ЛАБОРАТОРНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ КОНЦЕНТРАТОРОВ ИЗЛУЧЕНИЯ И ОТРАЖЕНИЯ СВЕТА С МОДЕЛЯМИ НА МАГНИТНОЙ ОСНОВЕ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель применяется как лабораторно-исследовательский стенд для проведения работ при исследовании и изучении свойств отражающих поверхностей и солнечных концентраторов с различной формой поверхности при различной ориентации их относительно источника света. Полезная модель может применяться также как лабораторно-исследовательский стенд для проведения практических занятий по учебным курсам «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии», раздел «Солнечная энергетика», «Физика. Геометрическая оптика», а также другим курсам, например «Экология», в которых рассматриваются вопросы солнечной энергетики.
Известен лабораторно-исследовательский стенд (патент РФ №66071, БИ №24 2007 г., МПК G02B 27/20), который выбран за прототип.
Недостатком известного лабораторно-исследовательского стенда является отсутствие системы координат и привязки к ней исследуемой оптической системы, а также отсутствие механизма фиксации исследуемой модели на стенде.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание лабораторно-исследовательского стенда для исследования и демонстрации хода световых лучей на плоскости при отражении света на границе раздела двух сред от поверхности произвольной формы с изменяющимся радиусом кривизны с привязкой к системе координат и изменении положения источника света.
В результате использования полезной модели появляется возможность исследования и демонстрации хода световых лучей при отражении луча света на границе раздела двух сред от поверхности произвольной формы при произвольном положении ее на плоскости с привязкой к системе координат и
изменении положения источника света. Также возможно исследование и демонстрация хода световых лучей в оптических системах с отражающими поверхностями с изменяющимся радиусом кривизны при произвольном положении отражающей поверхности на плоскости с привязкой ее к системе координат и изменении положения источника света.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что лабораторно-исследовательский стенд для исследования концентраторов излучения и отражения света с моделями на магнитной основе, содержащий в качестве источника света полупроводниковый лазер с длиной волны видимого диапазона, на одной оптической оси с которым установлена цилиндрическая линза, а также плоское основание и механизм изменения положения источника света, состоящий из направляющей и измерительного элемента в виде диска с градусной шкалой, с возможностью поворота диска относительно оси на угол ±180 град. и перемещения диска вдоль направляющей в горизонтальной плоскости посредством подшипников, установленных на направляющей, при этом источник света и оптический элемент установлены на нижней плоскости диска, на высоте 3-10 мм от плоскости основания, при этом стенд содержит металлический лист, установленный на верхней плоскости основания, систему координат, нанесенную на поверхности металлического листа, и отражатель заданной исследуемой формы с постоянными магнитами на нижней стороне, причем в поперечном сечении плоскость отражателя и плоскость основания взаимно перпендикулярны.
В другом варианте лабораторно-исследовательский стенд для исследования концентраторов излучения и отражения света с моделями на магнитной основе, содержащий в качестве источника света полупроводниковый лазер с длиной волны видимого диапазона, на одной оптической оси с которым установлена цилиндрическая линза, а также плоское основание и механизм изменения положения источника света, состоящий из направляющей и измерительного элемента в виде диска с
градусной шкалой, с возможностью поворота диска относительно оси на угол ±180 град. и перемещения диска вдоль направляющей в горизонтальной плоскости посредством подшипников, установленных на направляющей, при этом источник света и оптический элемент установлены на нижней плоскости диска, на высоте 3-10 мм от плоскости основания, при этом стенд содержит металлический лист, установленный на верхней плоскости основания, систему координат, нанесенную на поверхности металлического листа, и отражатель с изменяющимся радиусом кривизны в виде полосы гибкого материала конечной длины с отражающей поверхностью с одной стороны и постоянными магнитами с другой, расположенными на некотором расстоянии друг от друга, причем в поперечном сечении плоскость отражателя и плоскость основания взаимно перпендикулярны.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фиг.
На фиг.1 изображен внешний вид лабораторно-исследовательского стенда с отражателем заданной формы.
На фиг.2 - внешний вид лабораторно-исследовательского стенда с отражателем с изменяющимся радиусом кривизны.
