CN209822111U - 一种多功能光学实验演示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能光学实验演示器，包括箱体(1)，安装在箱体(1)内的光源移动装置，安装在箱体(1)内且与光源移动装置平行的成像移动装置；所述箱体(1)包括底板，设置在底板上的后面板，分别通过连接装置可拆卸式安装在底板上的右面板、左面板和正面板，以及与后面板铰接的顶板。本实用新型较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本实用新型设计有多种实验面板，可以完成初中光学大部分实验，弥补已有器材的不足，功能性强大，综合性强，且取材容易，安全性高，方便实用。

Description

一种多功能光学实验演示器

技术领域

本实用新型涉及教育领域，具体提供一种多功能光学实验演示器。

背景技术

在物理教学实践中，教材中大部分的演示实验因缺乏相应的实验器材，导致无法操作，比如教材中的“小孔成像”实验、“近视眼、远视眼的形成与矫正”实验、“物体的颜色”实验；同时，教材展示的其他实验，也因存在某些方面的不足，导致现象不明显，操作不方便。现阶段，教师均受教具的限制，因而便出现了从演示实验变成了讲实验、画实验的情况，失去了演示实验的价值。由于光学知识的抽象性，在缺乏演示实验的情况下，学生在学习该部分的知识点时便会效率低下，进而淡化探究欲望，从而整个课堂失去了活力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种多功能光学实验演示器。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种多功能光学实验演示器，包括箱体，安装在箱体内的光源移动装置，安装在箱体内且与光源移动装置平行的成像移动装置；所述箱体包括底板，设置在底板上的后面板，分别通过连接装置可拆卸式安装在底板上的右面板、左面板和正面板，以及与后面板铰接的顶板。

进一步的，所述连接装置包括分别设置在底板四个角上且具有滑槽的四根支架；所述左面板通过左侧两根支架的滑槽活动安装在箱体的左面，所述右面板通过右侧两根支架的滑槽活动安装在箱体的右面，所述后面板固定在后端两根支架上，所述正面板通过前端两根支架的滑槽活动安装在箱体的正面，所述顶板通过铰接安装于后面板。

进一步的，所述光源移动装置包括设置在底板上的光源移动滑轨，安装在光源移动滑轨内的光源移动滑片，设置在光源移动滑片的右端的光源固定架；所述光源移动滑片上设置有刻度。

进一步的，所述成像移动装置包括设置在底板上且平行于光源移动滑轨的两根成像移动滑轨，分别安装在两根成像移动滑轨内的成像移动滑片，连接在两个成像移动滑片之间的光屏卡槽，以及安装在成像移动滑片另一端的光源固定架；所述成像移动滑片和成像移动滑轨上均设置有刻度。

进一步的，所述左面板为黑色辅板或不透明彩色板。

进一步的，所述正面板为黑色主板、透明彩色板或角度板。

进一步的，所述透明彩色板包括设置有卡孔的面板，安装在面板正面上的圆盘，所述圆盘上对称设置有四块透明彩色镜片，圆盘转动时，四块透明彩色镜片均可与面板上的卡孔重叠；所述角度板中部设置有上下两个对称的半圆形量角刻度，所述两个半圆形量角刻度均设有一个扇形开口，所述两个扇形开口均设有一块与扇形开口大小相同且能翻折的扇形折块。

进一步的，所述右面板为下端均设置有三个分别与光源移动滑轨和两个成像移动滑轨相对应的通孔的黑色卡板、透明卡板、透镜卡板或多孔卡板。

进一步的，所述透镜卡板开设有通孔，且通孔内安装有透镜卡夹；所述多孔卡板包括设置有通孔的承载板，安装在承载板上的转盘；设置在转盘上且转盘转动时可与通孔重叠的多个小孔。

