ЛАБОРАТОРНЫЙ КОМПЛЕКТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ И ОПЫТОВ ПО ИЗУЧЕНИЮ ЗАКОНОВ ОПТИКИ
LABORATORY KIT FOR LABORATORY WORKS AND EXPERIMENTS TO STUDY LAWS OF OPTICS

Изобретение относится к средствам для изучения оптических явлений и может использоваться для занятий по физике, в частности при проведении лабораторных работ и опытов по изучению законов оптики.
Из полезной модели CN 203276684 U, 2013.11.06 известно устройство для изучения оптических явлений, в котором оптические элементы закреплены на оптической скамье. Однако данное учебно-наглядное пособие неудобно в использовании, не обеспечивает точности установки оборудования, а также не имеет возможности хранения после окончания учебного процесса в закрытом состоянии, что может привести к порче оборудования.
Из патента RU 2227329 В1 известен лабораторный комплект для проведения лабораторных работ и опытов по изучению законов оптики, содержащий корпус с крышкой, на дне которого установлен ложемент, в котором размещены плоскопараллельная пластина, экран, зеркало, соединительные провода, средства для изучения оптических явлений, включающие линзы, слайд-рамки с дифракционными решетками, слайд-рамки с отверстиями, источник света, и устройство для монтажа средств для изучения оптических явлений, образованное оптической скамьей и рейтерами, в каждом из которых смонтировано средство для изучения оптических явлений. Недостатком известного комплекта является низкая точность установки оборудования на оптической скамье, что не обеспечивает точности экспериментов.
Задачей заявленного изобретения является создание компактного, малогабаритного лабораторного комплекта для проведения лабораторных работ и опытов по изучению законов оптики, который обеспечит точную и быструю установку оборудования и повысит точность проведения опытов, удобного как при установке на рабочее место учащегося, так и при хранении, и позволяющего проводить весь комплекс экспериментальных лабораторных работ и опытов по оптике в объеме учебной программы, и обеспечивающего проведение различных вариантов расположения оптического оборудования и элементов с фиксацией их координатного расположения, что позволяет проводить сравнения полученных данных от размерного расстояния их расположения.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности установки оборудования для изучения оптических явлений на оптической скамье, уменьшение времени на установку оборудования и повышение точности проведения опытов.
Технический результат достигается за счет того, что в лабораторном комплекте для проведения лабораторных работ и опытов по изучению законов оптики, содержащем корпус с крышкой, на дне которого установлен ложемент, в котором размещены плоскопараллельная пластина, экран, зеркало, соединительные провода, средства для изучения оптических явлений, включающие линзы, слайд-рамки с дифракционными решетками, слайд-рамки с отверстиями, источник света, и устройство для монтажа средств для изучения оптических явлений, образованное оптической скамьей и рейтерами, в каждом из которых смонтировано средство для изучения оптических явлений, оптическая скамья выполнена в виде неравнобокого швеллера, на внутренней стороне широкого основания которого закреплена шкала-линейка из магнитного материала, а на внешней стороне широкого основания смонтированы пластиковые демпферы для установки оптической скамьи, а каждый рейтер образован стойкой, выполненной из пластины и имеющей паз для установки на оптическую скамью и взаимодействия по меньшей мере с одной стороной по меньшей мере одного узкого основания швеллера и стойки швеллера оптической скамьи, при этом на основании рейтера, которое выполнено с возможностью перемещения по шкале-линейке, закреплены магниты для фиксации рейтера на оптической скамье за счет магнитного поля шкалы-линейки, а экран выполнен из пластины с пазом для установки на оптическую скамью и взаимодействия по меньшей мере с одной стороной по меньшей мере одного узкого основания швеллера и стойки швеллера оптической скамьи, причем линзы жестко соединены с рейтерами, при этом источник света содержит светодиод и через резистор, ограничивающий электрический ток, подключен к источнику постоянного напряжения.
Каждый рейтер предпочтительно образован L-образно изогнутой пластиной, полка которой образует основание рейтера, выполненной с возможностью перемещения нижней стороной полки по шкале-линейке, на верхней стороне которой закреплен магнит.
Отверстия в слайд-рамках выполнены предпочтительно круглыми и щелевидными разных размеров.
Отверстия в слайд-рамках могут быть выполнены в виде круга, щели и буквы «F».
Светодиод для подключения к источнику постоянного напряжения предпочтительно снабжен выводами, соединенными через резистор с двумя гнездами синего и красного цвета.
Лабораторный комплект снабжен деревянным бруском для плоскопараллельной пластины.
Магниты выполнены предпочтительно неодимовыми.
Пластиковые демпферы выполнены с возможностью установки на крышку корпуса или столешницу.
