一种显示光迹的微小形变演示仪制造技术

一种显示光迹的微小形变演示仪，包括透明箱、可旋转底座、弹性金属板、带钩的拉线、钩码、小镜片、激光笔、烟雾器、顶部反光镜、底部反光镜及半透明塑料屏幕等。该教具利用多级光放大原理、烟雾显示光迹原理及视觉暂留原理，将弹性金属板的微小形变进行“放大”并用激光光迹显示出来，实验原理和方法巧妙，实验现象直观明显，仪器性能安全可靠，体现了教具的科学性、教学性及趣味性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种显示光迹的微小形变演示仪，涉及一种将弹性金属板的微小形变“放大”并用激光光迹显示的实验仪器，属于物理教具。
技术介绍
在物理教学中，把微小放大以利于观察是一种重要的方法。力的作用效果之一会使物体发生形变，但硬度越大的物体，其微小形变越不容易被觉察。为了证实硬度再大的物体在力的作用下也是有发生形变，把微小形变“放大”到直接看出来，教师一般采用如下常规方法：在一张桌子上放两面平面镜，让一束激光依次被这两面平面镜反射，最后射到一个离平面镜较远的刻度尺上并形成一个光点。当用力向下压桌面时，桌面会发生微小的形变，这时光点会在刻度尺上出现明显的移动。该常规实验方案存在许多不足：(1)为了让微小形变有明显的“放大”，需让刻度尺到平面镜的距离较远，教师往往把刻度尺放到离讲台较远的教室后墙上；(2)实验现象只看到一个光点的移动，不能看到激光在传播过程中整条激光光线的偏移；(3)激光需射到远处的刻度尺上，容易误伤到学生的眼睛，不够安全。
技术实现思路
为了解决上述不足，可利用多级光放大原理、烟雾显示光迹原理及视觉暂留原理，设计一种将弹性金属板的微小形变“放大”并用激光光迹显示的实验仪器。本专利技术采用如下技术方案：一种显示光迹的微小形变演示仪，包括透明箱、可旋转底座、弹性金属板、带钩的拉线、钩码、小镜片、激光笔、烟雾器、顶部反光镜、底部反光镜及半透明塑料屏幕等，其具体特征是：透明箱具体包括透明箱本体、伸手操作用椭圆孔、黑纸、金属板卡口及激光笔卡口等；所述伸手操作用椭圆孔设在左侧下半位置，方便对透明箱内的器件进行操作，如将透明箱内的钩码挂到带钩的拉线上等；所述黑纸粘贴在透明箱后侧面内壁作为黑色背景，让激光光线光迹显示更加清晰。可旋转底座装在透明箱底部，可以用来旋转透明箱，方便调整观察角度。弹性金属板包括金属板本体及金属板底座，金属板本体通过金属板底座卡在透明箱左侧壁的金属板卡口中，弹性金属板成水平状态且右端悬空。带钩的拉线系在弹性金属板的右端。钩码的质量为100克，可钩在带钩的拉线上。小镜片粘贴在弹性金属板的右上端，可随弹性金属板微小的弯曲形变而有微小的偏移。激光笔包括激光笔本体和激光笔底座，激光笔本体通过激光笔底座卡在透明箱顶部的激光笔卡口中，可自由调整激光笔本体的角度，让其发出的激光光线可射到小镜片上并被反射到顶部反光镜上。烟雾器具体包括烟盒、烟饼及烟，烟盒内装有烟饼，点燃后可以产生少量的烟，可以显现激光光线的光迹。顶部反光镜和底部反光镜分别粘贴在透明箱的顶部和底部，激光光线可在顶部反光镜和底部反光镜之间来回多次反射。半透明塑料屏幕贴在透明箱的顶部右侧位置，具体包括屏幕本体和坐标刻度。本专利技术的原理具体说明如下：实验时，让激光笔发出的一束激光射到粘贴在弹性金属板上的小镜片上并被反射到顶部反光镜上，接着在顶部反光镜和底部反光镜之间来回多次反射后最终射到半透明塑料屏幕上，其激光光线的光迹可在烟雾器产生的烟中显现出来，在透明箱中可看到一条入射光线和多条反射光线。当弹性金属板挂上钩码后会发生微小的弯曲形变并让小镜片发生微小的偏移，此时激光经小镜片反射后的反射光线会向右偏移，接着在顶部反光镜和底部反光镜之间来回反射次数越多，反射光线向右偏移越明显，同时半透明塑料屏幕上的激光亮点也向右偏移明显。当用手快速反复拉弹性金属板时，弹性金属板在微小形变及恢复形变之间不停变换，此时反射光线会不停来回偏移，由于视觉暂留原理从而可看到多个“激光亮区”。附图说明图1是本专利技术整体的立体结构图；图2是图1中透明箱等部分器件的结构示意图；图3是图1中弹性金属板等部分的结构示意图；图4是本专利技术挂钩码法的原理及动态效果示意图；图5是本专利技术反复手拉法的原理及动态效果示意图；图6是本专利技术的原理说明流程图；图7是本专利技术用挂钩码法时反射光线偏移的原理示意图；图8是本专利技术用反复手拉法时反射光线偏移的原理示意图；图9是本专利技术弹性金属板未形变时的静态效果示意图；图10是本专利技术弹性金属板发生形变后的静态效果示意图。图中：1.透明箱，具体涉及1a.透明箱本体、1b.伸手操作用椭圆孔、1c.黑纸、1d.金属板卡口及1e.激光笔卡口；2.可旋转底座；3.弹性金属板，具体涉及3a.金属板本体和3b.金属板底座；4.带钩的拉线；5.钩码；6.小镜片；7.激光笔，具体涉及7a.