一种光反射及折射定律探究仪及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光反射及折射定律探究仪及其使用方法，属于教学设备技术领域。
【背景技术】
[0002]传统的教学主要是板书，而对于物理学，这种方式很难让学生有直接的感受，导致教学效果不佳。如光的教学中，气体和液体对光的散射，光发生反射、折射和全反射现象时的光路，这些现象如何快速、准确的呈现在学生面前，使得学生在学习过程中易于探究光的反射定律，折射定律和全反射发生的规律。现有技术中有利用激光演示反射的设备，但是，其结构不能充分的体现上述中气体和液体对光的散射，光发生反射、折射和全反射现象时的光路。因此，现有技术中依然缺乏能针对光的教学章节有用的教学仪器，在实际教学中需要一种结构简单，方便使用，演示清晰，能够十分方便的探究光反射和折射时反射光线、折射光线和入射光线所在的平面与反射面(界面)的垂直关系，完全不依赖刻度盘的漫反射呈现光路。
【发明内容】
[0003]为克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种结构简单，方便使用，演示清晰的光反射及折射定律探究仪，并公开其使用方法，能够十分方便的探究光反射和折射时反射光线、折射光线和入射光线所在的平面与反射面(界面)的垂直关系，完全不依赖刻度盘的漫反射呈现光路。
[0004]为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:一种光反射及折射定律探究仪，包括面板、底座、容仓、360°刻度盘、滑动架、激光笔、重垂线，所述面板通过支架安装在底座上，包含一个圆形跑道;所述底座上安装有水平仪，在底座与承载底座的接触面之间设置有安装在底座上的可调支腿;所述容仓为透明中空圆柱体，圆柱体的底面安装在面板或360°刻度盘上，360°刻度盘安装在圆柱体的其中一个底面或面板上;所述滑动架安装在面板的圆形跑道上，激光笔安装在滑动架上;所述重垂线的固定端安装在面板或容仓上。
[0005]进一步的，所述容仓上设置有注液口，通过注液口注入散射液体，所注入的散射液体填满容仓内空间的一半，液面位于90°刻度线。
[0006]进一步的，所述底座为圆形或方形，可调支腿设置3个或4个，当设置3个时，3个可调支腿构成等边三角形，当设置4个时，4个可调支腿构成矩形，水平仪位于圆形的圆心位置或方形的中心位置。
[0007]进一步的，所述重垂线的固定端安装在面板或容仓的中心上。
[0008]进一步的，所述光反射及折射定律探究仪的使用方法是:
一、探究光的反射定律，首先将探究仪置于教学台上，调节可调支腿，使水平仪处于水平状态，从而使刻度盘所在的面处于竖直状态，此时容仓内的液面水平;而后通过滑动架在面板圆形跑道上移动，带动激光笔移动到某一刻度位置，打开激光笔电源，使光发生反射，移近并调节重锤线，然后从重锤线外侧观察反射光和入射光线，此时如反射光线，入射光线和重锤线重合，则证明反射重锤线光线与入射光线所在的面是竖直的，与反射面垂直即两面垂直，从而引入法线的概念;此时，从360°刻度盘正面观察，得反射光线与入射光线分别位于法线两侧，即两线异侧;然后，多次改变入射角的大小并读、记入射角和反射角的度数，比较其大小，即可得到反射角等于入射角这一结论；
二、探究光的折射定律，首先将探究仪置于教学台上，调节可调支腿，使水平仪处于水平状态，从而使刻度盘所在的面处于竖直状态，此时容仓内的液面水平;而后通过滑动架在面板圆形跑道上移动，带动激光笔移动到某一刻度位置，打开激光笔电源，使光由空气斜射到液面，调节重垂线的位置，从重垂线外侧观察折射光线、反射光线跟重垂线重合，即折射光线与入射光线所在的平面和折射的界面垂直，从而引入法线的概念;此时，从360°刻度盘正面观察，得折射光线与入射光线分别在液体、空气两种不同的介质中，折射光线与入射光线分别位于法线两侧，折射角小于入射角;或使光由液体斜射人空气，从正面观察，此时折射角大于入射角，随后逐渐增大入射角，当入射角增大到一定度数时，空气中的折射光线消失，只有反射现象存在，实现演示光的全反射，此时的入射角就是临界角。
[0009]本发明的有益技术效果是:利用水平仪，散射液体的液面和重垂线能够十分巧妙的构成探究上述两定律中的“两面垂直”关系的结构，结构简单，使用方便，演示清晰，能够十分方便的探究光反射和折射时反射光线、折射光线和入射光线所在的平面与反射面(界面)的垂直关系，完全不依赖刻度盘的漫反射呈现光路。
【附图说明】
[0010]下面结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
[0011]图1为本发明的结构示意图。
[0012]图中:1、底座，11、水平仪，12、可调支腿，2、面板，3、容仓，31、注液口，4、360°刻度盘，5、滑动架，6、激光笔，7、重垂线。
【具体实施方式】
[0013]如图1所示的一种光反射及折射定律探究仪，包括面板2、底座1、容仓3、360°刻度盘4、滑动架5、激光笔6、重垂线7，所述面板2通过支架安装在底座I上，包含一个圆形跑道；所述底座I上安装有水平仪11，在底座I与承载底座的接触面之间设置有安装在底座上的可调支腿12 ;所述容仓3为透明中空圆柱体，圆柱体的底面安装在面板2或360°刻度盘4上，360°刻度盘4安装在圆柱体的其中一个底面或面板2上;所述滑动架5安装在面板2的圆形跑道上，激光笔6安装在滑动架5上;所述重垂线7的固定端安装在面板2上。
[0014]对于360°刻度盘4的安装位置，由于容仓3本身是透明的，因此，对于面板2而言，360°刻度盘、容仓、面板的安装位置就由两种可能，但这两种可能均对实现本发明所要解决的技术问题没有影响，可以说效果相同。
[0015]所述容仓3上设置有注液口31，通过注液口 31注入散射液体，所注入的散射液体填满容仓3内空间的一半，液面位于90°刻度线。
[0016]所述底座I为圆形或方形，可调支腿12设置3个或4个，当设置3个时，3个可调支腿构成等边三角形，当设置4个时，4个可调支腿构成矩形，水平仪11位于圆形的圆心位置或方形的中心位置。
[0017]所述重垂线7的固定端安装在面板2或容仓3的中心上。
[0018]所述光反射及折射定律探究仪的使用方法是:
一、探究光的反射定律，首先将探究仪置于教学台上，调节可调支腿，使水平仪处于水平状态，从而使刻度盘所在的面处于竖直状态，此时容仓内的液面水平;而后通过滑动架在面板圆形跑道上移动，带动激光笔移动到某一刻度位置，打开激光笔电源，使光发生反射，移近并调节重锤线，然后从重锤线外侧观察反射光和入射光线，此时如反射光线，入射光线和重锤线重合，则证明反射重锤线光线与入射光线所在的面是竖直的，与反射面垂直即两面垂直，从而引入法线的概念;此时，从360