光的折射及全反射实验器制造技术

光的折射及全反射实验器涉及一种中学物理实验教学仪器。由刻度屏１、底盘２、半圆柱形玻璃砖３、支架４、指针５及改进的激光笔６组成，底盘２、支架４、指针５同轴用螺丝７连接，玻璃砖３被固定在支架４上，激光笔６被固定在可以转动的指针５上，刻度屏１与底盘２垂直绞合为半圆盘。在刻度屏１上直接读出入射角、折射角、临界角，据此观察折射、全反射现象，讲解折射相关概念、规律，验证折射定律，求出折射率，经课堂适用，效果不错。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种中学物理实验教学仪器。
技术介绍
通常在演示光的折射及全反射现象时，把半圆形玻璃砖固定在光具盘上，让光线沿着光具盘面入射到玻璃砖平面的圆心处，转动光具盘，理论上就可以看到入射光线和折射光线，再相对法线读出入射角和折射角的大小。但在实际操作中往往会由于光具盘面不是很平整，光线与盘面不一定完全平行，其转动轴与盘面与也不可能绝对垂直，所以要同时看到入射光线和折射光线的径迹是比较困难的，入射角和折射角的测量不仅误差大，而且不能同时读出，实验最好在较暗的地方，实验要求比较高，不易完全做到，使用不方便，一般也只能作说明演示之用，效果不理想。
技术实现思路
为了克服以上的不足，使实验的可视性增强，能同时看到入射光线和折射光线的径迹，入射角和折射角的测量清晰准确，降低实验的环境要求，操作方便，既可供教师讲解演示，也能让学生动手操作，同时成本不高，我制作了“光的折射及全反射实验器”。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是1、仪器(附图说明图1)由刻度屏1、底盘2、半圆柱形玻璃砖3、支架4、指针5及改进的激光笔6组成，作为一个整体使用非常方便，手持即可。刻度屏1、底盘2、支架4、指针5用厚1mm的铁板制作，其中刻度屏1、底盘2互相垂直绞合，底盘2、半圆玻璃砖3同圆心。半圆柱形玻璃砖3直径80mm、厚12mm。激光笔6固定在指针5上，指针5与支架4均安装在底盘2的圆心上，其中激光笔6指针5可旋转近于180度。让激光束垂直于柱形面射入，通过法线及激光笔6指针5在刻度屏1上直接读出入射角(对顶角相等)，观察入射光和折射光。入射光、折射光、法线均在平行于底盘2的平面里，并可在该平面里转动变化。激光束经半圆玻璃折射后在刻度屏1上可直接读出折射角，据此可观察折射现象，讲解折射相关概念、规律，验证折射定律。当折射角等于90时，还可观察全反射现象，通过激光笔6指针5直接读出临界角，求出折射率。2、激光笔6的制作由电子教鞭10(多媒体演示中，用于指示讲解内容的手持装置，产生的光束细而亮)和小金属帽夹11组成。用一“P”字形、宽约2mm小金属帽夹11(我是用钢笔套上的“P”字形光滑金属帽夹11)直接套在电子教鞭10头上即可(如图6)。要求光束入射到接近切线方向“P”的圆曲侧面上，让一部分光束直接入射，另一部分光束被圆曲侧面反射，部分光束被反射后将成为一条逐渐变宽的光带条(如图6)，利用反射后的光带条在投影面的反射光显示入射光及折射光的径迹。使用本技术的有益效果是既可由老师手持演示讲解，也可用于学生分组实验，初中老师可参照讲解演示，经课堂适用，效果不错又实惠(实验器的制作成本几十元)，具体体现在1、通过观察讲解概念入射线(激光笔6到圆心)、折射点(圆心，即光束方向改变的位置)、折射线(圆心到刻度屏1)、法线(垂直玻璃面的指针5)、临界角(当折射角为90度时，指针5所指的入射角即为临界角)、折射率等2、通过测量理解定律 同一平面法线在平行于底盘2的平面中，激光笔6(入射线)在该平面中转动，可看到折射线也在该平面中转动。两侧激光笔6(入射线)在指针5(法线)左侧时，折射线在右侧；反之，入射线在右侧时，折射线在左侧。比值因入射角及折射角均可在屏上直接读出，可让学生比较入射角及折射角的比值及与入射角及折射角的正弦的比值是一个常数。特例当入射光垂直照射时，入射线和折射线在同一直线上，方向没有改变3、通过计算核实结果分别计算入射角及折射角的比值及入射角及折射角的正弦的比值，求出折射率。4、通过操作进行应用仪器本身可作为测量折射率的实用装置。