專利名稱：模塊化組合光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，尤其是一種可以進(jìn)行模塊化組合的 光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，并公開了一種該實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器在演示光學(xué)成像實(shí)驗(yàn)過程中， 一般只單獨(dú)演示成像 現(xiàn)象，要進(jìn)行光路描述時(shí)，需通過另外的實(shí)驗(yàn)來表現(xiàn)。這種實(shí)驗(yàn)儀器通常不 能進(jìn)行光路展示與相應(yīng)光學(xué)現(xiàn)象的對比觀察，使學(xué)生只能生硬地接受成像的 結(jié)果，而不會(huì)直觀的了解這個(gè)光學(xué)現(xiàn)象的形成原因，而且這樣的實(shí)驗(yàn)方式， 在進(jìn)行光路展示與相應(yīng)光學(xué)現(xiàn)象的轉(zhuǎn)換比較麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種能將光路展示與 相應(yīng)光學(xué)現(xiàn)象對比觀察、可以進(jìn)行多種光學(xué)實(shí)驗(yàn)并節(jié)約實(shí)驗(yàn)過程轉(zhuǎn)換的時(shí)間 的模塊化組合光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器。
本發(fā)明另一目的是提供一種上述模塊化組合光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法。
按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，在工作臺(tái)面上活動(dòng)設(shè)置有描述光學(xué)現(xiàn)象的 光源以及描述光學(xué)現(xiàn)象的元件，同時(shí)在該工作臺(tái)面上活動(dòng)設(shè)置有與描述的光 學(xué)現(xiàn)象相對應(yīng)的描述光路的光源以及描述光路的光學(xué)元件。
在工作臺(tái)面上設(shè)有帶刻度的滑軌，所述描述光學(xué)現(xiàn)象的光源以及描述光 學(xué)現(xiàn)象的元件與滑軌滑動(dòng)連接?；壴O(shè)置在工作臺(tái)面一側(cè)邊上，在光學(xué)現(xiàn)象 的光源、描述光學(xué)現(xiàn)象的元件與接收屏幕的底座上設(shè)有向下伸出的卡邊，使 用時(shí)，卡邊卡在滑軌相應(yīng)的定位面上。
在工作臺(tái)面上設(shè)有圓周度盤，在圓周度盤的中心處設(shè)有吸附孔，相對應(yīng) 的，描述光路的光學(xué)元件的底座底面設(shè)有便于插入吸附孔內(nèi)起定位作用的凸 起部。工作臺(tái)面由導(dǎo)磁材料制成，描述光學(xué)現(xiàn)象的光源、描述光學(xué)現(xiàn)象的元 件、描述光路的光源和描述光路的光學(xué)元件的底座均裝有磁鐵。
滑軌一端插接有加長部。在工作臺(tái)面呈長方體形的箱體結(jié)構(gòu)，工作臺(tái)面 的側(cè)邊設(shè)有與工作臺(tái)面活動(dòng)插接的收納盒，在工作臺(tái)面的頂邊或者底邊固定 設(shè)有把手。
所述的模塊化組合光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法包括如下步驟
擺放描述光學(xué)現(xiàn)象的模塊步驟在工作臺(tái)面上放置描述光學(xué)現(xiàn)象的光源， 并在該描述光學(xué)現(xiàn)象的光源的光路上依次放置描述光學(xué)現(xiàn)象的元件與接收屏 幕；
擺放描述光路的模塊步驟在工作臺(tái)面上放置與描述的光學(xué)現(xiàn)象相對應(yīng) 的描述光路的光源以及描述光路的光學(xué)元件；
光學(xué)現(xiàn)象成像步驟啟動(dòng)描述光學(xué)現(xiàn)象的光源，在工作臺(tái)面上滑移描述 光學(xué)現(xiàn)象的光源和/或接收屏幕，并將描述光學(xué)現(xiàn)象的元件保持固定位置，使 得描述光學(xué)現(xiàn)象的光源透過描述光學(xué)現(xiàn)象的元件成虛像或者在接收屏幕上成 實(shí)像；
光路演示步驟將描述光路的光學(xué)元件保持固定位置，移動(dòng)描述光路的 光源，使得描述光路的光源和描述光路的光學(xué)元件之間的距離等于描述光學(xué)
