[實用新型]凸透鏡成像實驗演示裝置

有效

• 申請號: 201520545471.0
• 申請日: 2015-07-26
• 公開（公告）號: CN204808723U
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 陳霞
• 申請（專利權）人: 莆田市荔城區聚慧科技咨詢有限公司
• 主分類號: G09B23/22
• 分類號: G09B23/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型關于一種光學實驗演示裝置，尤其涉及一種凸透鏡成像實驗演示裝置及方法。

背景技術

凸透鏡成像規律實驗是中學教材中重要物理實驗，在課堂中順利探究該實驗顯得非常重要。凸透鏡成像規律實驗目的是通過借助特定的教學設備引導學生認知凸透鏡的成像規律。完成凸透鏡成像規律實驗所需的教學設備主要包括基座、凸透鏡、光源和光屏等部件。實驗時，在凸透鏡的兩側分別放置光源和光屏，通過移動光源或光屏相對于凸透鏡的距離，使得光源在光屏上成清晰的像。

但是，在實驗中會存在以下問題：為了尋找在光屏上清晰的像，不知道如何移動光屏，存在一定的盲目性，花費較多探究時間，同時在尋找物距與像距之間的關系用去較多探究時間，若能設計一個能直接顯示物距、像距的大小并正確表明兩者之間關系的儀器，就可節約實驗探究時間。

另外，如何判斷在光屏上像的清晰度，也存在一定盲目性。目前在教學中，所用光源通常為蠟燭，但以蠟燭為光源存在較多的缺陷。例如蠟燭燭焰裸露在空氣中，易受氣流影響而晃動，光源穩定性差，導致燭焰和燭焰的像的高度不便于測量；隨著蠟燭的燃燒，蠟燭的高度在減小，燭焰的像隨之往上移動，成像高度測量不穩定；使用蠟燭作為光源時，最清晰的像的位置不易確定。還例如，使用蠟燭進行實驗，具有一定的不安全性；蠟燭燃燒產生的氣體和冒出的黑煙，讓實驗者感覺不舒服；滴下來的蠟不便于清理，易污染放置光源。

實用新型內容

因此，本實用新型的目的之一在于提供一種凸透鏡成像實驗演示裝置及演示方法，以解決現有技術中成像清晰度不易判斷、光源亮度不穩定、像的上、下或左、右不易識別以及尋找物距與像距之間的關系花費過多時間等問題。

為達上述目的，本實用新型提供一種凸透鏡成像實驗演示裝置，該凸透鏡成像實驗演示裝置包括：光具座；LED光源板，設置于該光具座上，該LED光源板上固定有由復數個LED所組成的光源體，該光源體具有能區分上、下、左、右的形狀或顏色或形狀及顏色；光屏，設置于該光具座上；凸透鏡，設置于該光具座上，且該凸透鏡位于該光屏與該LED光源板之間，該凸透鏡、該光屏以及該LED光源板的水平中心線在同一條直線上；紅外線傳感器，設置于該凸透鏡處，該紅外線傳感器用以測量該凸透鏡與該LED光源板之間的距離以及該凸透鏡與該光屏之間的距離；以及數據處理器，耦接于該紅外線傳感器，接收該紅外線傳感器的測量結果并進行數據處理，以獲取該凸透鏡的焦距，并實時顯示該凸透鏡與該LED光源板之間的距離、該凸透鏡與該光屏之間的距離以及該焦距之間的關系。

作為可選的技術方案，該光源體為“6”字形光源，且該“6”字形光源的閉合部分與非閉合部分的顏色相異。

作為可選的技術方案，該光具座上設有軌道，該軌道上設置有沿該軌道滑動的光屏支座、凸透鏡支座和光源支座，該光屏支座與該光屏相聯接，該凸透鏡支座與該凸透鏡相聯接，該光源支座與該LED光源板相聯接。

作為可選的技術方案，該數據處理器上具有顯示屏幕；或者該數據處理器與該顯示屏幕耦接，該顯示屏幕用以顯示該焦距以及顯示該凸透鏡與該LED光源板之間的距離、該凸透鏡與該光屏之間的距離以及該焦距之間的關系。

作為可選的技術方案，該紅外線傳感器固定于該凸透鏡上或固定于安裝該凸透鏡的凸透鏡支座上。

本實用新型還提供一種凸透鏡成像實驗演示方法，該演示方法包括:步驟S1，提供如權利要求1-5中任意一項所述的凸透鏡成像實驗演示裝置；步驟S2，調整該LED光源板使其位于該光具座的第一位置，開啟該LED光源板上的光源體，移動該光屏至該光屏上出現清晰的像，該紅外線傳感器測量獲取該凸透鏡與該LED光源板之間的第一距離以及該凸透鏡與該光屏之間的第二距離，該數據處理器接收該第一距離以及該第二距離以獲取該凸透鏡的該第一焦距；以及步驟S3，移動該LED光源板使其位于該光具座的第二位置，并移動該光屏，調整該凸透鏡與該LED光源板之間的距離以及該凸透鏡與該光屏之間的距離，該數據處理器接收該紅外線傳感器實時測量的該凸透鏡與該LED光源板之間的距離以及該凸透鏡與該光屏之間的距離，并實時顯示該凸透鏡與該LED光源板之間的距離、該凸透鏡與該光屏之間的距離以及該第一焦距之間的關系。