进一步的，所述多功能光学实验演示器还包括卡入光屏卡槽内的光屏，所述光屏为白光屏或半透明光屏。

本实用新型较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

1.本实用新型设计有多种实验面板，可以完成初中光学大部分实验，弥补已有器材的不足，功能性强大，综合性强，且取材容易，安全性高，方便实用。

2.箱内设计的滑轨可以伸缩，通过拉动它来改变物体和光屏的位置，便于同时调节物距、像距，且可根据滑轨上的刻度尺读出物距、像距，操作极为方便。

3.箱体内部可吸附三线平行光源、凸透镜、凹透镜、彩色光源等器材，方便演示光的直线传播和透镜对光的作用实验，现象明显。

附图说明

图1为功能光学实验演示器的结构图；

图2为功能光学实验演示器的左视图；

图3为透明彩色板的结构图；

图4为角度板的正视图；

图5为角度板的后视图；

图6为透镜卡板的结构图；

图7为多孔卡板的结构图；

其中：1-箱体，2-支架，3-光源移动滑轨，4-光源移动滑片，5-成像移动滑轨，6-成像移动滑片，7-光屏卡槽，8-透明彩色板，9-角度板，10-卡孔，11-圆盘，12-透明彩色镜片，13-扇形开口，14-扇形折块，15-透镜卡板，16-多孔卡板， 17-透镜卡架。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式并不限于此。

实施例

如图1、图2所示，一种多功能光学实验演示器，包括箱体1，安装在箱体 1内的光源移动装置，安装在箱体1内且与光源移动装置平行的成像移动装置；所述箱体1包括底板，设置在底板上的后面板，分别通过连接装置可拆卸式安装在底板上的右面板、左面板和正面板，以及与后面板铰接的顶板。

具体的，所述该多功能光学实验演示器包括可以固定光源的移动装置，使得光源可以在箱体1内平稳移动；该多功能光学实验演示器还设置有与光源移动装置平行的可承载多种实验用具的成像移动装置，使得成像设备也可在本箱体1内平稳移动，进一步的，所述箱体的底板上设置有连接装置，所述右面板、左面板以及正面板均为可拆卸实验面板，在进行实验时可按照多种实验需求拆卸或安装各种类型的实验面板。

作为一种优化方案，所述连接装置包括分别设置在底板四个角上且具有滑槽的四根支架2；所述左面板通过左侧两根支架2的滑槽活动安装在箱体的左面，所述右面板通过右侧两根支架2的滑槽活动安装在箱体1的右面，所述后面板固定在后端两根支架2上，所述正面板通过前端两根支架2的滑槽活动安装在箱体1的正面，所述顶板通过铰接安装于后面板。

具体的，此优化为箱体1的具体结构的规划方案，四个支架2可以通过螺栓连接、强力胶粘贴等多种固定连接方式固定在底板上，在此本领域技术人员可按自己需求选用任意固定连接方式，在此不再限定，本实施例中，四个支架2 通过强力胶粘贴固定在底板上。

进一步的，作为一种优化，该箱体1的后面板上覆盖或粘贴有可吸附磁铁的材质，本实施例中选用薄铁纸皮，通过此方案，可使得后部面板可吸附三线平行光源、凸透镜、凹透镜、彩色光源等器材，方便演示光的直线传播和透镜对光的作用实验。

进一步的，作为一种优化，该箱体1内部设置为黑色，该方案可进一步加强实验效果，使得实验现象更加明显。

作为一种优化方案，所述光源移动装置包括设置在底板上的光源移动滑轨 3，安装在光源移动滑轨3内的光源移动滑片4，设置在光源移动滑片4的右端的光源固定架；所述光源移动滑片4上设置有刻度

