[實用新型]一種微小形變多級光放大演示儀

有效

• 申請號: 201620794021.X
• 申請日: 2016-07-16
• 公開（公告）號: CN206460705U
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 陳顯盈;尤愛惠;池劍善
• 申請（專利權）人: 陳顯盈
• 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

本實用新型公開了一種微小形變多級光放大演示儀，涉及一種將彈性金屬板的微小形變進行“多級光放大”并用激光光跡顯示的實驗儀器，屬于物理教具。

背景技術

在物理教學中，把微小放大以利于觀察是一種重要的方法。力的作用效果之一會使物體發生形變，但硬度越大的物體，其微小形變越不容易被覺察。為了證實硬度再大的物體在力的作用下也是有發生形變，把微小形變“放大”到直接看出來，教師一般采用如下常規方法：在一張桌子上放兩面平面鏡，讓一束激光依次被這兩面平面鏡反射，最后射到一個離平面鏡較遠的刻度尺上并形成一個光點。當用力向下壓桌面時，桌面會發生微小的形變，這時光點會在刻度尺上出現明顯的移動。該常規實驗方案存在許多不足：(1)為了讓微小形變有明顯的“放大”，需讓刻度尺到平面鏡的距離較遠，教師往往把刻度尺放到離講臺較遠的教室后墻上；(2)實驗現象只看到一個光點的移動，不能看到激光在傳播過程中整條激光光線的偏移；(3)激光需射到遠處的刻度尺上，容易誤傷到學生的眼睛，不夠安全。

發明內容

為了解決上述不足，可利用多級光放大原理、煙霧顯示光跡原理及視覺暫留原理，設計一種將彈性金屬板的微小形變進行“多級光放大”并用激光光跡顯示的實驗儀器。本實用新型采用如下技術方案：一種微小形變多級光放大演示儀，包括透明箱、可旋轉底座、彈性金屬板、拉線、定滑輪、鉤碼、小鏡片、激光筆、煙霧器、左側反光鏡、右側反光鏡及半透明屏幕等，其具體特征是：透明箱具體包括透明箱本體、左側橢圓孔、右側橢圓孔、定滑輪位置孔、金屬板卡口、激光筆卡口及黑紙等；所述左側橢圓孔設在透明箱本體左側面下半位置，方便對透明箱內的器件進行操作，如調整激光筆角度、對煙霧器點火等；所述右側橢圓孔設在透明箱本體右側面下半位置，方便對透明箱內的器件進行操作，如將鉤碼掛到拉線上等；所述黑紙粘貼在透明箱后側面內壁作為黑色背景，讓激光光線光跡顯示更加清晰。可旋轉底座裝在透明箱底部，可以用來旋轉透明箱，方便調整觀察角度。彈性金屬板下端卡到透明箱底面的金屬板卡口中，彈性金屬板上端懸空，受拉線拉力作用后會產生微小彎曲形變。拉線一端系在彈性金屬板的上端，另一端帶有一個鉤子，可以用來掛鉤碼。定滑輪固定在透明箱的定滑輪位置孔處，用來改變拉線的拉力方向。鉤碼的質量為幾百克為宜，可鉤掛在拉線上。小鏡片粘貼在彈性金屬板的上端左側面，可隨彈性金屬板微小的彎曲形變而有微小的偏移。激光筆包括激光筆本體和激光筆底座，激光筆底座卡在透明箱的激光筆卡口中，激光筆本體的角度可自由調整，讓其發出的激光光線可射到小鏡片上并被反射到左側反光鏡上。煙霧器具體包括煙盒、煙餅及煙，煙盒內裝有煙餅，點燃后可以產生少量的煙，可以顯現激光光線的光跡。左側反光鏡和右側反光鏡分別粘貼在透明箱的左側面和右側面，激光光線可在左側反光鏡和右側反光鏡之間來回多次反射。半透明屏幕貼在透明箱的右側面上端位置，具體包括屏幕本體和坐標刻度。

本實用新型的原理具體說明如下：實驗時，讓激光筆發出的一束激光射到粘貼在彈性金屬板上的小鏡片上并被反射到左側反光鏡上，接著在左側反光鏡和右側反光鏡之間來回多次反射后最終射到半透明屏幕上，其激光光線光跡可在煙霧器產生的煙中顯現出來，在透明箱中可看到一條入射光線和多條反射光線。當掛上鉤碼后，彈性金屬板在拉線拉力作用下會發生微小的彎曲形變并讓小鏡片發生微小的偏移，此時激光經小鏡片反射后的反射光線會向上偏移，接著在左側反光鏡和右側反光鏡之間來回反射次數越多，反射光線向上偏移越明顯，同時半透明屏幕上的激光亮點也向上偏移明顯。當用手快速反復拉拉線時，彈性金屬板在微小形變及恢復形變之間不停變換，此時反射光線會不停來回偏移，由于視覺暫留原理從而可看到多個“激光亮區”。

附圖說明

圖1是本實用新型整體的立體結構圖；

圖2是圖1中透明箱等部分器件的結構示意圖；

圖3是圖1中彈性金屬板等部分的結構示意圖；

圖4是本實用新型掛鉤碼法的原理及動態效果示意圖；

圖5是本實用新型反復手拉法的原理及動態效果示意圖；

圖6是本實用新型的原理說明流程圖；

圖7是本實用新型用掛鉤碼法時反射光線偏移的原理示意圖；

圖8是本實用新型用反復手拉法時反射光線偏移的原理示意圖；

圖9是本實用新型彈性金屬板未形變時的靜態效果示意圖；

圖10是本實用新型彈性金屬板發生形變后的靜態效果示意圖。