一种透镜成像模拟演示器具制造技术

一种透镜模拟成象演示器具，其特征在于，它包括透镜标志板［１］、物板［２］、像板［３］、物板滑座［４］、像板滑座［５］、Ｖ型摇臂［６］、滑轨［７］、放大面板［８］、教具座［９］等，其中： 滑轨水平架于教具座上， 物板通过物板滑座、像板通过像板滑座分别滑动位于滑轨上， Ｖ型摇臂通过销轴［１９］支承于教具座上的支撑杆［２０］上，其一个侧臂与物板滑座伸缩滑动连接、其另一个侧臂与像板滑座伸缩滑动连接， 放大面板位于像板和物板的铅垂面之间，其对应于像板的滑动区域板面上开有三角形放大窗口［２１］，其三角形顶角朝面板中心方向， 透镜标志板位于放大面板上， 所述透镜标志板、物板、像板及三角形放大窗口的对称轴位于同一水平面上， 所述Ｖ型摇臂的销轴中心至两侧臂的距离Ｒ、及销轴中心至滑轨水平面的距离Ｌ满足： Ｒ＝２Ｆｓｉｎα（ｃｏｓα＋１）／（２ｃｏｓα＋１） Ｌ＝２Ｆｓｉｎα／（２ｃｏｓα＋１） α＝９０°－β／２。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种透镜成像模拟演示器具，属于物理光学教具
目前，中学物理透镜成像内容的教学教具只有公知的光具座，透镜成像规律的教学普遍采用在光具座上做透镜成像演示实验的方法，这种演示实验方法存有下述问题1．由于透镜成像情况多，透镜成像光具附件多，实验过程中需多次调整、观察、测量、比较，操作过程繁琐；2．透镜成虚像的现象教室内学生观察不到；3．实验只能表现出物体在垂轴方向呈正立或倒立、放大或缩小的实像情况，不能表现出物体在主轴水平方向的成像变化情况；4．只能呈现物体相对透镜静止时成的实象，不能呈现物体运动时像的变化情况，教学中投入课室多，教学效果不理想。本技术的目的在于提供一种演示内容全面直观、使用操作方便的透镜成像模拟演示器具。本技术的目的是这样实现的；一种透镜成像模拟演示器具，它包括透镜标志板1、物板2、像板3、物板滑座4、像板滑座5、V型摇臂6、滑轨7、放大面板8、教具座9等，其中滑轨水平架于教具座上，物板通过物板滑座、像板通过像板滑座分别滑动位于滑轨上，V型播臂通过销轴19支承于教具座上的支撑杆20上，其一个侧臂与物板滑座伸缩滑动连接，其另一个侧臂与像板滑座伸缩滑动连接，放大面板位于像板和物板的铅垂面之间，其对应于像板的滑动区域板面上开有三角形放大窗口21，其三角形顶角朝面板中心方向，透镜标志板位于放大面板上，所述透镜标志板、物板、像板及三角形放大窗口的对称轴位于同一水平面上，所述V型摇臂的销轴中心至两侧臂的距离R，及销轴中心至滑轨水平面的距离L满足下式R=2Fsinα(cosα+1)/(2cosα+1)L=2Fsinα/(2cosα+1)α=90°-β/2。上述演示器具，所述物板2的高度H与三角形放大窗口21两斜边夹角γ的关系满足H=2Ftg(γ/2)。上述演示器具，所述透镜标志板1在放大面板8上有两个安置位置，一个位于销轴19中心的铅垂面上，另一个位于距前述位置右侧2F的位置上。上述演示器具，所述像板3上设有一对开合幕板10、11，所述开合幕板分别通过其上、下端的耳孔滑动位于像板上、下端的导杆22、23上，幕板10的耳孔两端面上分别作用有压簧和曳引钢丝13，幕板11的耳孔两端面上分别作用有压簧和曳引钢丝14，曳引钢丝13,14分别与V型摇臂的两侧臂根部连接。上述演示器具，所述V型摇臂6两侧臂的臂端为圆弧状，其圆弧的弧半径中心为销轴19的中心。上述演示器具，所述V形摇臂6与物板滑座4、像板滑座5的伸缩滑动连接方式为，摇臂两侧臂的横截面为工字钢形，物板滑座、像板滑座中空的连接腔两侧壁上各有一个相对的凸起轴17，该凸起轴分别伸入工字钢两侧的工字槽中。上述演示器具，所述V形摇臂6与物板滑座4、像板滑座5的伸缩滑动连接方式还可为，摇臂两侧臂的横截面为扁矩形，物板滑座、像板滑座中空的连接腔两侧壁上各有两个相对的凸起轴18，扁矩形侧臂的两侧分别滑动位于两对凸起轴之间。上述演示器具，所述滑轨7为两条等高的水平钢管，所述物板滑座4、像板滑座5分别通过各自座体两外侧的4对小滚轮滑动架持在两钢管滑轨上。