[实用新型]光的折射规律探究实验用装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种教学用具，特别是一种物理现象的演示工具，具体地说是一种光的折射规律探究实验装置，用于光的折射实验，以验证光的折射规律与光路的可逆性。

背景技术

在人教版8年级物理教科书上册第二章第4节《光的折射》中，利用光从空气中斜射入水发生的现象，探究了光的折射规律，书中只是给出了相应的图片，并未给出具体的实验建议。传统的做法是参考书中的图片在水面上喷些烟雾，同时在水中滴几滴墨水，然后进行光的折射实验。该实验手段操作复杂，且烟的浓度及来源、水中墨水的浓度以及实验场所的亮度等因素，都会影响光路的清晰度，因此不能保证实验成功。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题，是提供一种光的折射规律探究实验装置，利用水容器内的带标记背衬板，清晰显示光由空气斜射入水中的折射现象，并可以背衬板上的角度刻度及角度值标记作为参照观察光的折射现象和折射规律。该装置组成简单，操作方便，实验效果清晰、明了、直观，不受任何环境因素的影响，成功率100％。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种光的折射规律探究实验装置，包括两支激光笔、光的折射演示器，其中：

①所述激光笔前端设有圆柱型玻璃棒，玻璃棒的轴线与激光笔的轴线相垂直，玻璃棒贴紧激光笔的光线发出口设置；

②光的折射演示器包括水容器及背衬板，其中：

i.所述水容器为带有内部容腔的圆柱形结构，中心轴水平设置，该水容器包括前壁、后壁与侧壁，其中位于前部的前壁为圆形平面状的透明结构；后壁为圆形平面状，设于前壁后方且与前壁相隔10mm以上距离平行设置；侧壁为透明结构，环前壁与后壁边缘且沿水平方向延伸并与前壁、后壁联接为一体；

ii.不透明防水背衬板固定设于容腔内近后壁的位置，与前壁、后壁相平行地竖置，背衬板的近前壁一侧的端面上带有标记，所述标记包括相互交叉的竖向法线、水平界面线，还包括环绕原点即法线与界面线交叉点所标记的角度刻度线及相应角度值，所述角度刻度线及相应角度值于由法线与界面线相交所形成的四个象限内分别间隔标记为0～90°，其中法线处相应的角度值为0°，界面线处相应的角度值为90°；

实验时容腔内水面与界面线相平，界面线上下分别为空气与水两种介质。

以上为本实用新型的基本结构，其中：激光笔前端加玻璃棒，目的在于使激光笔发出的光为沿玻璃棒径向的细条状；背衬板选择不透明结构可以衬托满足更为清晰明了更利于观察光路，其上标记可方便入射角与折射角读数、对比；将水容器主体设计为圆柱形，可方便实验时不断改变入射角的角度，将激光笔沿侧壁滑动即可。该装置用于①光的折射实验时，首先将水容器正位后固定，使容腔内水面与界面相平，界面线上下分别为空气与水两种介质，为光的折射提供了基本条件；于侧壁处于法线一侧用激光束由空气向水中斜射，并调整激光束经过入射点处于标记层的原点处，对比入射角与折射角的读数，并不断改变入射角同时观察折射角的变化，结果证明当光由空气斜射入水中时，折射角总是小于入射角偏向法线，入射角变小则折射角也随之变小；该装置用于②光路的可逆性实验时，由两人配合实现，其中一人持激光笔于法线一侧将激光束由空气斜射入水中，并保持光束I的入射角A不变；另一人持另一激光笔于法线另一侧将激光束II由水射向空气中，并调整入射角B，可以观察到只有当光束II的入射光线沿着光束I的折射光线角度入射时，光束与光束II才能够完全重合，说明光路是可逆的。本实用新型结构简单，操作方便，实验效果清晰、明了、直观，不受任何环境因素的影响，成功率100％。

作为本实用新型的优化，所述光的折射实验用装置还包括水容器支架，该支架为用于将水容器悬空支撑于平台上的金属丝框架结构，其用于支撑水容器的部位为方形水平框和支杆构成，所述支杆固定联接于方形水平框的四角处并向下延伸，所述方形水平框的宽边小于水容器的直径，其窄边的长度略大于侧壁的厚度；方形水平框与支杆所围成区域的上部为中空结构，中空结构的高度足以使水容器置于方形水平框内时水容器的侧壁与方形水平框的短边相接触。

本实用新型增设水容器支架，可方便水容器于实验台上的定位，水容器落于支架内卡定，不倾不滚，进一步保证光路的可逆性实验环节无障碍地将光束由水中射入空气，从保证实验方便快捷无干扰进行。

作为本实用新型的另一种优化，所述标记为以下方式中的一种：

①背衬板上沿背衬板厚度方向延伸的镂刻凹陷层；

②与背衬板一体成型的凸起层；

③附着于背衬板前端面上的印刷层或喷涂层。