專(zhuān)利名稱：自動(dòng)成像器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種能對(duì)物體免調(diào)焦地成像的裝置，尤其是能對(duì)物距連續(xù)變化的物體成實(shí)像，所成實(shí)像的大小可連續(xù)變化。
目前，中學(xué)教學(xué)所用成像的儀器是一個(gè)上面標(biāo)有刻度的單一軌道，將物體、鏡頭、像屏在上面依次排放，用手調(diào)節(jié)物體或像屏到鏡頭的距離，使物體的實(shí)像清晰地成在像屏上，但是，當(dāng)物體的位置改變時(shí)，為采到實(shí)像，必須重復(fù)調(diào)節(jié)工作，若使用以上所說(shuō)的調(diào)焦方式，當(dāng)物距連續(xù)變化時(shí)，則無(wú)法用像屏采到運(yùn)動(dòng)的實(shí)像。
本實(shí)用新型的目的是提供一種自動(dòng)成像裝置，它可對(duì)物距連續(xù)變化的物體成實(shí)像，所成實(shí)像的大小可連續(xù)變化。該儀器有助于對(duì)學(xué)生實(shí)施素質(zhì)教育。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型是根據(jù)平面幾何定理“一條直線繞一定角平分線上一定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，該直線與該角兩邊的兩個(gè)交點(diǎn)到該角頂點(diǎn)的兩個(gè)距離的倒數(shù)和為定值”，即


圖1中1/HE+1/BE＝2COSθ/EL和光學(xué)成像公式1/V+1/U＝1/f而制成的。
本實(shí)用新型由成一定角的軌道[9]、軌道[16]和位于兩軌道交角的平分線上的支架[1]以及連接軌道和支架的連桿[2]、[17]組成。并且連桿[2]和連桿[17]分別到軌道[9]和軌道[16]的距離相等。這樣軌道[9]、軌道[16]、支架[1]、連桿[2]、連桿[17]則組成了菱形剛性框架。另外控制桿[3]通過(guò)銷(xiāo)[4]、[14]、[18]分別與軌道[9]、軌道[16]和支架[1]成活動(dòng)連接?？刂茥U可繞銷(xiāo)[18]轉(zhuǎn)動(dòng)。銷(xiāo)[4]、[14]可在控制桿[3]長(zhǎng)槽內(nèi)滑動(dòng)(圖2)。軌道[9]、[16]上設(shè)有滑板[8]、[15]，滑板[8]、[15]和銷(xiāo)[4]、[14]為死連接。滑板[8]、[15]和控制桿[3]三者可以實(shí)現(xiàn)控制桿自由轉(zhuǎn)動(dòng)和兩滑板在軌道上做協(xié)調(diào)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
為了實(shí)現(xiàn)凸透鏡的自動(dòng)成像，在滑板[8]上放置物體[5]，在滑板[15]上放置像屏[13]，在軌道[9]上設(shè)置凸透鏡，在角的頂點(diǎn)設(shè)置平面鏡[11]。用一根繩子[7]通過(guò)動(dòng)滑輪[6]和定滑輪[12]將滑板[8]和滑板[15]連在一起，當(dāng)拉動(dòng)動(dòng)滑輪[6]在控制桿[3]的監(jiān)控下，滑板[8]和滑板[15]便做協(xié)調(diào)的運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)可以保證像屏[13]與物體實(shí)像的移動(dòng)情況相一致，從而在像屏上能夠持續(xù)地得到大小連續(xù)變化的物像。
若將凹面鏡放在平面鏡[11]的位置，物體、像屏分別置于銷(xiāo)[4]、[14]上，則可實(shí)現(xiàn)凹面鏡的自動(dòng)成像。
如果將軌道拆開(kāi)，單個(gè)軌道也具備手工調(diào)節(jié)物體成像的功能。
