CN105355126B - 一种光的反射与折射测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及教学用具技术领域，公开了一种光的反射与折射测量装置，包括容纳有第一液体介质的第一半圆形透明介质容器，容纳有第二液体介质的第二半圆形透明介质容器，所述第一半圆形透明介质容器和第二半圆形透明介质容器组成一圆形结构，该圆形结构的外侧还设有可围绕该圆形结构旋转的光源，以及为所述光源供电的供电模块。本发明不仅操作方便、效果明显，而且能较好地演示不同介质对光反射、折射和全反射现象及其规律。

Description

一种光的反射与折射测量装置
技术领域
本发明涉及教学用具技术领域，更具体地说，特别涉及一种光的反射与折射测量装置。
背景技术
光的反射、折射和全反射是中学物理的重要内容，通常演示这些实验时或采用光具盘教学或采用课件教学。然而，这两种方法都存在一定的不足：用传统的光具盘教学，仪器笨重，搬动不便，且有的光路不能清晰地演示出来；采用多媒体课件教学，教师操作较方便，但有些物理现象学生难以真切地体会和感受，只能从虚拟的图像中体会物理概念和规律。因此，为了丰富教学内容，让教学内容的形式多样化，让学生积极地投入学习活动中来，使其不仅学习到书本中的理论知识，而且更好地体验接触实际的乐趣，体验物理实验在生活中的魅力，把抽象的物理概念和规律形象具体化，让学生更好地理解光的一般特性。因此，有必要设计一种演示装置来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光的反射与折射测量装置，该装置不仅操作方便、效果明显，而且能较好地演示不同介质对光反射、折射和全反射现象及其规律。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种光的反射与折射测量装置，包括容纳有第一液体介质的第一半圆形透明介质容器，容纳有第二液体介质的第二半圆形透明介质容器，所述第一半圆形透明介质容器和第二半圆形透明介质容器组成一圆形结构，该圆形结构的外侧还设有可围绕该圆形结构旋转的光源，以及为所述光源供电的供电模块。
优选的，还包括底板、立柱、转动圆盘和固定圆盘，所述立柱安装于底板上，所述转动圆盘可转动的安装于立柱上，所述固定圆盘固定安装于立柱上，该固定圆盘和转动圆盘的轴向相重合，该固定圆盘位于转动圆盘的一侧，所述第一半圆形透明介质容器和第二半圆形透明介质容器安装于固定圆盘上，所述光源安装于转动圆盘上，所述供电模块安装于底板上。
优选的，所述固定圆盘的圆周面上还设有角度刻度值。
优选的，所述光源通过一光源固定板安装于转动圆盘上。
优选的，所述固定圆盘上还设有两个相对的固定卡座，每个所述固定卡座的内侧均设有卡槽，且两个卡槽所组成的面与第一半圆形透明介质容器和第二半圆形透明介质容器的接触面相平行。
优选的，所述第一半圆形透明介质容器和第二半圆形透明介质容器的接触面处还安装有镜片，该镜片的两端卡设于固定卡座的卡槽内。
优选的，所述第一半圆形透明介质容器和第二半圆形透明介质容器所组成的圆形结构由一个透明塑料圆环构成，且该透明塑料圆环的底部通过胶水粘接在固定圆盘的表面，该透明塑料圆环的顶面为塑料密封顶面，该透明塑料圆环的内部通过一透明隔板隔开，以形成相互分隔的第一半圆形透明介质容器和第二半圆形透明介质容器。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用可转动的光源、供电模块和两个半圆形透明介质容器，在两个半圆形透明介质容器内注入不同的液体介质，通过改变光源的入射角度，即可不同入射角下的反射角与折射角，具有操作简单明了、数据读取方便、适用于初中和高中的光学实验课的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述光的反射与折射测量装置的立体图。
图2是本发明所述光的反射与折射测量装置在进行光的折射实验示意图。
图3是本发明所述光的反射与折射测量装置在进行光的反射实验示意图。
图4是本发明所述光的反射与折射测量装置在进行光的全反射实验示意图。
附图标记说明：1、底板，2、立柱，3、转动圆盘，4、固定卡座，5、固定圆盘，6、光源固定板，7、光源，8、第一半圆形透明介质容器，9、透明隔板，10、第二半圆形透明介质容器，11、卡槽，12、镜片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明设计所基于的原理在于，光由一种介质进入另一种介质时会在界面发生折射和反射。当光由光密介质射入光疏介质并且改变光的入射角射角，而且达到一定角度后，折射光线开始慢慢消失而发生全反射，继续增大入射角，反射光线逐渐变亮几乎和入射光一样的亮度，此时根据公式：N＝sini/sinr和N＝1/sinc(其中i、r、c分别是入射角、折射角和临界角)可由圆形量角器读出。
参阅图1所示，本发明提供一种光的反射与折射测量装置，包括容纳有第一液体介质的第一半圆形透明介质容器8，容纳有第二液体介质的第二半圆形透明介质容器10，第一半圆形透明介质容器8和第二半圆形透明介质容器10组成一圆形结构，该圆形结构的外侧还设有可围绕该圆形结构旋转的光源7(可采用红光)，以及为所述光源7供电的供电模块。第一液体介质和第二液体介质采用的密度不同的液体。
具体的，为了更好的实现本发明，其还包括底板1、立柱2、转动圆盘3和固定圆盘5，其中，立柱2安装于底板1上，转动圆盘3可转动的安装于立柱2上，固定圆盘5固定安装于立柱2上，该固定圆盘5和转动圆盘3的轴向相重合，该固定圆盘5位于转动圆盘3的一侧，第一半圆形透明介质容器8和第二半圆形透明介质容器10安装于固定圆盘5上，光源7安装于转动圆盘3上，所述供电模块安装于底板1上。
