光的反射定律實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出的一種光的反射定律實(shí)驗(yàn)儀，它主要由實(shí)驗(yàn)機(jī)箱、霧化發(fā)生器、半球形透光殼體、平面鏡、圓弧形導(dǎo)軌和配裝于圓弧形導(dǎo)軌上的夾筆座、激光筆構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：在實(shí)驗(yàn)機(jī)箱上安裝一個(gè)圓弧形導(dǎo)軌與半球形透光殼體構(gòu)成夾筆座滑移的同心圓弧結(jié)構(gòu)，夾筆座沿圓弧形導(dǎo)軌滑移至任意位置都能確保激光筆射出的光線對準(zhǔn)球心位置，它能清晰演示“光的反射”現(xiàn)象并由緯度標(biāo)識線直接讀取“入射角”和“反射角”的數(shù)值，特別是將霧化發(fā)生器產(chǎn)生的煙霧導(dǎo)入半球形透光殼體內(nèi)，能更加清晰地突顯光線行進(jìn)的光路軌跡，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)演示的可觀察性，它具有結(jié)構(gòu)簡捷、操作方便、演示觀察性強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、教學(xué)效果好的優(yōu)點(diǎn)，有極佳的推廣應(yīng)用前景。
【專利說明】光的反射定律實(shí)驗(yàn)儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，屬于教學(xué)用具的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是它是一種光的反射定律實(shí)驗(yàn)儀，特別適合在中學(xué)物理課堂上作教學(xué)實(shí)驗(yàn)使用，它能清晰地演示光的反射現(xiàn)象。

【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)調(diào)查了解，在中學(xué)物理教學(xué)中，對于“光的反射定律”這一單元普遍采用的教學(xué)方法是:首先讓同學(xué)們通過實(shí)驗(yàn)觀察“光的反射現(xiàn)象”，然后再進(jìn)一步講解“光的反射定律”，這在長期教學(xué)實(shí)踐中已被眾多老師認(rèn)為是一種“從現(xiàn)象到本質(zhì)由淺入深”的最佳教學(xué)方式。老師在課堂上大都是按如下方法進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)的:在長方形紙板的表面畫上法線N并用橡皮泥將其豎直固定于平面鏡上，將紙板上的法線N與平面鏡的垂足點(diǎn)記為“入射點(diǎn)0”，再用激光筆緊貼紙板表面并對準(zhǔn)“入射點(diǎn)O”射出一束光線，即可觀察到如下光學(xué)現(xiàn)象:激光筆發(fā)射出的光線在空氣介質(zhì)中是沿直線前進(jìn)的，當(dāng)光線行進(jìn)至“入射點(diǎn)O”(即:平面鏡與空氣兩個(gè)不同介質(zhì)的介面)時(shí)，就會在紙板表面顯現(xiàn)出“有一部份光線被反射回空氣介質(zhì)中”的“光的反射”現(xiàn)象。將入射光線與法線N的夾角記為“入射角α”，反射光線與法線N的夾角記為“反射角β”。老師可通過移動激光筆的位置來改變“入射角α”的大小，我們可觀察到:“反射角β”將隨著“入射角α”的變化而變化。還可用量角器分別測量“反射角β ”和“入射角α ”并進(jìn)行對比時(shí)，即可得出:“反射角β ”與“入射角α ”相等的結(jié)論。如果沿法線N折彎紙板后，就觀察不到上述“光的反射”現(xiàn)象了。至此，老師可根據(jù)實(shí)驗(yàn)演示的光學(xué)現(xiàn)象啟發(fā)同學(xué)們歸納出如下“光的反射定律”:當(dāng)光線從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)表面時(shí)，一部分光線會反射回原來的介質(zhì)中，反射光線、入射光線是分居于法線兩側(cè)且與法線在同一平面內(nèi)，“反射角β”與“入射角α ”相等，可進(jìn)一步簡化為:“法線居中、三線共面、兩角相等”的結(jié)論?？陀^地說，這種“光的反射”實(shí)驗(yàn)教具對培養(yǎng)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣和理解能力還是有一定作用的。但是，我們也無需諱言，上述“光的反射”實(shí)驗(yàn)教具在實(shí)際教學(xué)中也存在一些使用缺陷，其主要表現(xiàn)為:1.