將帶格子的像屏和印有圓點(diǎn)的圖紙分別與像屏或物體并列于該機(jī)構(gòu)上，可通過(guò)觀察圓點(diǎn)被放大的倍數(shù)來(lái)了解物體被放大或縮小的倍數(shù)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)由于采取以上方案，物體和像屏無(wú)論在靜止態(tài)或運(yùn)動(dòng)中，都能正好處在能夠成像的位置上。避免了重復(fù)的調(diào)焦工作。它的一條軌道就可代替老式裝置來(lái)完成原有教學(xué)內(nèi)容。又能以其“知識(shí)性、趣味性、創(chuàng)造性”來(lái)激發(fā)出學(xué)生的求知欲和創(chuàng)造力。另外也提供了一種連續(xù)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡放大率的手段。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述
圖1為本實(shí)用新型的原理示意圖；圖2為本實(shí)用新型的俯視圖；圖3是圖2的A-A剖視圖；圖4是圖2的B-B剖視圖；圖5是B-B剖視圖的C-C剖視圖。
編號(hào)說(shuō)明1-支架 2-連桿 3-控制桿 4-銷(xiāo)5-物體、圓點(diǎn)圖紙或像屏 6-動(dòng)滑輪 7-繩子 8-滑板 9-軌道 10-凸透鏡 11-平面鏡 12-動(dòng)滑輪13-像屏、帶格像屏或圓點(diǎn) 14-銷(xiāo) 15-滑板 16-軌道 17-連桿 18-銷(xiāo) 19-銷(xiāo)板 20-托板 21-托板 22-滑輪支柱 23-螺釘 24-螺釘在
圖1中，∠BEH為一定角，L為∠BEH平分線EK上一定點(diǎn)，直線HB可繞L點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。直線HB與∠BEH的兩邊分別相交于H、B，可以證明在直線HB以L為旋轉(zhuǎn)中心而轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，它截定角∠BEH的兩邊所得長(zhǎng)度變化的線段HE、BE在長(zhǎng)度上始終滿足1/HE+1/BE＝2COSθ/EL，即幾何定理“一條直線繞角平分線上一定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，該直線與該角兩邊的兩個(gè)交點(diǎn)到該角頂點(diǎn)的兩個(gè)距離的倒數(shù)和為定值?！奔?/HE+1/BE＝2COSθ/EL。
在圖2中，本實(shí)用新型由成一定角的帶有刻度的軌道[9]、軌道[16]和位于兩軌道中心線上的支架[1]以及連桿[2]、[17]控制桿[3]組成，形成一菱形剛性框架。用來(lái)成像的物體[5]通過(guò)托板[20]連接在滑板[8]上，凸透鏡通過(guò)托板[21]設(shè)在軌道[9]上，象屏[13]用帶螺紋的支柱安置在滑板[15]上的托板上，平面鏡[11]通過(guò)一支柱固定于框架的頂點(diǎn)上。繩子[7]的兩端分別系在滑板[8]和滑板[15]上，繩子中間跨在定滑輪[12]和動(dòng)滑輪[6]上。定滑輪通過(guò)支柱[22]固定在支架的底座上。
為了使滑板[8]和滑板[15]在軌道[9]和軌道[16]上自由往復(fù)運(yùn)行，在圖3中，T形滑板[8]與軌道[9]的凹槽為動(dòng)配合，用螺絲連接在滑板[8]上的圓柱銷(xiāo)[4]在控制桿[3]長(zhǎng)孔內(nèi)滑動(dòng)。軌道[16]和軌道[9]結(jié)構(gòu)相同。鎖板[19]卡在作為支架的軌道[1]上，(如圖5)，鎖板[19]在螺釘[23]松開(kāi)時(shí)可沿軌道[1]滑動(dòng)，螺釘[23]把鎖板[19]可以隨時(shí)固定于軌道[1]上。鎖板上方的圓柱銷(xiāo)[18]與控制桿[3]上的孔為滑動(dòng)連接，控制桿[3]可繞圓柱銷(xiāo)[18]自由轉(zhuǎn)動(dòng)。螺釘[24]將軌道[9]、軌道[16]和支架[1]固定在一起。
