組合實驗盒，其特征在于所說的水槽(8-3)的下半部分呈半圓柱形，其上部開口，水槽(8-3)的正面(8-3-1)、半圓柱面(8-3-2)和上部的兩側(cè)面(8-3-3)均為透明平滑而厚度均勻的透明壁面，在背平面(8-3-4)上設有與半圓柱面(8-3-2)軸線共軸的且可與設在光路板(7)上的轉(zhuǎn)軸孔(7-1)相配合的圓柱形轉(zhuǎn)軸(8-3-5)，背平面(8-3-4)的壁內(nèi)側(cè)面(8-3-6)為不透明的白色漫反射壁面，在壁內(nèi)側(cè)面(8-3-6)上設有兩條正交的用以作為水面線及其法線的標記直線(8-3-7、8-3-8)，兩條直線(8-3-7、8-3-8)的正交點與圓柱形轉(zhuǎn)軸(8-3-5)重合，背平面的下部邊緣設有一水平直線段(8-3-9)，水槽可穩(wěn)定正立放置于水平桌面上。
專利摘要本實用新型公開的是一種特別適用于初中學生進行光學實驗的光學組合實驗盒，屬于教學儀器技術(shù)領(lǐng)域。它包括盒座、盒蓋、電光源組件等多種實驗組件，而以其還包括光路板，光路板可承載光路實驗組件；在盒座和/或盒蓋內(nèi)設有用以插裝包括光源組件、透鏡組及其框架組件、光屏組件、光柵組件、光路板的若干個插槽；各組件可插入盒座和/或盒蓋的插槽內(nèi)固定，也可安裝在盒座和/或盒蓋內(nèi)且沿長度方向滑動調(diào)節(jié)其位置；盒座和/或盒蓋可兼作遮光板；光路板在盒蓋或盒座內(nèi)可沿長度方向滑動且可伸出盒蓋或盒座的兩端組合成光具座組件為主要特征。本實用新型具有可供實驗內(nèi)容豐富，單元實驗元件可拼裝整合，實驗效果好等特點。
文檔編號G09B23/22GK2703288SQ20042002779
公開日2005年6月1日 申請日期2004年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月7日
發(fā)明者姜鋒, 劉炳升 申請人:姜鋒