現(xiàn)象的光源和描述光學(xué)現(xiàn)象的元件之間的距離；啟動(dòng)描述光路的光源，使得
描述光路的光源所發(fā)出的光線與描述光學(xué)現(xiàn)象的光源所發(fā)出的光線一致并向 描述光路的光學(xué)元件的方向射出。
在擺放描述光學(xué)現(xiàn)象的模塊步驟中，可以在工作臺(tái)面上放置滑軌，描述 光學(xué)現(xiàn)象的元件位于滑軌的中部，描述光學(xué)現(xiàn)象的光源位于滑軌的一端，接
收屏幕位于滑軌的另一端；
在擺放描述光路的模塊步驟中，在滑軌側(cè)面的工作臺(tái)面上放置與描述光 學(xué)現(xiàn)象的元件一致的用于描述光路的光學(xué)元件，及能發(fā)射與描述光學(xué)現(xiàn)象的 光源所發(fā)出的光線一致的描述光路的光源；
在光學(xué)現(xiàn)象成像步驟中，在滑軌上滑移描述光學(xué)現(xiàn)象的光源和/或接收屏
幕o
本發(fā)明可對各種光學(xué)現(xiàn)象及簡單光學(xué)系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行光路描述和現(xiàn)象演 示，通過光路展示與相應(yīng)光學(xué)現(xiàn)象的對比觀察，加深學(xué)生的理解和提高學(xué)習(xí) 興趣。積木式的功能模塊無限的擴(kuò)展了實(shí)驗(yàn)的可能性，可以進(jìn)行隨意的組合 來探究光學(xué)世界的奧秘，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情并鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，產(chǎn)品 集成在手提箱式構(gòu)件中，便于運(yùn)輸、攜帶和收納存放。


圖1是本發(fā)明同時(shí)進(jìn)行光路描述和現(xiàn)象演示的狀態(tài)示意圖。 圖2是本發(fā)明的滑軌加長部拉出的狀態(tài)圖。 圖3是本發(fā)明在收納盒拉出后的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本發(fā)明進(jìn)行折、反射實(shí)驗(yàn)的狀態(tài)示意圖。
圖5是本發(fā)明進(jìn)行雙凹面鏡實(shí)驗(yàn)用于揭示紅外線的特征與作用的狀態(tài)示 意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體附圖和實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖所示在工作臺(tái)面1上活動(dòng)設(shè)置有描述光學(xué)現(xiàn)象的光源2以及描述 光學(xué)現(xiàn)象的元件3，在該工作臺(tái)面1上活動(dòng)設(shè)置有與描述的光學(xué)現(xiàn)象相對應(yīng) 的描述光路的光源4以及描述光路的光學(xué)元件5。
在工作臺(tái)面1上設(shè)有帶刻度的滑軌6，所述的描述光學(xué)現(xiàn)象的光源2以 及描述光學(xué)現(xiàn)象的元件3與滑軌6滑動(dòng)連接，在滑軌6上活動(dòng)連接有接收屏 幕7，所述的接收屏幕7與描述光學(xué)現(xiàn)象的光源2分設(shè)在描述光學(xué)現(xiàn)象的元 件3兩側(cè)的滑軌6上，滑軌6設(shè)置在工作臺(tái)面1 一側(cè)邊上整體向上凸起，在 光學(xué)現(xiàn)象的光源2、描述光學(xué)現(xiàn)象的元件3與接收屏幕7的底座的兩側(cè)設(shè)有 向下伸出的卡邊8，使用時(shí)，卡邊8卡在滑軌6的兩側(cè)壁。
在工作臺(tái)面1上設(shè)有圓周度盤9，在圓周度盤9的中心處設(shè)有吸附孔10， 相對應(yīng)的，描述光路的光學(xué)元件5底座底面設(shè)有便于插入吸附孔10內(nèi)定位的 凸起部。
工作臺(tái)面1由導(dǎo)磁材料制成，描述光學(xué)現(xiàn)象的光源2、描述光學(xué)現(xiàn)象的 元件3、描述光路的光源4和描述光路的光學(xué)元件5的底座均由磁鐵制成。 滑軌6—端插接有加長部11，如圖2所示。在工作臺(tái)面1呈長方體形的箱體 結(jié)構(gòu)，工作臺(tái)面1的側(cè)邊設(shè)有與工作臺(tái)面1活動(dòng)插接的收納盒12，在工作臺(tái) 面1的頂邊或者底邊固定設(shè)有把手13，如圖3所示。