上述演示器具，所述物板2通过一物板架杆14与物板滑座4连接，物板架杆的长度为4F，其一端与物板滑座的滑动中心对应，另一端向像板滑座方向水平延伸，物板可置于该杆的左端或右端。上述演示器具，所述像板3通过一像板架15与像板滑座5连接，像板的中心与像板滑座的滑动中心对应。本技术根据透镜成像规律，采用V型播臂带动滑座沿滑轨水平运动的机械方式，将透镜成像时物、透镜、像三者的位置关系，及各种成像过程形象地模拟演示出来，相对于原教具，不仅能演示物体通过透镜在垂轴方向及静止状态时的成像情况，而且还能演示物体通过透镜在主轴方向及运动状态时的成像情况，具有模拟演示范围大、内容全，演示操作简便迅速，演示形象、直观，观察视角大等优点；此外，还具有设计科学、结构合理、易于生产制造的特点。以下结合附图对本技术作进一步详述附图说明图1是本技术结构示意图；图2是图1A-A剖视图；图3是图1B-B剖视图4是V型摇臂与滑座的又一种伸缩连接方式图；图5是图4C-C剖视图；图6、图7是V型播臂结构尺寸几何原理图；图8、图9是透镜成像模拟演示图。图1所示的结构示意图是从本技术实施例后视方向的视图，图1、图2、图3中，本技术的V型摇臂支承于销轴19上，销轴19固定于教具座的支撑杆20上，物板滑座4、像板滑座5架持在水平滑轨7上，物板2、像板3分别与物板滑座和像板滑座伸缩滑动连接，放大面板8位于物板、像板所在的铅垂面间，透镜标志板1安置在放大面板上，其正、反面上分别画有凹凸透镜标志，物板上画有物标志图案，像板上画有相同的放大的物标志图案，放大面板8对应于像板滑座的滑动区域板面上开有三角形放大窗口21，摇臂6转动时，播臂两侧臂通过两滑座带动物板、像板水平移动，使像板处于三角形放大窗口的不同位置，呈现出不同大小的像，从而将物体通过透镜的成像情况及物、透镜、像三者间的相对位置关系模拟演示出来。V型摇臂6的结构尺寸，即摇臂上销轴19至两侧臂的臂长R、及销轴至滑轨7所在水平面的距离L满足R=2Fsinα(cosα+1)/(2cosα+1)L=2Fsinα/(2cosα+1)α=90°-β/2。式中，F为模拟透镜的焦距，β为V型摇臂两侧臂的夹角。参见图6几何原理图，上述关系式的推导如下直线MM’与直线NN’垂直交与点H，角ACB两边与直线MM’交于A、B两点，角ACB的平分线与直线NN’交于O点，OD垂直AC于D,OE垂直BC于E。设角ACB=β(β＜180°)，OC与ON夹角为θ,θ角以0C由ON逆时针绕O转动得到的角为正角，反之为负角，令α=90°-β/2；-α≤θ≤α；OD=OE=R；OH=L；BH=U；AH=V，则U=(R+Lcos(α+θ))/sin(α+θ)①V=(R+Lcos(α-θ))/sin(α-θ)②再令θ=0时，U=V=2F；θ=α时，U=F,F为一正数，代入①②式得R=(2Fsinα(cosα+1))/(2cosα+1) ③L=2Fsinα/(2cosα+1)④因为当-α≤θ≤α时，1/U+1/V≈1/F所以得出结论1当把焦距为F的凸透镜置于H处，物体置于B处时，物体通过凸透镜成的实像位置在A处。仍参见图6,B’、H’为直线MM’上两点，且BB’=4F,HH’=2F，当0＜9≤α时，令U=B’H’,V=-AH’，因为1/U+1/V≈1/F所以得出结论2当把焦距为F的凸透镜置于H’处，物体置于B’处时，物体通过透镜成的虚象位置在A处。参见图7，当-α≤9＜0时，令U=B’H’,V=-AH’因为1/U+1/V≈-1/F所以得出结论3当把焦距为F的凹透镜置于H’处，物体置于B’处时，物体通过凹透镜成的虚像位置在A处。若角ACB=120°,F=10CM则R=(3+1)F/4=6.88CM,L=(3-1)F/2=3.66CM。为使本技术不仅能演示出物体通过透镜在垂轴方向的成像情况，同时也能演示出物体通过透镜在主轴方向上的成像情况，本技术在像板5前加设有一对开合幕板10、11，两幕板上下端的耳孔可沿像板上下端的导杆22、23轴向滑动，其开合运动由作用于耳孔两端的压簧和曳引钢丝12、13完成，钢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：安建勋，
申请(专利权)人：安建勋，
类型：实用新型
国别省市：