具体的，为了在实验时能更好的读取数值，本发明在所述固定圆盘5的圆周面上还设有角度刻度值。该角度刻度值与第一半圆形透明介质容器8、第二半圆形透明介质容器10相对应，即刻度是90°～0°～90°的格式(相当于量角器)。
作为优选，所述光源7通过一光源固定板6安装于转动圆盘3上。
为了较好的测试光的反射现象，在第一半圆形透明介质容器8和第二半圆形透明介质容器10的接触面处还安装有镜片12。而在固定圆盘5上还设有两个相对的固定卡座4，每个固定卡座4的内侧均设有卡槽11，且两个卡槽11所组成的面与第一半圆形透明介质容器8和第二半圆形透明介质容器10的接触面相平行，这样即可将镜片12的两端卡设于固定卡座4的卡槽11内，实现了镜片12的安装。
具体的，本发明中的第一半圆形透明介质容器8和第二半圆形透明介质容器10所组成的圆形结构由一个透明塑料圆环构成，且透明塑料圆环的底部通过胶水粘接在固定圆盘5的表面，透明塑料圆环的顶面为塑料密封顶面，该透明塑料圆环的内部通过一透明隔板9隔开，以形成相互分隔且独立密封的第一半圆形透明介质容器8和第二半圆形透明介质容器10。
下面结合图2-图4对本发明的装置实现光的折射、反射、全反射作如下介绍。
参阅图2所示，当光源7从第一半圆形透明介质容器8或第二半圆形透明介质容器10以一定的角度入射，即光线从空气射入第一液体介质或第二液体介质中发生折射，通过光路，可以清晰看出折射角和反射角，然后根据公式：N＝sini/sinr和N＝1/sinc(其中i、r、c分别是入射角、折射角和临界角)可计算出折射率，即可以演示光的折射。
参阅图3所示，在第一半圆形透明介质容器8和第二半圆形透明介质容器10的交界处放一块镜片12，让光以一定的角度入射，光线通过镜片12，然后反射，通过光路，可以清晰看出反射角，即可实现光的反射实验。
参阅图4所示，当光源从第二半圆形透明介质容器10以一定的角度入射，即光线从液体射入空气中发生折射，入射角慢慢增大，增大一定程度，折射光线消失，就会发生全反射。
本发明中调节光源的入射角，可通过转动圆盘3来实现，例如可让光路以20°、30°、40°、50°、60°、70°等射入介质中。
例如在本发明中，第一液体介质采用水、第二液体介质采用盐水，水和盐水的折射率和临界角如下表1所示。
表1
下表2为各种介质的折射率。
表2
介质 折射率
真空 1.0000
空气 1.0003
水 1.3333
盐水 1.5442
酒精 1.3900
冰 1.3090
玻璃 1.5000
本发明的优点在于：1、可实现光的折射、反射、全反射一体化；2、装置易于制作，轻小方便；3、在课堂实验中能够显示清晰的光路，不依赖视频教程，原理易懂；提高学生的积极性，活跃课堂气氛，提高学生的好奇心，从而引导学生进一步地探索问题；4、可任意选两个不同密度的半圆介质容器来做实验。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种光的反射与折射测量装置，其特征在于：包括容纳有第一液体介质的第一半圆形透明介质容器(8)，容纳有第二液体介质的第二半圆形透明介质容器(10)，所述第一半圆形透明介质容器(8)和第二半圆形透明介质容器(10)组成一圆形结构，该圆形结构的外侧还设有可围绕该圆形结构旋转的光源(7)，以及为所述光源(7)供电的供电模块；还包括底板(1)、立柱(2)、转动圆盘(3)和固定圆盘(5)，所述立柱(2)安装于底板(1)上，所述转动圆盘(3)可转动的安装于立柱(2)上，所述固定圆盘(5)固定安装于立柱(2)上，该固定圆盘(5)和转动圆盘(3)的轴向相重合，该固定圆盘(5)位于转动圆盘(3)的一侧，所述第一半圆形透明介质容器(8)和第二半圆形透明介质容器(10)安装于固定圆盘(5)上，所述光源(7)安装于转动圆盘(3)上，所述供电模块安装于底板(1)上；所述固定圆盘(5)上还设有两个相对的固定卡座(4)，每个所述固定卡座(4)的内侧均设有卡槽(11)，且两个卡槽(11)所组成的面与第一半圆形透明介质容器(8)和第二半圆形透明介质容器(10)的接触面相平行；所述第一半圆形透明介质容器(8)和第二半圆形透明介质容器(10)所组成的圆形结构由一个透明塑料圆环构成，且该透明塑料圆环的底部通过胶水粘接在固定圆盘(5)的表面，该透明塑料圆环的顶面为塑料密封顶面，该透明塑料圆环的内部通过一透明隔板(9)隔开，以形成相互分隔的第一半圆形透明介质容器(8)和第二半圆形透明介质容器(10),所述第一半圆形透明介质容器(8)和第二半圆形透明介质容器(10)的接触面处还安装有镜片(12)，该镜片(12)的两端卡设于固定卡座(4)的卡槽(11)内。
2.根据权利要求1所述的光的反射与折射测量装置，其特征在于：所述固定圆盘(5)的圆周面上还设有角度刻度值。
3.根据权利要求1所述的光的反射与折射测量装置，其特征在于：所述光源(7)通过一光源固定板(6)安装于转动圆盘(3)上。
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Assignee: Guangxi Nanning Lang'an Information Technology Co.,Ltd.

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Denomination of invention: A measuring device for reflection and refraction of light

Granted publication date: 20180615

License type: Common License

Record date: 20221229

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