專利名稱：基于單位圓法光的折射定律探究儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種探究光的折射現(xiàn)象的教學儀器，尤其是能直觀地演示光的折射定律，并準確的測量介質的折射率。
背景技術：
目前，公知的研究折射定律的實驗儀器，都是要求測量入射角和折射角，然后通過計算其正弦值之比來驗證光的折射定律，這樣做費時費力，而且精確度不夠高，不利于教學使用。
發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題便是針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于單位圓法光的折射定律探究儀，用長度測量代替角度測量和正弦值計算，能方便快速的驗證光的折射定律。本實用新型所采用的技術方案是:一種基于單位圓法光的折射定律探究儀，包括一底板，所述底板上設有一刻度圓盤，該刻度圓盤上設有一半圓形的折射體，該折射體的圓心與所述刻度圓盤的圓心重合，所述刻度圓盤上設有一直線滑槽，該直線滑槽上設有兩根可上下移動的刻度尺，兩刻度尺分別位于所述折射體的兩側，所述底板上還設有一以刻度圓盤的圓心為圓心的弧形槽，該弧形槽內設有可來回滑動且始終指向弧形槽圓心的激光筆。作為優(yōu)選，所 述直線滑槽與所述刻度圓盤的豎直直徑重合。作為優(yōu)選,所述底板為與所述刻度圓盤同心的圓形結構。作為優(yōu)選，所述底板下方設有一底座。作為優(yōu)選，所述折射體為一玻璃磚。作為優(yōu)選，所述折射體為一盛水盒。作為優(yōu)選，所述刻度尺為方形尺，其側面設置有刻度層。本實用新型的有益效果在于:本實用新型將角度的正弦比值巧妙地轉換為長度比值。使得實驗結論更直觀的展現(xiàn)，方便學生通過自主探究去總結光的折射規(guī)律，操作簡單，現(xiàn)象明顯，結論直觀，誤差小，方便教師演示或學生分組探究。本儀器設計巧妙，成本低廉，容易制作，使用方便，適合各級各類中學使用，既可以用于教師演示，也可以讓學生利用這個儀器進行自主探究，具有一定的推廣價值。

圖1為本實用新型的結構示意圖。圖中:1、底板；2、刻度圓盤；3、折射體；4、直線滑槽；5、刻度尺；6、弧形槽；7、激光
筆；8、底座。
具體實施方式
下面將結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。如圖1所示，一種基于單位圓法光的折射定律探究儀，包括一底板1，所述底板I上設有一刻度圓盤2，所述底板I為與所述刻度圓盤2同心的圓形結構，在底板I下方設有一底座8，所述刻度圓盤2上設有一半圓形的折射體3，該折射體3的圓心與所述刻度圓盤2的圓心重合，所述刻度圓盤2上設有一直線滑槽4，所述直線滑槽4與所述刻度圓盤2的豎直直徑重合，該直線滑槽4上設有兩根可上下移動的刻度尺5，所述刻度尺5為方形尺，其側面設置有刻度層，便于讀數(shù)，兩刻度尺5分別位于所述折射體3的兩側，所述底板I上還設有一以刻度圓盤2的圓心為圓心的弧形槽6，該弧形槽6內設有可來回滑動且始終指向弧形槽6圓心的激光筆7。本實用新型的原理如下:當光在兩介質中傳播時，發(fā)生折射現(xiàn)象，其入射角的正弦值和折射角的正弦值之比保持不變。如果我們以入射光線和反射光線以及介質界面三者的交點O為圓心，以某一長度R為半徑畫一個圓，我們稱該圓為以R為單位的單位圓，該圓與入射光線交于A點，過A點做法線的垂線段，交法線于B點；同樣，該圓與折射光線交于C點，過C點做法線的垂線段，交法線于D點。則AB與CD長度之比就是入射角正弦值與折射角正弦值之比。這種方法就是〃單位圓〃法測介質折射率的方法。本實驗儀器就是基于這個原理，制作而成的，利用刻度尺5直接測量AB和CD長度，通過分析入射光入射角改變時，AB和CD長度變化來研究折射定律。所述折射體3可以是一玻璃磚，也可以是一盛水盒。下面，通過四個基本實驗，來說明該儀器的使用方法。實驗一:探究光的反射定律1、把玻璃磚換成平面鏡。2、調整激光筆7角度，打開激光筆7，觀察入射光線與反射光線，入射角與反射角的關系。3、改變激光筆7角度，重復步驟2。容易得出結 論:入射光線與反射光線分居法線兩側，反射角隨入射角增大而增大，反射角等于入射角。實驗二:探究光的折射定律1、安裝好玻璃磚。2、調整激光筆7角度，打開激光筆7，使得激光從空氣射入玻璃磚，觀察入射光線與折射光線，入射角與折射角的關系。3、改變激光筆7角度，重復步驟2。容易得出結論:入射光線與折射光線分居法線兩側，折射角隨入射角增大而增大，但是折射角小于入射角，折射角與入射角不成正比。