Технический результат достигается устройством для монтажа средств для изучения оптических явлений, образованным оптической скамьей и рейтерами, в каждом из которых смонтировано средство для изучения оптических явлений, оптическая скамья выполнена в виде неравнобокого швеллера, на внутренней стороне широкого основания которого закреплена шкала-линейка из магнитного материала, а на внешней стороне смонтированы пластиковые демпферы для установки оптической скамьи, а каждый рейтер образован стойкой, выполненной из пластины и имеющей паз для установки на оптическую скамью и взаимодействия по меньшей мере с одной стороной по меньшей мере одного узкого основания швеллера и стойки швеллера оптической скамьи, при этом на основании рейтера, которое выполнено с возможностью перемещения по шкале-линейке, закреплены магниты для фиксации рейтера на оптической скамье.
Каждый рейтер предпочтительно образован L-образно изогнутой пластиной, полка которой образует основание рейтера. Пластина выполнена с возможностью перемещения нижней стороной полки по шкале-линейке, на верхней стороне которой закреплен магнит.
Магнит выполнен предпочтительно неодимовым.
Изобретение поясняется чертежами:
на фиг. 1 изображен лабораторный комплект для проведения лабораторных работ и опытов по изучению законов оптики, вид сверху,
на фиг. 2 изображен корпус лабораторного комплекта для проведения лабораторных работ и опытов по изучению законов оптики,
на фиг. 3, 5, 7 изображен рейтер с линзой,
на фиг. 4 изображено сечение А-А на фиг. 3,
на фиг. 6 изображено сечение Б-Б на фиг. 5,
на фиг. 8 изображено сечение Г-Г на фиг. 7,
на фиг. 9 изображена линейка, вид спереди,
на фиг. 10 изображен вид С на фиг. 9,
на фиг. 11 изображен экран, вид спереди,
на фиг. 12 изображен экран, вид сбоку,
на фиг. 13 изображен рейтер для слайд-рамок, вид спереди,
на фиг. 14 изображено сечение по В-В на фиг. 13,
на фиг. 15 изображено зеркало, вид сбоку,
на фиг. 16 изображено зеркало, вид спереди,
на фиг. 17 изображена плоскопараллельная пластина,
на фиг. 18 изображено сечение E-Ε на фиг. 17,
на фиг. 19 изображен брусок,
на фиг. 20 изображено сечение Ж-Ж на фиг. 19,
на фиг. 21 изображен рейтер для источника света,
на фиг. 22 изображено вид К на фиг. 21,
на фиг. 23 изображено сечение M-M на фиг. 21,
на фиг. 24 изображена оптическая скамья с рейтерами, вид сверху,
на фиг. 25 изображена оптическая скамья с рейтерами, вид сбоку,
на фиг. 26 изображена слайд-рамка с дифракционными решетками,
на фиг. 27 изображена слайд-рамка с круглым и щелевидными отверстиями разных размеров,
на фиг. 28 изображена слайд-рамка с круглым, щелевидным и в виде буквы «F» отверстиями,
на фиг. 29 изображена экспериментальная установка, вид сверху,
на фиг. 30 изображена экспериментальная установка, вид сбоку.
Лабораторный комплект для проведения лабораторных работ и опытов по изучению законов оптики содержит корпус с крышкой 1, на дне 2 которого установлен ложемент 3 со щелевыми прорезями 4, в котором размещены плоскопараллельная пластина 21, экран 18, зеркало 20, соединительные провода 36, средства для изучения оптических явлений, включающие линзы 6, 10, 13, слайд-рамки 22, 24, 25 с дифракционными решетками, слайд-рамки с отверстиями, источник света. Для установки средств для изучения оптических явлений используется устройство для монтажа средств для изучения оптических явлений, которое образовано оптической скамьей 15 и рейтерами 5, 9, 12. Оптическая скамья 15 выполнена в виде неравнобокого швеллера длиной предпочтительно 400 мм, на внутренней стороне широкого основания которого закреплена шкала-линейка из магнитного материала, а на внешней стороне широкого основания смонтированы пластиковые демпферы 17 для установки оптической скамьи. С помощью шкалы-линейки определяют координаты оптического объекта. Каждый рейтер 5, 9 и 12 образован стойкой, выполненной из пластины и имеющей паз для установки на оптическую скамью. Паз выполнен с возможностью взаимодействия по меньшей мере с одной стороной узкого основания швеллера и стойки швеллера оптической скамьи. На основании рейтера, которое выполнено с возможностью перемещения по шкале-линейке, закреплены магниты для фиксации рейтера на оптической скамье. Каждый рейтер предпочтительно образован L-образно изогнутой пластиной, полка которой образует основание рейтера. Пластина выполнена с возможностью перемещения нижней стороной полки по шкале-линейке 16. На верхней стороне полки L-образно изогнутой пластины закреплен магнит 8. Магниты 8 выполнены неодимовыми и закреплены, например, с помощью клея или другими средствами на основании рейтера. Рейтеры 5, 9, 12 выполнены из нержавеющей стали с центральными отверстиями. В рейтере 5 с помощью клея зафиксирована линза 6 рассеивающая с фокусным расстоянием F=50 мм, в рейтере 9 - линза 10 собирающая с фокусным расстоянием F=50 мм, в рейтере 12 - линза 13 собирающая с фокусным расстоянием F=100 мм. На поверхности каждого рейтера гравировкой выполнено обозначение линзы 7, 11, 14.