用橡皮泥在平面鏡上固定長方形紙板的穩(wěn)定性能較差會導(dǎo)致紙板豎直度的誤差較大，如果豎直度誤差過大時(shí)會嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)演示的可觀察性；2.在實(shí)驗(yàn)演示過程中，只有激光筆緊貼紙板表面且對準(zhǔn)“入射點(diǎn)O”射出光線時(shí)才能觀察到“光的反射”現(xiàn)象，在教學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)操作難度較大、不易準(zhǔn)確掌握，有時(shí)也會出現(xiàn)觀察不到“反射現(xiàn)象”的尷尬局面而影響同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣；3.測量“反射角β”和“入射角α”的操作較為麻煩并且測量的準(zhǔn)確性較差，這會影響物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。這是眾多物理老師和教具生產(chǎn)企業(yè)一直都希望解決的一個(gè)技術(shù)性課題，本實(shí)用新型就是想要解決這個(gè)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足之處而提出一種全新結(jié)構(gòu)的光的反射定律實(shí)驗(yàn)儀。
[0004]本實(shí)用新型的目的是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種光的反射定律實(shí)驗(yàn)儀，它包括實(shí)驗(yàn)機(jī)箱、平面鏡和配裝于夾筆座的激光筆，其特征在于:在實(shí)驗(yàn)機(jī)箱上安裝有圓弧形導(dǎo)軌和刻制有一組緯度標(biāo)識線的半球形透光殼體，所述的平面鏡配裝于半球形透光殼體的球心位置，夾筆座滑配于圓弧形導(dǎo)軌上。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:在實(shí)驗(yàn)機(jī)箱上固定安裝與半球形透光殼體同心的圓弧形導(dǎo)軌并在圓弧形導(dǎo)軌上滑配夾筆座，滑配安裝夾筆座的技術(shù)要求是:使夾筆座既可沿圓弧形導(dǎo)軌進(jìn)行滑移，又能在停止滑移時(shí)憑借摩擦力停留于任意位置。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，打開激光筆的激光開關(guān)后，可用手推動夾筆座沿圓弧形導(dǎo)軌進(jìn)行滑移或者將其停留于圓弧形導(dǎo)軌上的任意位置，都能使激光筆射出的光線始終保持對準(zhǔn)半球形透光殼體的球心位置，即可完美清晰地演示出“光的反射”現(xiàn)象:激光筆射出的光線在某一緯度標(biāo)識線位置進(jìn)入半球形透光殼體后即為“入射光線”，這束“入射光線”在半球形透光殼體內(nèi)的空氣介質(zhì)中沿直線行進(jìn)至位于半球形透光殼體球心位置的平面鏡時(shí)，有一部分光線被平面鏡反射回空氣介質(zhì)中即為“反射光線”。我們從半球形透光殼體表面刻制的緯度標(biāo)識線可直接讀出“入射角α”和“反射角β ”的數(shù)值，還可將夾筆座沿圓弧形導(dǎo)軌滑移至不同位置進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)，均可由緯度標(biāo)識線直接讀出“入射角α ”和“反射角β ”的數(shù)值，將其進(jìn)行逐一對比后，即可得出:“反射角β ”與“入射角α ”相等的結(jié)論。
[0006]為更好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的發(fā)明目的，它還有如下技術(shù)特征:
[0007]在實(shí)驗(yàn)機(jī)箱內(nèi)配裝有霧化發(fā)生器，霧化發(fā)生器的出霧管伸入半球形透光殼體內(nèi)?？蓪㈧F化發(fā)生器產(chǎn)生的煙霧導(dǎo)入彌漫于半球形透光殼體內(nèi)，它能非常清晰直觀地突顯入射光線和反射光線在半球形透光殼體內(nèi)行進(jìn)的光路軌跡，對進(jìn)一步改善實(shí)驗(yàn)演示觀察性能、培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣進(jìn)而提高物理教學(xué)質(zhì)量水平都有非常明顯的效果。
[0008]在圓弧形導(dǎo)軌頂部設(shè)置有與半球形透光殼體極孔相適配的定位柱。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對半球形透光殼體具有很好的限位定位作用，確保圓弧形導(dǎo)軌與半球形透光殼體之間具有極高的同心度，無論夾筆座沿著圓弧形導(dǎo)軌滑移至任意位置時(shí)，都能確保激光筆對準(zhǔn)半球形透光殼體的球心位置，即是說激光筆射出的光線是始終對準(zhǔn)“入射點(diǎn)O”的，它對進(jìn)一步增強(qiáng)教育學(xué)實(shí)驗(yàn)演示的觀察效果也有一定作用。