具体的，此方案进一步详细的规划了光源移动装置的具体结构，其中，光源固定架起到固定光源的作用；进一步的，所述光源固定架通过螺丝与螺母的螺纹连接方式安装在光源移动滑片3的右端，且光源固定架可通过该螺纹连接以螺丝为中心进行左右旋转，使得固定在光源固定架上的光源进行左右方向上的移动，满足各种光学实验需求；进一步的，在光源移动滑片3上设置有刻度，方面在做试验时对距离数据的读取；所述光源固定架为一个设置在平台的空心圆台，且圆台侧面设置有高度调节螺栓，蜡烛等光源可***该圆台固定。

作为一种优化方案，所述成像移动装置包括设置在底板上且平行于光源移动滑轨3的两根成像移动滑轨5，分别安装在两根成像移动滑轨5内的成像移动滑片6，连接在两个成像移动滑片6之间的光屏卡槽7，以及安装在成像移动滑片6另一端的光源固定架；所述成像移动滑片6和成像移动滑轨5上均设置有刻度。

进一步的，此方案进一步详细的规划了成像移动装置的具体结构，为了便于操作对照实验，由此便在成像移动滑片6的一端安装与光源移动装置中相同的光源固定架，进一步的所述光源固定架安装在移动滑片6的右端，所述光屏卡槽7固定在两个移动滑片6的左端，本实施例中所述光屏卡槽7可通过强力胶粘贴固定于两个移动滑片6上，在此其固定方式不做限定；其中，光屏卡槽7 用于支撑多种实验用的光屏，通过光屏卡槽7安装在成像移动滑片6左端的设定，使得安装在光屏卡槽7上的光屏可通过成像移动滑片6进行平稳滑动；此外，在成像移动滑片6以及成像移动滑轨5上均设置有刻度，由此可根据多处刻度调节并记录物距、像距。

作为一种优化方案，所述左面板为黑色辅板或不透明彩色板。

具体的，所述黑色辅板以及不透明彩色板均为矩形卡板，其中，黑色辅板为两面均为黑色的不透明卡板，作为一种改善，为箱体1内提供黑色光学实验环境，使实验中的光学实验现象更加明显，主要起到辅助作用；所述的不透明彩色板为一个两面均有多种艳丽颜色的不透明卡板，用于“物体的色彩”实验。

进一步的，所述正面板为黑色主板、透明彩色板8或角度板9。

作为一种优化方案，正面板可以为黑色主板、透明彩色板8或角度板9；其中黑色主板为黑色的且覆盖或粘贴有可吸附磁铁的材质的矩形卡板，本实施例中选用薄铁纸皮，在此其材质不做限定；所述黑色主板安装在箱体1的正面，用于“光的直线传播规律”实验中，与常规设备相比，使用时可提供一种稳定垂直的并便于直观观察的实验环境；透明彩色板8用于“物体的颜色”中，是该实验必不可少的器材；角度板9用于“光的反射规律”以及“光的折射规律”实验中，通过安装角度板9于箱体1的正面，相对于传统实验手段，其实验现象更直观。

作为一种优化方案，如图3所示，所述透明彩色板8包括设置有卡孔10的面板，安装在面板正面上的圆盘11，所述圆盘11上对称设置有四块透明彩色镜片12，圆盘转动时，四块透明彩色镜片12均可与面板上的卡孔10重叠；如图4、5所示，所述角度板9中部设置有上下两个对称的半圆形量角刻度，所述两个半圆形量角刻度均设有一个扇形开口13，所述两个扇形开口13均设有一块与扇形开口13大小相同且能翻折的扇形折块14。

具体的，本实施例中透明彩色板上的圆盘11可通过螺丝等连接方式安装在其面板上，其圆盘11固定方式在此并不限定，其四块透明彩色镜片12通过强力胶粘贴固定在圆盘11内；所述角度板9除去两个半圆形量角刻度外均为黑色且覆盖或粘贴有可吸附磁铁的材质，本实施例中选用薄铁纸皮，在此其材质不做限定，此外所述两个扇形折块14的竖直边的后表面通过铰接或胶带粘贴等连接方式固定在对应的扇形开口13处，所述扇形折块13可依靠该活动连接方式进行折叠，在本实施例中选用胶带粘贴的固定方式，在此并不做具体限定。