激光笔本体和7b.激光笔底座；8.烟雾器，具体涉及8a.烟盒、8b.烟饼及8c.烟；9.顶部反光镜；10.底部反光镜；11.半透明塑料屏幕，具体涉及11a.屏幕本体和11b.坐标刻度；12.激光光线光迹，具体涉及12a.入射光线、12b.形变前反射光线、12c.形变后反射光线、12d.形变前亮点、12e.形变后亮点及12f.“激光亮区”；13.手；14.拉力方向；15.光线偏移方向。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。结合图1、图2和图3，一种显示光迹的微小形变演示仪，包括透明箱(1)、可旋转底座(2)、弹性金属板(3)、带钩的拉线(4)、钩码(5)、小镜片(6)、激光笔(7)、烟雾器(8)、顶部反光镜(9)、底部反光镜(10)及半透明塑料屏幕(11)等，其具体特征是：透明箱(1)具体包括透明箱本体(1a)、伸手(操作用椭圆孔(1b)、黑纸(1c)、金属板卡口(1d)及激光笔卡口(1e)等；所述伸手(操作用椭圆孔(1b)设在左侧下半位置，方便对透明箱(1)内的器件进行操作，如将透明箱(1)内的钩码(5)挂到带钩的拉线(4)上等；所述黑纸(1c)粘贴在透明箱(1)后侧面内壁作为黑色背景，让激光光线光迹(12)显示更加清晰。可旋转底座(2)装在透明箱(1)底部，可以用来旋转透明箱(1)，方便调整观察角度。弹性金属板(3)包括金属板本体(3a)及金属板底座(3b)，金属板本体(3a)通过金属板底座(3b)卡在透明箱(1)左侧壁的金属板卡口(1d)中，弹性金属板(3)成水平状态且右端悬空。带钩的拉线(4)系在弹性金属板(3)的右端。钩码(5)的质量为100克，可钩在带钩的拉线(4)上。小镜片(6)粘贴在弹性金属板(3)的右上端，可随弹性金属板(3)微小的弯曲形变而有微小的偏移。激光笔(7)包括激光笔本体(7a)和激光笔底座(7b)，激光笔本体(7a)通过激光笔底座(7b)卡在透明箱(1)顶部的激光笔卡口(1e)中，可自由调整激光笔本体(7a)的角度，让其发出的激光光线可射到小镜片(6)上并被反射到顶部反光镜(9)上。烟雾器(8)具体包括烟盒(8a)、烟饼(8b)及烟(8c)，烟盒(8a)内装有烟饼(8b)，点燃后可以产生少量的烟(8c)，可以显现激光光线(12)的光迹。顶部反光镜(9)和底部反光镜(10)分别粘贴在透明箱(1)的顶部和底部，激光光线(12)可在顶部反光镜(9)和底部反光镜(10)之间来回多次反射。半透明塑料屏幕(11)贴在透明箱(1)的顶部右侧位置，具体包括屏幕本体(11a)和坐标刻度(11b)。结合图4、图5和图6，本专利技术的原理具体说明如下：实验时，让激光笔(7)发出的一束激光射到粘贴在弹性金属板(3)上的小镜片(6)上并被反射到顶部反光镜(9)上，接着在顶部反光镜(9)和底部反光镜(10)之间来回多次反射后最终射到半透明塑料屏幕(11)上，其激光光线(12)的光迹可在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显示光迹的微小形变演示仪，包括透明箱(1)、可旋转底座(2)、弹性金属板(3)、带钩的拉线(4)、钩码(5)、小镜片(6)、激光笔(7)、烟雾器(8)、顶部反光镜(9)、底部反光镜(10)及半透明塑料屏幕(11)等。

【技术特征摘要】
1.一种显示光迹的微小形变演示仪，包括透明箱(1)、可旋转底座(2)、弹性金属板(3)、带钩的拉线(4)、钩码(5)、小镜片(6)、激光笔(7)、烟雾器(8)、顶部反光镜(9)、底部反光镜(10)及半透明塑料屏幕(11)等。2.根据权利要求1所述的透明箱(1)，其特征是：透明箱(1)具体包括透明箱本体(1a)、伸手(操作用椭圆孔(1b)、黑纸(1c)、金属板卡口(1d)及激光笔卡口(1e)等；所述伸手(操作用椭圆孔(1b)设在左侧下半位置，方便对透明箱(1)内的器件进行操作，如将透明箱(1)内的钩码(5)挂到带钩的拉线(4)上等；所述黑纸(1c)粘贴在透明箱(1)后侧面内壁作为黑色背景，让激光光线光迹(12)显示更加清晰。3.根据权利要求1所述的可旋转底座(2)，其特征是：可旋转底座(2)装在透明箱(1)底部，可以用来旋转透明箱(1)，方便调整观察角度。4.根据权利要求1所述的弹性金属板(3)和小镜片(6)，其特征是：弹性金属板(3)包括金属板本体(3a)及金属板底座(3b)，金属板本体(3a)通过金属板底座(3b)卡在透明箱(1)左侧壁的金属板卡口(1d)中，弹性金属板(3)成水平状态且右端悬空。小镜片(6)粘贴在弹性金属板(3)的右上...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤爱惠，陈显盈，上官金丝，
申请(专利权)人：尤爱惠，陈显盈，
类型：发明
国别省市：浙江;33