[0009]在實(shí)驗(yàn)機(jī)箱上箱面設(shè)置有與半球形透光殼體底圓相適配的圓臺定位結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對半球形透光殼體有很好的限位作用，它能有效阻擋半球形透光殼體在實(shí)驗(yàn)機(jī)箱上箱面出現(xiàn)滑移，對防止半球形透光殼體發(fā)生脫落損壞的設(shè)備事故也有一定作用。
[0010]在圓弧形導(dǎo)軌上設(shè)置有滑槽，所述的夾筆座滑配于圓弧形導(dǎo)軌的滑槽內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可利用滑槽對夾筆座形成定位作用，確保激光筆在滑移過程中對準(zhǔn)半球形透光殼體球心位置的準(zhǔn)確度，它對進(jìn)一步改善實(shí)驗(yàn)演示的觀察效果也有一定作用。
[0011]本實(shí)用新型具有如下突出的優(yōu)點(diǎn):
[0012]本實(shí)用新型首創(chuàng)了一種由圓弧形導(dǎo)軌與半球形透光殼體構(gòu)成夾筆座滑移的同心圓弧結(jié)構(gòu)，無論夾筆座是沿圓弧形導(dǎo)軌進(jìn)行滑移或者是停留于沿圓弧形導(dǎo)軌上任意位置時(shí)都能使激光筆射出的光線對準(zhǔn)半球形透光殼體球心位置，它能清晰地演示“光的反射”現(xiàn)象并可從緯度標(biāo)識線直接讀出“入射角α”和“反射角β”的數(shù)值，特別是在實(shí)驗(yàn)機(jī)箱內(nèi)增設(shè)霧化發(fā)生器，可將煙霧導(dǎo)入并使其彌漫于半球形透光殼體內(nèi)，可更加清晰地突出顯現(xiàn)“入射光線”和“反射光線”在半球形透光殼體內(nèi)行進(jìn)的光路軌跡，它對改善實(shí)驗(yàn)演示的可觀察性能有非常明顯的效果。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡捷、生產(chǎn)成本低、操作使用方便、演示觀察性強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、教學(xué)效果好的突出優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，也作摘要附圖。
[0014]圖2是圖1的俯視圖，展示在實(shí)驗(yàn)機(jī)箱上安裝圓弧形導(dǎo)軌和半球形透光殼體的位置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]附圖中的標(biāo)記說明:
[0016]I為實(shí)驗(yàn)機(jī)箱，2為圓弧形導(dǎo)軌，3為夾筆座，4為激光開關(guān)，5為激光筆，6為定位柱，7為緯度標(biāo)識線，8為半球形透光殼體，9為入射光線，10為出霧管，11為平面鏡，12為霧化發(fā)生器，13為反射光線，14為圓臺定位結(jié)構(gòu)，15為電源開關(guān)，16為電源插座，17為滑槽。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的實(shí)施例:
[0018]一種光的反射定律實(shí)驗(yàn)儀，它主要由實(shí)驗(yàn)機(jī)箱1、安裝于實(shí)驗(yàn)機(jī)箱I的霧化發(fā)生器12、半球形透光殼體8、平面鏡11、圓弧形導(dǎo)軌2和配裝于圓弧形導(dǎo)軌2上的夾筆座3、激光筆5構(gòu)成，所述的激光筆5固定安裝于夾筆座3上，夾筆座3是滑配于圓弧形導(dǎo)軌2的滑槽17內(nèi)，滑配組裝的技術(shù)要求是:能使夾筆座3既可沿圓弧形導(dǎo)軌2輕松滑移又能在停止滑移時(shí)憑借摩擦力停留于任意位置。半球形透光殼體8是選用透光的塑料或玻璃材料制成并在表面刻制一組緯度標(biāo)識線7，所述一組緯度標(biāo)識線7是以半球形透光殼體8的頂端極點(diǎn)為0°、底圓為90°進(jìn)行標(biāo)記的。在實(shí)驗(yàn)機(jī)箱I上安裝有電源插座16和電源開關(guān)15，在上箱面設(shè)置有與半球形透光殼體8內(nèi)底圓相適配的圓臺定位結(jié)構(gòu)14,安裝時(shí),將半球形透光殼體8的底圓卡裝于實(shí)驗(yàn)機(jī)箱I上箱面的圓臺定位結(jié)構(gòu)14位置，再將圓弧形導(dǎo)軌2頂部設(shè)置的定位柱6插配于半球形透光殼體8頂端極孔內(nèi)具有很好的定位作用，圓弧形導(dǎo)軌2是用螺釘安裝于實(shí)驗(yàn)機(jī)箱I上箱面并與半球形透光殼體8形成滑移夾筆座3的同心圓弧結(jié)構(gòu)。