[发明专利]一种演示光传播原理的物理实验仪器

说明书

技术领域

本发明涉及教学用具技术领域，具体涉及一种光传播原理的演示仪。

背景技术

在中学物理课程中，光学知识是课程中的重要学习组成部分。自然光在空气、水等介质中的传播路径是用肉眼无法观察到，因此学生对光的反射、折射、全反射等光学现象缺乏直观、形象的认识，如果教师在教学过程中仅采用几何作图结合口述讲解的方法对光的折射、全反射等光学现象进行讲解，学生会感觉抽象乏味，不利于理解和记忆，影响教学效果。尤其是理解光的全反射和临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决有关的问题，需要借助有相关仪器进行形象的演示。

在教学仪器的不断改进中，通常采用激光笔、激光器作为光源，设计光传播现象的教学演示仪，借助激光的高准直性特点，展示单根光线的传播路径，以便与几何作图中的光线形成对应，便于学生的理解和记忆。根据人眼的视觉原理，只有光线射入人眼，才能看到其存在。激光准直传播，在传播路径上遇到光散射物质时，光线才会改变传播方向，照射入人眼，从而被人眼直观地观察到单根光线传播路径。目前出于安全考虑，避免学生误操作导致激光损伤眼睛，让学生操作的激光演示仪，元件和光传播路径需要一起安装在封闭腔体内，激光在设计的光路上以直线准直地传播时，不会有光线从传播路径上偏离，射入实验观察者的眼睛，希望展示的单根光线传播路径无法被非常直观地观察到。这是目前光传播原理教学演示仪设计上面临的主要困扰。

中国专利200820164494.7公开了一种光传播原理演示仪，通过在演示仪的腔体内充入烟雾或者肥皂水作为光扩散介质，将单根光线传播路径展示出来。其缺点在于每次实验都需要制备烟雾或者肥皂水；无法很清楚地测量入射光线和折射光线的角度，实验方案耗时、复杂、可操作性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种演示光传播原理的物理实验仪器，用以解决现有演示仪器难以演示单根光线传播路径的问题，其技术方案如下：

一种演示光传播原理的物理实验仪器，包括激光器、光源光线角度指针、光源光线角度盘、半圆形光折射体、出射光线角度盘和光散射体，激光器和光源光线角度指针固定连接，光源光线角度指针方向与激光器出光方向相反并指向光源光线角度盘的刻度，激光光源紧贴半圆形光折射体的圆周面，其特征在于，光散射体包含基材和光散射粒子，光散射粒子的浓度从圆心向外递减变化，从半圆形光折射体出射的光线射入光散射体，光散射体将入射的激光光束散射，形成一条箭头型散射指示光带，起到演示单根光线传播路径的作用。

半圆形光折射体与半圆形光折射体的圆心位置重合，直径边平行。

作为进一步优选，光散射体的厚度大于半圆形光折射体的厚度。

作为进一步优选，光源能够绕半圆形光折射体的圆心进行旋转，始终指向半圆形光折射体的圆心。

作为进一步优选，光散射体的下表面与半圆形光折射体的下表面，位于同一水平面内。

作为进一步优选，激光器发出的激光为可见光波段激光。

作为进一步优选，光散射体为透明基材中掺入光散射颗粒的复合体，透明基材可为玻璃、硅胶、环氧树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯等，光散射颗粒可以为无机纳米光散射颗粒或有机纳米光散射颗粒。

光源光线角度指针，在光源光线角度盘上，指示出入射光线的入射角度。散射指示光带，在出射光线角度盘上，指示出射光线的角度。从而清晰地演示出光的折射和全反射现象。

本发明方法具有如下优点：

本发明同现有技术相比较，采用可被激光器发射的激光激发的光散射体，形成一条散射指示光带，能够清晰地呈现单根光线传播路径，演示出光的折射和全反射现象。利于学生自己动手实验和观察老师的演示实验，理解光的折射和全反射现象。而且本装置简单，清晰，容易操作。

附图说明

图1为本发明实施例的演示光传播原理物理实验仪器示意图。

图中的附图标记为:1、激光器；2、光源光线角度指针；3、半圆形光折射体；4、光源光线角度盘；5、出射光线角度盘；6、光散射体；7、散射指示光带。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1