作为一种优化方案，所述右面板为下端均设置有三个分别与光源移动滑轨3 和两个成像移动滑轨4相对应的通孔的黑色卡板、透明卡板、透镜卡板15或多孔卡板16。

具体的，因为设置在箱体1内的光源移动滑片3以及成像移动滑片5，所以安装于箱体1右侧的板子均设置有对应滑片的三个通孔；所述黑色卡板为两面为黑色的卡板，为箱体1内部提供黑色光学实验环境；所述透明卡板为透明镜片，用于“平面镜成像的特点”实验；所述透镜卡板15用于“凸透镜成像的规律”以及“模拟近视眼、远视眼的形成及矫正”实验；所述多孔卡板16用于“小孔成像的特点”实验。

作为一种优化方案，所述透镜卡板15开设有通孔，且通孔内安装有透镜卡夹17；所述多孔卡板16包括设置有通孔的承载板，安装在承载板上的转盘；设置在转盘上且转盘转动时可与通孔重叠的多个小孔。

具体的，所述透镜卡板9的结构如图6所示，多孔卡板10的结构如图7所示；具体的，本实施例中，透镜卡板15的通孔设置在其中部且透镜卡架17通过强力胶粘贴的方式固定在通孔内；进一步，本实施例中，所述多孔卡板16中的转盘通过螺栓螺母配合固定在承载板上，转盘上设置有五个小孔，分别为：一个边长为3mm的等边三角形孔，一个半径为3mm的圆形孔，一个边长为3mm 的正方形孔，一个边长为9mm的等边三角形孔，一个直径为9mm的圆形孔；所述的透镜卡架17为一个载镜片，所述载镜片上设有卡镜槽以及卡片，在眼镜领域为常见的技术手段，在此并不做过多的限定。

作为一种优化方案，所述多功能光学实验演示器还包括可卡入光屏卡槽7 内的光屏，所述光屏为白光屏或半透明光屏。

具体的，进一步补充本多功能光学实验演示器卡入光屏卡槽7内的实验中所需要的光屏，所述白光屏为常见物理光学实验用品，为白色的光屏，在此用于“平面镜成像的特点”实验，所述半透明光屏为半透明的光屏，在此用于“模拟近视眼、远视眼的形成及矫正”实验。

该多功能光学实验演示器的在不同实验中的具体操作分别为：

1.在“光的直线传播规律”实验中，打开顶板，在箱体1的左侧***黑色辅板，在箱体右侧***黑色卡板，不卡入正面板，为箱体1内部提供黑色便于观察的实验环境，继而在箱体1后部面板上安放磁吸式三线光源，打开一束激光，关闭顶板观察光路；

2.在“小孔成像的特点”实验中：(1)打开顶板，在右面板选用多孔卡板 16，箱体1内卡入半透明光屏，左面板选用黑色辅板，不卡入正面板，再关闭顶板；(2)拉出箱体1内光源移动滑片3，将光源放在光源固定架上；(3)旋转多孔卡板16的转盘，使小圆形小孔置于通孔，观察对应光屏上像的特点；(4) 通过多次拉动光源移动滑片4以及成像移动滑片6，改变物距和像距，探究小孔成像特点；(5)转动多孔卡板16的转盘，分别使用方形、三角形以及大小不一的小孔重复上述步骤，观察现象，得出小孔成像和孔的形状、小孔的大小的关系。

3.在“光的反射规律”实验中：(1)打开顶板，正面板选用角度板9，并放上磁吸式光源和反射镜，左面以及右面不安装实验板子；(2)让光源的光从板右侧沿着不同角度射到反射镜上，观察反射光；(3)让光源的光再从板上左侧沿着不同角度射到反射镜上，观察反射光；(4)把角度板8上的扇形折块14 向后折叠，观察能否在扇形开口13上看到反射光；(5)安装另一个光源，让另一个光源的光从板上沿着反射光的方向射入，观察现象。