將平面鏡11固定配裝于實(shí)驗(yàn)機(jī)箱I上箱面并位于半球形透光殼體8的球心位置，所述的霧化發(fā)生器12是固定安裝于實(shí)驗(yàn)機(jī)箱I內(nèi)，再將出霧管10穿過實(shí)驗(yàn)機(jī)箱I上箱板伸入半球形透光殼體8內(nèi)即可。它是按如下方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的:首先將市電插頭插入電源插座16，打開電源開關(guān)15使霧化發(fā)生器12通電工作，由出霧管10將霧化發(fā)生器12產(chǎn)生的煙霧導(dǎo)入彌漫于半球形透光殼體8內(nèi)。打開激光筆5的激光開關(guān)4后即可發(fā)射出激光束光線，實(shí)驗(yàn)老師用手推動夾筆座3沿圓弧形導(dǎo)軌2滑移或者將其停留于圓弧形導(dǎo)軌2上任意位置時(shí)，激光筆5射出的光線都是對準(zhǔn)半球形透光殼體8球心位置的。例如:激光筆5發(fā)射的光線從60°緯度標(biāo)識線的位置射入半球形透光殼體8后，這束“入射光線9”在半球形透光殼體8內(nèi)的空氣介質(zhì)中是沿直線行進(jìn)的，當(dāng)“入射光線9”行進(jìn)至位于半球形透光殼體8球心位置的平面鏡11時(shí)，我們會清晰地看到:有一部分光線被平面鏡11反射回空氣介質(zhì)中即形成“反射光線13”，這束“反射光線13”行進(jìn)至半球形透光殼體8壁面的位置也恰好是60°緯度標(biāo)識線的位置。老師還可將夾筆座3沿著圓弧形導(dǎo)軌2滑移至30°緯度標(biāo)識線位置或其其它位置進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)，我們都可從半球形透光殼體8上刻制的緯度標(biāo)識線7直接讀出“入射角α ”和“反射角β ”數(shù)值，將其進(jìn)行逐一對比后，即可驗(yàn)證得出:“反射角β ”與“入射角α ”相等的結(jié)論。至此，即可完美地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型清晰演示“光的反射”現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證“光的反射定律”的發(fā)明目的。
【權(quán)利要求】
1.一種光的反射定律實(shí)驗(yàn)儀，它包括實(shí)驗(yàn)機(jī)箱(I)、平面鏡(11)和配裝于夾筆座(3)的激光筆(5)，其特征在于:在實(shí)驗(yàn)機(jī)箱(I)上安裝有圓弧形導(dǎo)軌(2)和刻制有一組緯度標(biāo)識線(7)的半球形透光殼體(8)，所述的平面鏡(11)配裝于半球形透光殼體(8)的球心位置，夾筆座(3)滑配于圓弧形導(dǎo)軌(2)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述光的反射定律實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于:在實(shí)驗(yàn)機(jī)箱(I)內(nèi)配裝有霧化發(fā)生器(12)，霧化發(fā)生器(12)的出霧管(10)伸入半球形透光殼體(8)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述光的反射定律實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于:在圓弧形導(dǎo)軌(2)頂部設(shè)置有與半球形透光殼體(8 )極孔相適配的定位柱(6 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述光的反射定律實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于:在實(shí)驗(yàn)機(jī)箱(I)上箱面設(shè)置有與半球形透光殼體(8)底圓相適配的圓臺定位結(jié)構(gòu)(14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述光的反射定律實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于:在圓弧形導(dǎo)軌(2)上設(shè)置有滑槽(17)，所述的夾筆座(3)滑配于圓弧形導(dǎo)軌(2)的滑槽(17)內(nèi)。
【文檔編號】G09B23/22GK204010468SQ201420402025
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】何光普, 汪志剛, 李健, 曹進(jìn), 任城立 申請人:樂山師范學(xué)院