所述的模塊化組合光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法包括如下步驟 擺放描述光學(xué)現(xiàn)象的模塊步驟在工作臺(tái)面1上放置描述光學(xué)現(xiàn)象的光 源2，并在該描述光學(xué)現(xiàn)象的光源2的光路上依次放置描述光學(xué)現(xiàn)象的元件3 與接收屏幕7;
擺放描述光路的模塊步驟在工作臺(tái)面1上放置與描述的光學(xué)現(xiàn)象相對 應(yīng)的描述光路的光源4以及描述光路的光學(xué)元件5;
光學(xué)現(xiàn)象成像步驟啟動(dòng)描述光學(xué)現(xiàn)象的光源2，在工作臺(tái)面l上滑移
描述光學(xué)現(xiàn)象的光源2和/或接收屏幕7，并將描述光學(xué)現(xiàn)象的元件3保持固 定位置，使得描述光學(xué)現(xiàn)象的光源2透過描述光學(xué)現(xiàn)象的元件3成虛像或者 在接收屏幕7上成實(shí)像；
光路演示步驟將描述光路的光學(xué)元件5保持固定位置，移動(dòng)描述光路
的光源4，使得描述光路的光源4和描述光路的光學(xué)元件5之間的距離等于 描述光學(xué)現(xiàn)象的光源2和描述光學(xué)現(xiàn)象的元件3之間的距離；啟動(dòng)描述光路 的光源4，使得描述光路的光源4所發(fā)出的光線與描述光學(xué)現(xiàn)象的光源2所 發(fā)出的光線一致并向描述光路的光學(xué)元件5的方向射出。
而且，在擺放描述光學(xué)現(xiàn)象的模塊步驟中，最好在工作臺(tái)面l上放置滑 軌6，描述光學(xué)現(xiàn)象的元件3位于滑軌6的中部，描述光學(xué)現(xiàn)象的光源2位 于滑軌6的一端，接收屏幕7位于滑軌6的另一端；
在擺放描述光路的模塊步驟中，最好在滑軌6側(cè)面的工作臺(tái)面1上放置 與描述光學(xué)現(xiàn)象的元件3 —致的用于描述光路的光學(xué)元件5，及能發(fā)射與描 述光學(xué)現(xiàn)象的光源2所發(fā)出的光線一致的描述光路的光源4;
在光學(xué)現(xiàn)象成像步驟中，最好在滑軌6上滑移描述光學(xué)現(xiàn)象的光源2和/ 或接收屏幕7。
這樣，對各種光學(xué)現(xiàn)象及簡單光學(xué)系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行光路描述和現(xiàn)象演示， 通過光路展示與相應(yīng)光學(xué)現(xiàn)象的對比觀察，加深學(xué)生的理解和提高學(xué)習(xí)興趣。
如圖1所示，在光具導(dǎo)軌6上放置描述光學(xué)現(xiàn)象的元件3、具有凸透鏡 的描述光學(xué)現(xiàn)象的光源2以及接收屏幕7后，即可進(jìn)行凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)。而 且在工作平臺(tái)1上放置描述光路的光學(xué)元件5并將其保持固定位置，再放上 描述光路的光源4 (激光光源)，使得描述光路的光源4和描述光路的光學(xué)元 件5之間的距離等于描述光學(xué)現(xiàn)象的光源2和描述光學(xué)現(xiàn)象的元件3之間的 距離；啟動(dòng)描述光路的光源4，使得描述光路的光源4所發(fā)出的光線與描述 光學(xué)現(xiàn)象的光源2所發(fā)出的光線一致并向描述光路的光學(xué)元件5的方向射出， 即可在進(jìn)行凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)的同時(shí)將成像原理用描述光路的光源4 (激光光 源)和描述光路的光學(xué)元件5直觀描述出來，便于理解凸透鏡成像原理。
展開工作平臺(tái)l上邊沿，形成長度可達(dá)一米的光具導(dǎo)軌6，用以進(jìn)行透 鏡焦距測量等要求建立準(zhǔn)確光軸的實(shí)驗(yàn)場合。箱體兩側(cè)的收納盒12中可收納 實(shí)驗(yàn)器具，取用與收藏均十分方便。
在實(shí)驗(yàn)用工作平臺(tái)1上的圓周度盤9與磁性的吸附孔10，配合半圓磚等 光學(xué)元件以及激光光路描述光源，可以進(jìn)行反射、折射、全反射等各種幾何 光學(xué)實(shí)驗(yàn)。
如圖4所示，在進(jìn)行反射、折射和全反射光學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，將設(shè)置有半圓磚 的描述光路的光學(xué)元件5并在描述光路的光學(xué)元件5的底座底面的凸起部插 入吸附孔10內(nèi)，這時(shí)，工作平臺(tái)l上放置激光的描述光路的光源4向設(shè)置有