4.在“光的折射规律”实验中：(1)打开顶板，正面板选用角度板9，左面以及右面不安装实验板子，角度板9上放上磁吸式光源和折射镜；(2)让光源的光从角度板9右侧沿着不同角度射到折射镜上，观察折射光；(3)让光源的光再从板上左侧沿着不同角度射到折射镜上，观察折射光；(4)把角度板9 上扇形折块14向后折叠，观察能否在开口板上看到反射光；(5)让另一光源的光从板上沿着折射光的方向射入，观察现象。

5.在“平面镜成像的特点”实验中：(1)打开顶板，右面板选用透明卡板，左面板选用黑色辅板，正面不卡入实验板，拉出光源移动滑片4，并在光源固定架上安装一根点燃的蜡烛；(2)拿另一根同规格未点燃的蜡烛在透明卡板的另一侧移动，让它和蜡烛的像重合，观察图像和物体的大小，并根据刻度读出像距、物距；(3)移动点燃蜡烛到成像移动滑片6上的光源固定架上，重复(2) 步骤；(4)在箱体1的光屏卡槽7里卡入白光屏，移动成像移动滑片6，观察光屏上能否承接像，探究像的虚实，得出结论。

6.在“透镜对光的作用”实验中：(1)打开顶板，左面板选用黑色辅板，右面板选用黑色卡板，为箱体1内部提供黑色便于观察的实验环境，正面不卡入实验面板，继而在箱体1后部面板上放上磁吸式三线光源和凸透镜，打开光源，使光垂直射向凸透镜，关闭顶板，观察透镜对平行光的作用；(2)把凸透镜换成凹透镜，重复上述步骤，对比观察现象。

7.在“凸透镜成像的规律”实验中：(1)打开顶板，右面板选用透镜卡板 15，左面板选用黑色辅板，正面不卡入板子，在透镜卡架17上卡入f＝10cm的凸透镜，在拖出光源移动滑片4，并在光源移动滑片4上的光源固定架上固定蜡烛，光屏卡槽7内卡入半透明光屏；(2)通过调节蜡烛***光源固定架的深度，使烛焰、透镜、光屏三者中心大致在同一高度；(3)拉动光源移动滑片4，依次改变蜡烛到透镜的距离，移动光屏，找到对应像的位置，观察像的特点，根据刻度读出物距和像距；(4)旋转光源固定架从而左右移动蜡烛，观察像的位置变化，总结规律。

8.在“模拟近视眼、远视眼的形成及矫正”实验中：(1)打开顶板，右面板选用透镜卡板15，左面以及正面不卡入板子，透镜卡架17内卡入f＝12.5cm 的凸透镜，在光源移动滑片3上的光源固定架上固定光源F，光屏卡槽7内卡入半透明光屏，并移动光源与光屏，使在光屏上成一个清晰倒立缩小的实像，模拟正常眼；(2)用f＝9cm的凸透镜替换f＝12.5cm的凸透镜，观察光屏上像的变化，模拟近视眼；(3)在凸透镜前面分别加上相同度数的凸透镜和凹透镜，对比观察像的变化，探究近视眼的矫正；(4)把f＝12.5cm的凸透镜卡入透镜卡板15，移动光源，调节光屏，使光屏上形成一个清晰的倒立缩小实像，模拟正常眼睛，再用f＝14.3cm的凸透镜替换，观察光屏上像的变化，模拟远视眼；(5) 在凸透镜前面卡入相同度数的凸透镜和凹透镜，对比观察像的变化，探究远视眼的矫正。

