关于凸透镜成像光源的改进

李小林

摘 要：F字形LED光源有几个优点：一是取材方便；二是成本低廉（7个白光LED 2元钱，开关1元钱，5号电池夹1元钱，合计4元钱）；三是制作简单，只需要将7个LED并联焊接就行了；四是效果非常明显，既可以演示出像的正立倒立缩小放大的特点，还能演示像的正反，这点是蜡烛无法演示的。

关键词：“F”字型；LED光源；制作简单；成本低廉；效果明显；限流电阻

目前初二物理光学实验中的凸透镜成像规律是学生必做的分组实验，实验用的光源是蜡烛，蜡烛作为光源当然有它的优点，但是缺点也同样的明显。首先表现为气味问题，整个课室一起点燃几十支蜡烛，为了保证蜡烛正常燃烧，一般还要把窗户关上，那产生的气味让人非常不舒服；其次是蜡烛产生的蜡油一旦掉到地上再被学生踩上去，那地面将会变得非常脏，而且非常难清洗；再次，实验过程比较难控制，毕竟是初二的学生，他们刚接触物理不久，容易贪玩，那样容易让课堂失控。

蜡烛有这么多明显的缺点，我们能否找出一种清洁可控的光源来代替蜡烛呢？目前有的学校是用平行光源加镂空的“1”字屏来代替蜡烛，这种做法是比用蜡烛做好了不少，但是效果不够明显。当然也有極个别学校请外面的专业店铺定做LED光源，那效果是很好，但是成本也很贵。那能否自己用实验室现有的工具和材料做一个制作简单、效果明显而且经济的光源呢？答案是肯定的。我自己用4块钱的成本自己动手做了一个”F”字形的LED光源，该光源效果如图示：

该LED光源有几个优点，一是取材方便；二是成本低廉（7个白光LED共2元钱，开关一个共1元钱，5号电池夹一个共1元钱，合计4元钱）；三是制作简单，只需要将7个LED并联焊接就行了；四是效果非常明显，既可以演示出像的正立倒立缩小放大的特点，还能演示像的正反，这点是蜡烛无法演示的。

本光源还有几个亮点。一是不需要电路板，LED灯直接嵌在废旧的电池盒上面，在电池盒上面开好大小合适的孔，由于电池盒有一定的厚度，而且我选取的那种LED是头部小底部稍大，那刚好可以牢牢卡进电池盒的孔中；二是考虑方便和环保的问题，本光源特意设置了两组供电方式，即可以直接用两节5号干电池供电。为了方便控制，特在电池盒的旁边设置了一个开关。也可以外接学生桌面的低压电源。如果是用外接电源的话，那教师就可以在讲台的总控台控制学生桌面电源的通和断，有效控制整个实验的进行；三是该电池盒本来已经有两根接线柱，所以外接电源的时候就非常方便，我只需要在电池盒里面接好电路，然后把一个5号电池夹直接封住电池盒，那样既方便移动电源也可以有效防止学生乱动里面的电路，效果如图所示：

四是通过在电池盒的底部钻一个大小合适的孔，可以使该光源完美的与光具座匹配，很好的固定在光具座上面。

其实在制作这个“F”字形LED光源之前，我曾做了几个不同的光源，第一次，我是用有特殊形状的白炽灯来做光源，这种做法非常简单，效果也明显，但是由于接的是220V的电源，对学生来说有点危险，所以最终没有到要采纳；第二次，我考虑要制作简单，我在电池盒上嵌了三个白光LED，这种光源能够演示像的正立倒立放大和缩小，但是不能演示正反；第三次，我用了6颗LED做了一个“L”字样的光源，这种光源已经能够满足了实验的要求。在不增加制作难度的情况下，为了让实验效果更明显，多加一个LED制作了“F”字形的光源。以下就是这四种光源的效果图：

为了防止LED光源烧坏，我特意在电路中串联了一只限流电阻，那样就使该光源不会被低压电源一接通时所产生的瞬时大电流击穿。还有在LED灯选择的问题上，我都试过好几种规格的，发现红光LED耐压低亮度不够，而且容易烧，有的白光LED耐压可以但亮度不够，后来经过不断的尝试和比较最终选择了耐压4V的白色强光LED。

虽然我这个LED光源做的没有像外面专业店铺好看，但是本光源制作简单，取材容易，成本低廉，效果好，任何实验老师都可以制作，在制作的过程中也可以享受到自己动手制作的乐趣。一个电池盒也可以有如此之妙用，真正做到了变废为宝。通过对这次光源的改进，我更深刻地体会到“世上无难事，只怕有心人”这句话的含义，只要用心，一定能够做到更好！

（作者单位 广东省广州市第十六中学）