以下结合附图和本技术进一步说明。图1是本技术的结构图，其中包括刻度屏1、底盘2、半圆柱形玻璃砖3、支架4、指针5、激光笔6及螺丝7；图2、图3是刻度屏1和底盘2的制作图，两者互相垂直绞合，其直径d为200mm，屏高64mm，中间有一“0”细缝8，左右各标出0到90度刻度线；图4是支架4，为“十”字结构，既用于固定半圆柱形玻璃砖3又可作为玻璃与空气的界面，还可代替法线，底部中间位置有一圆孔9；图5是指针5用于指示入射角，底部弯曲后用于固定激光笔6；图6是激光笔6的制作原理图，激光笔6由电子教鞭10和小“P”字形金属帽夹11组成，小金属帽夹11直接套在电子教鞭10上；图3、图4、图5中的底盘2、支架4、指针5通过圆孔9同轴用螺丝7固定在底盘2圆心上，其中指针5可绕轴转动，支架4的两端卡在刻度屏1和底盘2的间缝里，支架4的底部留一直径3mm圆孔9，用于激光笔6透射过去，指向刻度屏1的0度细缝8处。具体实施方式1.让光束垂直于圆柱面指向圆心射入(通过柱面时光束的传播方向不变、反射损失很小)，光束穿过圆孔9垂直玻璃面通过0细缝8，在底盘2平面转动指针5，观察圆心及刻度屏1上的红光斑点的位置及运动情况。2.当入射角较小时在圆心玻璃界面处同时发生反射和折射，确定入射光和折射光，转动过程中可观察到入射光及折射光在同一平面转动，入射光和折射光总是在法线两侧。3.通过法线及激光笔6指针5在刻度盘上直接读出入射角(对顶角相等)。4.光束经半圆玻璃折射后在刻度盘上可直接读出折射角。5.当折射角等于90时，通过激光笔6指针5直接读出临界角，并可观察全反射现象。6.调整激光笔6的位置及入射角度，在玻璃底面、底盘2界面上观察光的径迹。在实施时，光束应对准半圆玻璃的圆心(即图3、图4、图5的轴心)，否则在刻度屏1的光斑散且模糊，折射角也不易读准，误差增大。指针5应尽可能在平行于底盘2的平面里绕轴转动，既可以由教师边演示讲解边记录，也可由部分学生演示，另一部分记录，使实验完满成功。权利要求1.一种光的折射及全反射实验器，由刻度屏(1)、底盘(2)、半圆柱形玻璃砖(3)、支架(4)、指针(5)及激光笔(6)组成，其特征在于底盘(2)、支架(4)、指针(5)同轴用中央螺丝(7)连接，玻璃砖(3)被固定在支架(4)上，刻度屏(1)与底盘(2)垂直绞合为半圆盘。2.根据权利1所述实验器，其特征是激光笔(6)被固定在可以转动的指针(5)上，指针(5)以螺丝(7)为轴在底盘平面内转动。3.根据权利1所述实验器，其特征是激光笔(6)由电子教鞭(10)和小“P”字形金属帽夹(11)组成，小金属帽夹(11)直接套在电子教鞭(10)上。4.根据权利1所述实验器，其特征是刻度屏(1)中间有一“0”度细缝(8)，其左右各标出0到90度刻度线，支架为“十”结构，底部中间位置有一圆孔(9)。专利摘要光的折射及全反射实验器涉及一种中学物理实验教学仪器。由刻度屏1、底盘2、半圆柱形玻璃砖3、支架4、指针5及改进的激光笔6组成，底盘2、支架4、指针5同轴用螺丝7连接，玻璃砖3被固定在支架4上，激光笔6被固定在可以转动的指针5上，刻度屏1与底盘2垂直绞合为半圆盘。在刻度屏1上直接读出入射角、折射角、临界角，据此观察折射、全反射现象，讲解折射相关概念、规律，验证折射定律，求出折射率，经课堂适用，效果不错。文档编号G09B23/00GK2715275SQ0320792公开日2005年8月3日 申请日期2003年8月25日 优先权日2003年8月25日专利技术者周文 申请人:周文本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光的折射及全反射实验器，由刻度屏（１）、底盘（２）、半圆柱形玻璃砖（３）、支架（４）、指针（５）及激光笔（６）组成，其特征在于：底盘（２）、支架（４）、指针（５）同轴用中央螺丝（７）连接，玻璃砖（３）被固定在支架（４）上，刻度屏（１）与底盘（２）垂直绞合为半圆盘。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周文，
申请(专利权)人：周文，
类型：实用新型
国别省市：36[中国|江西]