半圓磚的描述光路的光學(xué)元件5射出激光，根據(jù)半圓磚材質(zhì)的不同，即可進(jìn) 行反射、折射和全反射的幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)。
在進(jìn)行光路描述實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，可選擇參數(shù)相同的光學(xué)元件同步進(jìn)行實(shí)際 效果的觀察與探究，將抽象的光路與實(shí)際的效果有機(jī)的結(jié)合起來。
還可通過可對接的遮光罩附件，對小孔成像等低照度實(shí)驗(yàn)進(jìn)行雜光控 制?？尚D(zhuǎn)的小孔附件用以探究不同的孔徑、不同孔型的影響。對于低照度 實(shí)驗(yàn)還可采用選購的圖像傳感器接收圖像后在大屏幕上演示出來。
用描述光路的光學(xué)元件5選用平面鏡時(shí)，可以作平面鏡成像光路并與實(shí) 際鏡面成像現(xiàn)象相印證。還可通過平面鏡、半透平面鏡等元件的組合探究鏡 面成像的奧秘。
如圖5所示，通過描述光路的光學(xué)元件5在選用凹、凸面鏡時(shí)，可以進(jìn) 行凹、凸面鏡成像光路及其現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)。此外，通過描述光學(xué)現(xiàn)象的光源2 即小銅球和易燃物14即火柴座附件，還可用雙凹面鏡實(shí)驗(yàn)紅外線的特征與作 用。
平臺(tái)配備的簡易光具座即滑軌6創(chuàng)造了光學(xué)參數(shù)計(jì)量與計(jì)算的基本條 件，隨著選用儀器的增減可以進(jìn)行從簡單到復(fù)雜的各種光學(xué)實(shí)驗(yàn)和計(jì)量操作。
權(quán)利要求
1、一種模塊化組合光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，在工作臺(tái)面(1)上活動(dòng)設(shè)置有描述光學(xué)現(xiàn)象的光源(2)以及描述光學(xué)現(xiàn)象的元件(3)，其特征是在該工作臺(tái)面(1)上活動(dòng)設(shè)置有與描述的光學(xué)現(xiàn)象相對應(yīng)的描述光路的光源(4)以及描述光路的光學(xué)元件(5)。
2、 如權(quán)利要求1所述的模塊化組合光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，其特征是在工作臺(tái)面(1)上設(shè)有帶刻度的滑軌(6)，所述的描述光學(xué)現(xiàn)象的光源(2)以及描 述光學(xué)現(xiàn)象的元件(3)與滑軌(6)滑動(dòng)連接。
3、 如權(quán)利要求2所述的模塊化組合光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，其特征是滑軌(6) 設(shè)置在工作臺(tái)面(1) 一側(cè)邊上，在光學(xué)現(xiàn)象的光源(2)、描述光學(xué)現(xiàn)象的元 件(3)與接收屏幕(7)的底座上設(shè)有向下伸出的卡邊(8)，使用時(shí)，卡邊(8)卡在滑軌(6)相應(yīng)的定位面上。
4、 如權(quán)利要求1所述的模塊化組合光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，其特征是在工作臺(tái) 面(1)上設(shè)有圓周度盤(9)，在圓周度盤(9)的中心處設(shè)有吸附孔(10)， 相對應(yīng)的，描述光路的光學(xué)元件(5)的底座底面設(shè)有便于插入吸附孔(10) 內(nèi)起定位作用的凸起部。
5、 如權(quán)利要求1所述的模塊化組合光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，其特征是工作臺(tái)面 (1)由導(dǎo)磁材料制成，描述光學(xué)現(xiàn)象的光源(2)、描述光學(xué)現(xiàn)象的元件(3)、描述光路的光源(4)和描述光路的光學(xué)元件(5)的底座均裝有磁鐵。
6、 如權(quán)利要求2所述的模塊化組合光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，其特征是滑軌(6) 一端插接有加長部(11)。
7、 如權(quán)利要求1所述的模塊化組合光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，其特征是工作臺(tái)面 (1)呈長方體形的箱體結(jié)構(gòu)，工作臺(tái)面(1)的側(cè)邊設(shè)有與工作臺(tái)面(1)活動(dòng)插接的收納盒(12)，在工作臺(tái)面(1)的頂邊或者底邊固定設(shè)有把手(13)。