進一步研究:4、移動刻度尺5，測量出入射光線與圓周交點到法線的距離Si，折射光線與圓周交點到法線的距離s2。5、改變入射光線角度，重復步驟4。容易得出結論:sl與s2的比值是一個常數(shù)。即入射角的正弦余折射角的正弦成正比。[0032]實驗三:測量介質的折射率按照實驗二的方法，求出Si與s2的比值，就是介質的折射率。把玻璃磚換成可以裝水的半圓形盛水盒，改變液體，比如酒精，測量不同介質折射率，容易得出結論:折射率跟介質的性質有關。實驗四:全反射規(guī)律的探究1、調整激光筆7角度，打開激光筆7，使得激光從液體射入空氣，觀察反射光線與折射光線。2、改變激光筆7角度，重復步驟2，觀察反射光線與折射光線的變化情況。容易發(fā)現(xiàn):當隨著入射角的增大，折射光線越來越弱，反射光線越來越強；當入射角達到某個特定值以后，折射光線消失，反射光線最強。3、調整激光筆7角度，打開激光筆7，使得激光從空氣射入液體，觀察反射光線與折射光線。4、改變激光筆7角度，重復步驟4，觀察反射光線與折射光線的變化情況。容易得出結論:當隨著入射角的增大，折射光線越來越弱，反射光線越來越強；但是觀察不到全反射現(xiàn)象。說明要發(fā)生全反射，光必須由光密介質進入光疏介質。 本儀器已經在教學中使用，效果良好。本實用新型將角度的正弦比值巧妙地轉換為長度比值。使得實驗結論更直觀的展現(xiàn)，方便學生通過自主探究去總結光的折射規(guī)律，操作簡單，現(xiàn)象明顯，結論直觀，誤差小，方便教師演示或學生分組探究。本儀器設計巧妙，成本低廉，容易制作，使用方便，適合各級各類中學使用，既可以 用于教師演示，也可以讓學生利用這個儀器進行自主探究，具有一定的推廣價值。以上所述，僅為本實用新型較佳實施例而已，故不能以此限定本實用新型實施的范圍，即依本實用新型申請專利范圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本實用新型專利涵蓋的范圍內。
權利要求1.一種基于單位圓法光的折射定律探究儀，其特征在于:包括一底板(1)，所述底板(I)上設有一刻度圓盤(2)，該刻度圓盤(2)上設有一半圓形的折射體(3)，該折射體(3)的圓心與所述刻度圓盤(2)的圓心重合，所述刻度圓盤(2)上設有一直線滑槽(4)，該直線滑槽(4)上設有兩根可上下移動的刻度尺(5)，兩刻度尺(5)分別位于所述折射體(3)的兩側，所述底板(I)上還設有一以刻度圓盤(2)的圓心為圓心的弧形槽(6)，該弧形槽(6)內設有可來回滑動且始終指向弧形槽(6)圓心的激光筆(7)。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于單位圓法光的折射定律探究儀，其特征在于:所述直線滑槽(4)與所述刻度圓盤(2)的豎直直徑重合。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于單位圓法光的折射定律探究儀，其特征在于:所述底板(I)為與所述刻度圓盤(2)同心的圓形結構。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于單位圓法光的折射定律探究儀，其特征在于:所述底板(I)下方設有一底座(8 )。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于單位圓法光的折射定律探究儀，其特征在于:所述折射體(3)為一玻璃磚。
6.根據(jù)權利要求1所述的基于單位圓法光的折射定律探究儀，其特征在于:所述折射體(3)為一盛水盒。
7.根據(jù)權利要求1所述的基于單位圓法光的折射定律探究儀，其特征在于:所述刻度尺(5)為方形尺，其 側面設置有刻度層。
專利摘要本實用新型公開一種基于單位圓法光的折射定律探究儀，包括一底板，所述底板上設有一刻度圓盤，該刻度圓盤上設有一半圓形的折射體，該折射體的圓心與所述刻度圓盤的圓心重合，所述刻度圓盤上設有一直線滑槽，該直線滑槽上設有兩根可上下移動的刻度尺，兩刻度尺分別位于所述折射體的兩側，所述底板上還設有一以刻度圓盤的圓心為圓心的弧形槽，該弧形槽內設有可來回滑動且始終指向弧形槽圓心的激光筆。本實用新型將角度的正弦比值巧妙地轉換為長度比值，使得實驗結論更直觀的展現(xiàn)，方便學生通過自主探究去總結光的折射規(guī)律，操作簡單，現(xiàn)象明顯，結論直觀，誤差小，方便教師演示或學生分組探究。
文檔編號G09B23/22GK203149970SQ20132013345
公開日2013年8月21日 申請日期2013年3月22日 優(yōu)先權日2013年3月22日
發(fā)明者陳毓華 申請人:福建省南安市僑光中學