На фиг.3 - устройство механизма изменения положения источника света.
На фиг.4 - ход лучей в оптической системе (вид сбоку).
На фиг.5 - ход лучей в оптической системе (вид сверху).
На фиг.6 - схема установки постоянных магнитов в отражателе заданной формы (общий вид и поперечное сечение).
Лабораторно-исследовательский стенд содержит в себе плоское основание 1, заданную исследуемую форму 2 отражателя 3, регулировочный винт 4 наклона полупроводникового лазера 13 с длиной волны видимого диапазона, вращающуюся градусную шкалу 5, направляющую 6 с подшипниками, блок питания 7 полупроводникового лазера 13, изолированный провод 8 питания полупроводникового лазера 13, сетевой электрический фильтр 9 напряжением ~220 В, изолированный сетевой провод 10, указатель 11 градусной шкалы 5, ось вращения 12 градусной шкалы 5,
цилиндрическую линзу 14, расположенную в одной оптической оси 15 с лазером 13, падающий луч света 16, отраженный луч света 17, металлический лист 18, систему координат 19, отражатель 20 с изменяющимся радиусом кривизны, постоянные магниты 21 отражателя 20, постоянные магниты 22 отражателя 3.
Отражатель 3 может иметь форму 2: линейную, цилиндрическую, параболическую, коническую, эллипсоидную, составную цилиндрическую, составную параболическую, составную эллипсоидную, ассиметричную, то есть образованную ветвью параболы и участком окружности.
Работает предлагаемый лабораторно-исследовательский стенд следующим образом. На основании 1 на металлический лист 18 по координатной системе 19 устанавливается отражатель 3 заданной формы 2, фиксирующийся на металлическом листе 18 с помощью постоянных магнитов 22 на нижней плоскости, на фиксированном расстоянии от отражателя 3 поперечно основанию 1 установлена металлическая направляющая 6, вдоль которой посредством подшипников в горизонтальной плоскости перемещается круглая градусная шкала 5, способная поворачиваться относительно своей оси 12 на угол ±180 град. На нижней плоскости градусной шкалы 5 на высоте А=3...10 мм установлен полупроводниковый лазер 13 с длиной волны видимого диапазона, на одной оптической оси 15 с которым установлена цилиндрическая линза 14. Посредством горизонтального перемещения градусной шкалы 5 вдоль направляющей 6 и ее поворота вокруг оси 12 по шкале 5 задается положение полупроводникового лазера 13 в оптической системе. Причем световая плоскость от цилиндрической линзы 14 распространяется перпендикулярно плоскости основания 1 вдоль луча 17, наклоненного на угол α<90 к плоскости основания 1. При этом световая плоскость от полупроводникового лазера 13 распространяется под углом падения луча β к поверхности отражателя 3, отраженная световая плоскость распространяется вдоль луча 18, наклоненного на угол α к плоскости основания 1. При касании световой
плоскости от полупроводникового лазера 13 и плоскости основания 1, на последней виден световой след падающего луча 17 и отраженного от отражателя луча 18. В поперечном сечении плоскость отражателя 3 и плоскость основания 1 взаимно перпендикулярны.
При использовании вместо отражателя 3 заданной формы 2 отражателя 20 с изменяющимся радиусом кривизны конечной длины из гибкого материала, например пластика, с отражающим покрытием в одной стороны и постоянными магнитами 21 с другой, его положение и кривизна задается по системе координат 19, в поперечном сечении плоскость отражателя 20 и плоскость основания 1 составляют перпендикуляр. Световая плоскость от полупроводникового лазера 13 распространяется под углом падения луча β к поверхности отражателя 20, отраженная световая плоскость распространяется вдоль луча 18, наклоненного на угол α к плоскости основания 1. При касании световой плоскости от полупроводникового лазера 13 и плоскости основания 1, на последней виден световой след падающего луча 17 и отраженного от отражателя 20 луча 18.
Изменение угла α производится регулировочным винтом 4. Величина угла падения β определяется по указателю 11 градусной шкалы 5. Электрическое питание полупроводникового лазера 13 осуществляется от блока питания 7 постоянного тока.