[其他]光导纤维应用演示仪

说明书

光导纤维应用演示仪，属于物理学教学仪器。

光导纤维从研制到应用，已有30多年历史，但至今未发现用光导纤维制作的教学仪器，因而使得一些学生缺乏对光导纤维应具有的一些物理概念和光、电、声转换方面的知识。

本实用新型的任务是提供一种结构紧凑、使用方便，安全可靠的光导纤维应用演示仪，使得广大学生对光导纤维所具有的传光、传象特点及其有关的光、电、声转换方面的基本知识，通过演示实验，能够直接观察到实验结果。

光导纤维应用演示仪就是利用光导纤维制成的传光束、传象束作为传光、传象元件，并结合电子、光电效应等技术，把光信号、电信号及声音信号由于光导纤维的联结构成一个演示实验仪器。

该演示仪的结构如图1所示：        由：光源（1）、缝隙（2）、发光孔（3）、转动板（4）、光纤支架（5）、光导纤维（6）、扬声器（7）、音乐集成块（8）、进光孔（9）、光电管（10）、开关（11）、演示板（12）等组成。光导纤维传光束、传象束（6）放置在光导纤维支架（5）上，发光孔（3）直径为2～10毫米，光电接收部份的进光孔（9）直径为1～3毫米，光源（1）和转动板（4）连成一体，可在0°～180°范围内任意转动，以调节光源的入射角度。传光束是由长度为0.4米～1米的高透明度的玻璃光导纤维制成。传象束是由若干根塑料光纤集束排列而成，塑料光纤传象束的截面可以是100平方毫米～1000平方毫米，其截面形状可以是圆形、椭圆形、三角形、方形、矩形或梅花形等任意形状的截面。本演示仪还设计了一个简易的光、电、声转换系统，见附图2。（BG1和BG2均为晶体三极管，BG1起开关作用、BG2起功率放大作用、BG3为光电管。）用光导纤维（6）联结而构成一个演示实验仪器，从而把光信号的强弱变化可以直接反应到声音信号的强弱变化上。本演示仪采用了直观性强、又便于操作的演示板结构，在演示板（12）的正面用作传光、传象等演示实验。背面分隔为上下两格，各装有可开启和拆卸的活动门，上格作元器件的按装，下格用作放置传光束和传象束等实验用品。所有元器件在演示板的正面、背面均能直接观察到，便于学生了解元器件实物名称。该演示板把所有元器件都组合在一个长度为450毫米、宽度为300毫米、厚度为70毫米的木匣内，该演示仪为适应不同教学需要，可吊挂、平放或站立竖放。

该演示仪具有结构紧凑、使用方便、安全可靠、直观、价廉的特点，特别便于广大中小学生，使其对光导纤维传光、传象特点及其有关的光、电、声转换方面的物理概念，有一个比较清晰、直观的了解。

本演示仪的实施例如下：

1.演示光导纤维弯曲传光特性

本演示分二步进行，即首先进行不用光导纤维的传光实验，然后进行光导纤维传光实验并作对比。

①    接通外接电源（220V／6V），将光源（1）的发光孔（3）对准光电接收部份的进光孔（9），开启开关（11），此时扬声器（7）发出乐声，将转动板（4）转动一个角度，扬声器发出的乐声逐渐变弱。

②    将光导纤维传光束（6）的两端分别联结发光孔（3）和进光孔（9），重复上述步骤实验，可知扬声器（7）发出乐声，不会有强弱变化。此实验说明了光导纤维弯曲传光特性。

2.演示光的全反射规则

将传光束（6）的一端插入进光孔（9），另一端固定在光导纤维支架（5）的小孔内，将转动板（4）转动一个角度，此时，扬声器（7）发出的乐声逐渐由强变弱，直至十分轻微。此实验说明了当射入光导纤维端面的光与光轴之间的夹角大于一定值时，光就不能在光导纤维内以全反射规则传送。

3.演示光导纤维的传象特性

将长为0.35米、截面为10毫米×10毫米的塑料光纤传象束的一端放在光纤支架（5）内，并使其一端伸入发光孔（3）内，将透光的字母卡插入缝隙（2）内，开启开关（11），此时在传象束另一端可见到字母显示情况。此实验反映了光导纤维的传象特性。