Комплект включает экран 18, выполненный из пластины из нержавеющей стали с пазом для установки на оптическую скамью и взаимодействия по меньшей мере с одной стороной узкого основания швеллера и стойки швеллера оптической скамьи. Фиксация экрана на оптической скамье 15 осуществляется с помощью, в частности, неодимового магнита 8, закрепленного на основании экрана, в частности, с помощью клея.
Источник света 27 содержит светодиод, который через резистор, ограничивающий электрический ток, подключен к источнику постоянного напряжения. Светодиод для подключения к источнику постоянного напряжения предпочтительно снабжен выводами, соединенными через резистор с двумя гнездами синего и красного цвета. Источник света 27 содержит рейтер 28, выполненный из пластины из нержавеющей стали, образующей стойку с центральным отверстием для выхода луча света от светодиода 29. Фиксация источника света 27 на оптической скамье 15 осуществляется с помощью неодимового магнита 8, закрепленного с помощью клея на основании рейтера 28.
Светодиод помещен во втулку 30 из капролона и посредством корпуса 31, выполненного из нержавеющей стали, закреплен к рейтеру 28 стальными трубчатыми заклепками 32. Выводы светодиода 29 через резистор 33, ограничивающий электрический ток, соединены с двумя гнездами 34 синего и красного цвета, для подключения к источнику постоянного напряжения. Электропитание источника света осуществляется с помощью источника питания. Подключение источника света производится соединительными проводами 36 синего и красного цвета, изготовленными из многожильного монтажного провода. Каждый провод с одной стороны заканчивается штекером для соединения с гнездом источника света, с другой стороны заканчивается штекером для соединения с гнездом источника питания. На лицевой поверхности источника света 27 закреплены два неодимовых магнита 35 для фиксации слайд-рамок во время проведения лабораторных работ.
Комплект включает рейтер 19 для слайд-рамок, выполненный из пластины из нержавеющей стали, и служит для закрепления слайд-рамок 22, 24, 25 во время проведения лабораторных работ. Фиксация рейтера для слайд-рамок на оптической скамье 15 осуществляется с помощью неодимового магнита 8, закрепленного клеем или другим известным способом на основании рейтера.
Слайд-рамка 22 с дифракционными решетками 23 включает две дифракционные решетки - 100 и 600 штрихов на миллиметр (Фиг. 26). Дифракционные решетки выполнены электронно-лучевой литографией.
Слайд-рамка 24 с круглыми и щелевидными отверстиями разных размеров включает двойную щель, круглое отверстие диаметром 0,15 мм и две одинарные щели различной ширины (0,15 мм и 0,3 мм), выполненные в алюминиевой пластинке (Фиг. 27). В верхней части слайд-рамки имеется шкала.
Отверстия в слайд-рамках выполнены предпочтительно круглыми и щелевидными разных размеров. Отверстия в слайд-рамках могут быть выполнены в виде круга, щели и буквы «F» (Фиг. 28).
Плоскопараллельная пластина 21 имеет трапецеидальную форму с двумя параллельными гранями. Выполнена она из прозрачного материала. Углы при основании составляют 60 и 45 градусов.
Лабораторный комплект снабжен деревянным бруском для плоскопараллельной пластины, комплектом булавок 37 и ковриком 38 из пористого материала.
Комплект может использоваться следующим образом. На занятиях учащийся имеет комплект для проведения лабораторных работ и опытов по изучению законов оптики. Учащийся достает из корпуса оптическую скамью и другое необходимое для проведения опыта оборудование. Оптическая скамья устанавливается демпферами на крышку корпуса или стол. На верхнюю полку оптической скамьи и на ее стойку пазом устанавливаются в нужной последовательности рейтер, экран, зеркало, при этом паз рейтера, экрана и зеркало опирается по меньшей мере двумя поверхностями на стойку и верхнюю полку оптической скамьи, что обеспечивает надежное и точное удержание посредством магнитов рейтера, экрана и зеркала на оптической скамье и в то же время позволяет свободно перемещать (юстировать) рейтеры, зеркало и экран по оптической скамье. Светодиод соединяется с источником тока посредством проводов, выполненных различными по цвету. Более тонкие штекеры подсоединяются к светодиоду, а толстые - к источнику тока, причем один из толстых штекеров выполнен белым и подсоединяется к отрицательному полюсу источника тока, а другой выполнен черным и соединен с положительным полюсом источника тока.
Шкала-линейка 16 на скамье 15 используется для определения координаты оптического элемента, закрепленного в рейтере, который устанавливают на оптической скамье.
Лабораторный комплект для проведения лабораторных работ и опытов по изучению законов оптики позволяет проводить 21 лабораторную работу.
Например, лабораторную работу «Измерение оптической силы собирающей линзы», где экспериментальная установка (фиг. 29, фиг. 30) состоит из оптической скамьи 15, источника света 27, рейтера 9 с собирающей линзой, экрана 18, соединительных проводов (условно не показаны), источника питания (условно не показан).