自制立体光路显示仪

左振军+束伟萍+景景

摘 要：在光学实验中，最重要的器材就是光源，但无论是点光源还是线光源，产生的光路效果都是在平面上显示，均无法立体的显示光路.如何克服这个难点，笔者尝试自制了立体光路显示仪，该仪器既能显示平面光路又能显示立体光路，在光学实验中能清晰的呈现光学现象和规律.

关键词：光路；显示；自制

随着科学技术的发展，用成熟的科技产品逐步替代教具或应用在自制教具中，已成为一种趋势.在光学实验中，最重要的器材就是光源，但无论是点光源还是线光源，产生的光路效果都是在平面上显示，均无法立体的显示光路.如何克服这个难点，笔者尝试自制了立体光路显示仪（如图1所示），该仪器既能显示平面光路又能显示立体光路，在光学实验中能清晰的呈现光学现象和规律.

1.选用材料：变压器（AC220V转DC5V、12V），9个5V绿色激光模组，铝合金板、烟座，3只直流12V小风扇，透明有机玻璃板，焦距不同、直径均为10cm的凸、凹透镜，透镜支架，连杆，转向手柄，4个开关，4个铰链，铁丝网，金属底座，胶水，导线、螺丝若干，插头.

2.光源的固定

（1）截取长、宽均为14cm的铝合金模板，作出以模板中央为圆心，半径为3cm的圆，将圆平均分成8等份，并将其中9个绿色激光模组嵌入钻好的孔中，并固定好.（如图2）

（2）将1、5、9号绿色激光模组并联，再将2、3、4、6、7、8号绿色激光模组并联，接入电源，背面效果如图3所示.

3.透明有机玻璃容器的制作

（1）分别截取三段长40cm，宽14cm的有机玻璃板，并将这三块有机玻璃板按如图4所示的上、前、后的方位，用胶水固定好.

（2）（如图5）将正上方的有机玻璃板分割成A、B、C、D四块，其中A玻璃板固定，A、B间的玻璃板用2个铰链固定，使得B玻璃板可以向左翻折；B、C之间不连接；C、D间的玻璃板也用2个铰链固定，使得C玻璃板可以向右翻折，D玻璃板固定.制作目的：将正上方的玻璃板切割成A、B、C、D四块后，其中A、D固定，B、C自由翻折，既可以方便放、取蚊香类物体，也可以方便放、取透镜等.

4.烟座：为使光路显示更清晰，可将点燃的蚊香放入容器内的铁丝网上（如图6）.

5.风扇的安装

（1）在有机玻璃容器的左侧放置2个风扇，工作时，容器内点燃的蚊香所产生的烟雾，则会被快速的扩散到容器内各个位置，并将多余的烟雾排除，使容器内的烟雾始终处于适当的浓度（如图7）.

（2）在有机玻璃容器的右侧放置1个风扇，工作时，可以给9个激光模组降温（如图8）.

（3）每个风扇都并联，所需电压均为12V.

6.开关的作用：1号开关控制总电路的通断；2号开关控制3个并联小风扇的通断；3号开关控制竖直的1、5、9号绿色激光模组的通断；4号开关控制2、3、4、6、7、8号绿色激光模组的通断（如图9）.

7.透镜支架的制作

（1）用铝合金板面制成长、宽各为12cm的正方形透镜支架（如图10），安放于容器内.

（2）透镜支架穿过底部的长槽与仪器底座上固定的连杆相连（如图11），只要旋转图12中的转向手柄，即可自由调整透镜在容器内的位置.

8.底座的制作

（1）取一金属片，弯折成长45cm，宽14cm，高35cm的金属容器作为仪器的底座.

（2）在底座的侧壁钻出4个小孔，作为安装开关的位置.

9.使用方法

（1）放入蚊香，打开1、2、3号开关，在竖直方向上发出三束绿色激光，可清晰显示光的直线传播，若在透镜支架上放入直徑10cm的凸透镜，则显示凸透镜对光作用的平面效果（如图13）.

（2）若再打开4号开关，在容器内可清晰呈现凸透镜对光作用的立体效果（如图14）.

参考文献：

[1]蔡铁权物理教学丛论.基础教育课程改革视野下的中学物理教学[M]科学出版社，2006.endprint