9.在“物体的颜色”实验中：(1)打开顶板，左面板选用不透明彩色板，箱体1的右面以及正面不卡入实验面板，依次用白光、蓝光、绿光、红光等光源照射，对比观察彩色板上颜色情况，探究物体的颜色；(2)打开顶板，正面板选用透明彩色板8，旋转圆盘11，使不同的透明彩色镜片12对准板上卡孔10，在外面打开白光，使光对准通光孔射入箱内，观察进入箱内的光的颜色，探究透明物体的颜色。

如上所述，便可很好的实施本实用新型。

Claims (10)

1.一种多功能光学实验演示器，其特征在于，包括箱体(1)，安装在箱体(1)内的光源移动装置，安装在箱体(1)内且与光源移动装置平行的成像移动装置；所述箱体(1)包括底板，设置在底板上的后面板，分别通过连接装置可拆卸式安装在底板上的右面板、左面板和正面板，以及与后面板铰接的顶板。

2.根据权利要求1所述的一种多功能光学实验演示器，其特征在于，所述连接装置包括分别设置在底板四个角上且具有滑槽的四根支架(2)；所述左面板通过左侧两根支架(2)的滑槽活动安装在箱体(1)的左面，所述右面板通过右侧两根支架(2)的滑槽活动安装在箱体(1)的右面，所述后面板固定在后端两根支架上，所述正面板通过前端两根支架(2)的滑槽活动安装在箱体(1)的正面，所述顶板通过铰接安装于后面板。

3.根据权利要求2所述的一种多功能光学实验演示器，其特征在于，所述光源移动装置包括设置在底板上的光源移动滑轨(3)，安装在光源移动滑轨(3)内的光源移动滑片(4)，设置在光源移动滑片(4)的右端的光源固定架；所述光源移动滑片(4)上设置有刻度。

4.根据权利要求3所述的一种多功能光学实验演示器，其特征在于，所述成像移动装置包括设置在底板上且平行于光源移动滑轨(3)的两根成像移动滑轨(5)，分别安装在两根成像移动滑轨(5)内的成像移动滑片(6)，连接在两个成像移动滑片(6)之间的光屏卡槽(7)，以及安装在成像移动滑片(6)另一端的光源固定架；所述成像移动滑片(6)和成像移动滑轨(5)上均设置有刻度。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种多功能光学实验演示器，其特征在于，所述左面板为黑色辅板或不透明彩色板。

6.根据权利要求1～4任一项所述的一种多功能光学实验演示器，其特征在于，所述正面板为黑色主板、透明彩色板(8)或角度板(9)。

7.根据权利要求6所述的一种多功能光学实验演示器，其特征在于，所述透明彩色板(8)包括设置有卡孔(10)的面板，安装在面板正面上的圆盘(11)，所述圆盘(11)上对称设置有四块透明彩色镜片(12)，圆盘转动时，四块透明彩色镜片(12)均可与面板上的卡孔(10)重叠；所述角度板(9)中部设置有上下两个对称的半圆形量角刻度，所述两个半圆形量角刻度均设有一个扇形开口(13)，所述两个扇形开口(13)均设有一块与扇形开口(13)大小相同且能翻折的扇形折块(14)。

8.根据权利要求4所述的一种多功能光学实验演示器，其特征在于，所述右面板为下端均设置有三个分别与光源移动滑轨(3)和两个成像移动滑轨(5)相对应的通孔的黑色卡板、透明卡板、透镜卡板(15)或多孔卡板(16)。

9.根据权利要求8所述的一种多功能光学实验演示器，其特征在于，所述透镜卡板(15)开设有通孔，且通孔内安装有透镜卡夹(17)；所述多孔卡板(16)包括设置有通孔的承载板，安装在承载板上的转盘；设置在转盘上且转盘转动时可与通孔重叠的多个小孔。

10.根据权利要求5所述的一种多功能光学实验演示器，其特征在于，所述多功能光学实验演示器还包括卡入光屏卡槽(7)内的光屏，所述光屏为白光屏或半透明光屏。