8、 如權(quán)利要求1所述的模塊化組合光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法，其特征是 擺放描述光學(xué)現(xiàn)象的模塊步驟在工作臺(tái)面(1)上放置描述光學(xué)現(xiàn)象的光源(2)，并在該描述光學(xué)現(xiàn)象的光源(2)的光路上依次放置描述光學(xué)現(xiàn)象 的元件(3)與接收屏幕(7);擺放描述光路的模塊步驟在工作臺(tái)面(1)上放置與描述的光學(xué)現(xiàn)象相 對應(yīng)的描述光路的光源(4)以及描述光路的光學(xué)元件(5);光學(xué)現(xiàn)象成像步驟啟動(dòng)描述光學(xué)現(xiàn)象的光源(2),在工作臺(tái)面(1)上 滑移描述光學(xué)現(xiàn)象的光源(2)和/或接收屏幕(7)，并將描述光學(xué)現(xiàn)象的元件(3)保持固定位置，使得描述光學(xué)現(xiàn)象的光源(2)透過描述光學(xué)現(xiàn)象的 元件(3)成虛像或者在接收屏幕(7)上成實(shí)像；光路演示步驟將描述光路的光學(xué)元件(5)保持固定位置，移動(dòng)描述光 路的光源(4)，使得描述光路的光源(4)和描述光路的光學(xué)元件(5)之間 的距離等于描述光學(xué)現(xiàn)象的光源(2)和描述光學(xué)現(xiàn)象的元件(3)之間的距 離；啟動(dòng)描述光路的光源(4)，使得描述光路的光源(4)所發(fā)出的光線與描 述光學(xué)現(xiàn)象的光源(2)所發(fā)出的光線一致并向描述光路的光學(xué)元件(5)的 方向射出。
9、如權(quán)利要求8所述的模塊化組合光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法，其特征是在擺放描述光學(xué)現(xiàn)象的模塊步驟中在工作臺(tái)面(1)上放置滑軌(6), 描述光學(xué)現(xiàn)象的元件(3)位于滑軌(6)的中部，描述光學(xué)現(xiàn)象的光源(2) 位于滑軌(6)的一端，接收屏幕(7)位于滑軌(6)的另一端；在擺放描述光路的模塊步驟中在滑軌(6)側(cè)面的工作臺(tái)面(1)上放 置與描述光學(xué)現(xiàn)象的元件(3) —致的用于描述光路的光學(xué)元件(5)，及能發(fā) 射與描述光學(xué)現(xiàn)象的光源(2)所發(fā)出的光線一致的描述光路的光源(4);在光學(xué)現(xiàn)象成像步驟中在滑軌(6)上滑移描述光學(xué)現(xiàn)象的光源(2) 和/或接收屏幕(7)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，尤其是一種可以進(jìn)行模塊化組合的光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器及其使用方法。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，在工作臺(tái)面上活動(dòng)設(shè)置有描述光學(xué)現(xiàn)象的光源以及描述光學(xué)現(xiàn)象的元件，在該工作臺(tái)面上活動(dòng)設(shè)置有與描述的光學(xué)現(xiàn)象相對應(yīng)的描述光路的光源以及描述光路的光學(xué)元件。本發(fā)明可對各種光學(xué)現(xiàn)象及簡單光學(xué)系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行光路描述和現(xiàn)象演示，通過光路展示與相應(yīng)光學(xué)現(xiàn)象的對比觀察，加深學(xué)生的理解和提高學(xué)習(xí)興趣。積木式的功能模塊無限的擴(kuò)展了實(shí)驗(yàn)的可能性，可以進(jìn)行隨意的組合來探究光學(xué)世界的奧秘，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情并鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，產(chǎn)品集成在手提箱式構(gòu)件中，便于運(yùn)輸、攜帶和收納存放。
文檔編號(hào)G09B23/22GK101114409SQ200710131738
公開日2008年1月30日 申請日期2007年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月31日
發(fā)明者徐毅剛 申請人:無錫市星迪儀器有限公司