要想實(shí)現(xiàn)某凸透鏡的自動(dòng)成像，必須事先確定圓柱銷(xiāo)[18]適合該透鏡成像的確切位置。方法是先把像屏、平面鏡、凸透鏡、物體按圖2所示安置妥當(dāng)，這時(shí)像屏上現(xiàn)示的若是模糊不清的圖像，就松開(kāi)螺釘[23]一手固定滑板[8]，另一只手移動(dòng)滑板[15]，這時(shí)控制桿必定帶動(dòng)圓柱銷(xiāo)[18]在軌道[1]上滑動(dòng)。當(dāng)像屏上呈現(xiàn)的物像最清晰時(shí)，上緊螺釘[23]將圓柱銷(xiāo)[18]固定下來(lái)，于是就找到了適合當(dāng)前凸透鏡自動(dòng)成像的圓柱銷(xiāo)[18]的確切位置。
操作時(shí)，按照?qǐng)D2所示，用手拉動(dòng)動(dòng)滑輪[6]的手柄，繩子[7]拉動(dòng)滑板[8]和滑板[15]一起運(yùn)動(dòng)。軌道上面的物體[5]和像屏[13]在控制桿的監(jiān)控下移動(dòng)，這時(shí)像屏[13]上便呈現(xiàn)出大小連續(xù)變化的實(shí)像。
由于軌道上刻有刻度，可隨時(shí)讀出物距和像距，用以驗(yàn)證成像公式1/u+1/v＝1/f或計(jì)算放大倍數(shù)。
為了了解物像被放大或縮小的倍數(shù)，特制作帶格像屏，像屏上印有間距為1mm的平行線束，按順序?yàn)槊織l線編上序號(hào)；另制一圖樣，圖上印有直徑為1mm的圓點(diǎn)。將印有圓點(diǎn)的圖和印有平行線束的像屏分別與像屏、物體并列安置。與圓點(diǎn)像相切的兩條線的序號(hào)之差就是圓點(diǎn)的像被放大的倍數(shù)，也就等于物體被縮小的倍數(shù)。將像屏和物體位置對(duì)調(diào)所讀序號(hào)之差就是物體被放大的倍數(shù)。
在距像屏或帶格屏的適當(dāng)距離處還可安置一短焦目鏡，以有利于看清切線的編號(hào)或演示“‘放大倍數(shù)連續(xù)可調(diào)顯微鏡’的原理”。
權(quán)利要求1.一種設(shè)有帶有刻度的直線軌道、物體、透鏡、像屏的自動(dòng)成像器，其特征是由成一定角的軌道[9]、軌道[16]和位于兩軌道交角的平分線上的支架[1]以及連接軌道和支架的連桿[2]、[17]組成，兩軌道和兩連桿組成一剛性框架，控制桿[3]與兩軌道[9]、[16]、支架[1]為活動(dòng)連接，控制桿[3]可圍繞圓柱銷(xiāo)[18]旋轉(zhuǎn)，而滑板[8]、滑板[15]分別沿軌道[9]和軌道[6]做協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)成像器，其特征是在軌道[9]、[16]上分別放置物體[5]、凸透鏡[10]和像屏[13]，在角的頂點(diǎn)放置平面鏡[11]，將帶格像屏和圓點(diǎn)圖分別與物體[5]、像屏[13]并列放置；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)成像器，其特征是用一根繩子[7]或柔性物體通過(guò)定滑輪[12]和動(dòng)滑輪[6]將滑板[8]和滑板[15]連在一起，拉動(dòng)動(dòng)滑輪，在控制桿[3]的控制下，滑板(8)和滑板(15)做協(xié)調(diào)連續(xù)運(yùn)動(dòng)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種能自動(dòng)地對(duì)物體連續(xù)成像的裝置。該裝置由成一定角的兩軌道和位于該角平分線上的支架以及連接軌道和支架的連桿組成。一控制桿可繞支架上一定點(diǎn)旋轉(zhuǎn),兩個(gè)T形滑板可分別沿上述兩軌道滑動(dòng),兩滑板通過(guò)圓柱銷(xiāo)分別與控制桿的長(zhǎng)孔結(jié)合且可滑動(dòng),在兩滑板上可分別運(yùn)載物體和像屏,在角的頂點(diǎn)處安置平面鏡(或凹面鏡)以實(shí)現(xiàn)凸透鏡(或凹面鏡)的自動(dòng)成像。它以“知識(shí)性、趣味性、創(chuàng)造性”服務(wù)于素質(zhì)教育,并且可代替老式裝置演示原有教學(xué)內(nèi)容。
文檔編號(hào)G09B23/22GK2384282SQ9922099
公開(kāi)日2000年6月21日 申請(qǐng)日期1999年5月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月23日
發(fā)明者李珂 申請(qǐng)人:李珂