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专利号: 2018107417165
申请人: 陕西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种环境介质对透镜聚散光特性影响的演示装置,其特征在于:底座(10)上依次设置有左半导体激光器组件、长方体水槽(3)、右半导体激光器组件,水槽(3)的一长侧壁板和两个宽侧壁板均为透明板,水槽内长侧壁板的中部设置有与长侧壁板垂直的遮光板(5),遮光板(5)将水槽(3)分割成第一水槽和第二水槽,遮光板(5)与水槽底面之间留有间隙使第一水槽和第二水槽相连通,第一水槽内设置有凹透镜组件(4),第二水槽内设置有凸透镜组件(6),凹透镜组件(4)和凸透镜组件(6)均与长方体水槽(3)的两长侧壁垂直。

2.根据权利要求1所述的环境介质对透镜聚散光特性影响的演示装置,其特征在于:所述的左半导体激光器组件为左支架(11)上竖直方向设置有第一半导体激光器(1)和第二半导体激光器(2),第一半导体激光器(1)的中心线和第二半导体激光器(2)的中心线与凹透镜组件(4)水平中心线之间的距离相等;所述的右半导体激光器组件为右支架(9)上竖直方向设置有第三半导体激光器(7)和第四半导体激光器(8),第三半导体激光器(7)的中心线和第四半导体激光器(8)的中心线与凸透镜组件(6)的水平中心线之间的距离相等。

3.根据权利要求1所述的环境介质对透镜聚散光特性影响的演示装置,其特征在于:所述的凹透镜组件(4)包括第一弧形透明板(4-1)、第一透明隔板(4-2)、第二弧形透明板(4-

3)、第二透明隔板(4-4),弧背相对的第一弧形透明板(4-1)和第二弧形透明板(4-3)之间设置第一透明隔板(4-2)和第二透明隔板(4-4),第一透明隔板(4-2)和第二透明隔板(4-4)相互平行,第一弧形透明板(4-1)与第二弧形透明板(4-3)的轴线位于长方体水槽(3)的水平中心面上,第一透明隔板(4-2)和第二透明隔板(4-4)将第一弧形透明板(4-1)和第二弧形透明板(4-3)之间的腔体分割成三个容积相等的腔体;所述的凸透镜组件(6)包括第三弧形透明板(6-1)、第三透明隔板(6-2)、第四弧形透明板(6-3)、第四透明隔板(6-4),开口相对的第三弧形透明板(6-1)和第四弧形透明板(6-3)之间设置有第三透明隔板(6-2)和第四透明隔板(6-4),第三透明隔板(6-2)和第四透明隔板(6-4)相互平行,第三弧形透明板(6-1)与第四弧形透明板(6-3)的轴线与第一弧形透明板(4-1)的轴线位于同一水平面上,第三透明隔板(6-2)和第四透明隔板(6-4)将第三弧形透明板(6-1)和第四弧形透明板(6-3)之间的腔体分割成三个容积相等的腔体。

4.根据权利要求3所述的环境介质对透镜聚散光特性影响的演示装置,其特征在于:所述的第一弧形透明板(4-1)和第二弧形透明板(4-3)以及第三弧形透明板(6-1)和第四弧形透明板(6-3)结构相同。

5.根据权利要求4所述的环境介质对透镜聚散光特性影响的演示装置,其特征在于:所述的第一弧形透明板(4-1)的圆弧半径为10~30cm、圆弧所对的圆心角为60~120°。

6.根据权利要求3所述的环境介质对透镜聚散光特性影响的演示装置,其特征在于:所述的第一弧形透明板(4-1)和第二弧形透明板(4-3)的弧背相距最近处的距离为1cm,所述的第三弧形透明板(6-1)与第四弧形透明板(6-3)的上端之间的距离为1cm、下端之间的距离为1cm。

7.一种环境介质对透镜聚散光特性影响的演示装置的演示方法,其特征在于包括如下步骤:

S1.在长方体水槽(3)中凸透镜组件(6)和凹透镜组件(4)外的空间中注满自来水,在凹透镜组件(4)的左前腔(a)和凸透镜组件(6)的右前腔(d)中注满饱和盐水,凹透镜组件(4)的左后腔(c)和凸透镜组件(6)的右后腔(f)中注满自来水,凹透镜组件(4)的左中腔(b)和凸透镜组件(6)的右中腔(e)为空气;

S2.透镜折射率大于环境折射率时,凸透镜、凹透镜聚散光特性的演示

移动右支架(9),使右支架(9)上第三半导体激光器(7)和第四半导体激光器(8)输出的平行激光束水平透过凸透镜组件(6)的右前腔(d),由于该腔中装的饱和盐水的折射率大于凸透镜组件(6)两侧自来水的折射率,透过凸透镜组件(6)的右前腔(d)两激光束会聚;

移动左支架(11),使左支架(11)上第一半导体激光器(1)和第二半导体激光器(2)输出的平行激光束水平透过凹透镜组件(4)的左前腔(a),由于该腔中装的饱和盐水的折射率大于凹透镜组件(4)两侧自来水的折射率,透过凹透镜组件(4)的左前腔(a)的两激光束发散;

该演示表明,透镜折射率大于环境折射率时,凸透镜是会聚透镜,凹透镜是发散透镜;

S3.透镜折射率小于环境折射率时,凸透镜、凹透镜聚散光特性的演示

移动右支架(9),使右支架(9)上第三半导体激光器(7)和第四半导体激光器(8)输出的平行激光束水平透过凸透镜组件(6)的右中腔(e),由于该腔中为空气,空气的折射率小于凸透镜组件(6)两侧自来水的折射率,透过凸透镜组件(6)的右中腔(e)两激光束发散;

移动左支架(11),使左支架(11)上第一半导体激光器(1)和第二半导体激光器(2)输出的平行激光束水平透过凹透镜组件(4)的左中腔(b),由于该腔中为空气,空气的折射率小于凹透镜组件(4)两侧自来水的折射率,透过凹透镜组件(4)的左中腔(b)两激光束会聚;

该演示表明,透镜折射率小于环境折射率时,凸透镜是发散透镜,凹透镜是会聚透镜;

S4.透镜折射率等于环境折射率时,凸透镜、凹透镜聚散光特性的演示

移动右支架(9),使右支架(9)上第三半导体激光器(7)和第四半导体激光器(8)输出的平行激光束水平透过凸透镜组件(6)的右后腔(f),由于右后腔(f)中为自来水,其折射率与凸透镜组件(6)两侧自来水的折射率相同,透过凸透镜组件(6)的右后腔(f)两激光束不改变方向;

移动左支架(11),使左支架(11)上第一半导体激光器(1)和第二半导体激光器(2)输出的平行激光束水平透过凹透镜组件(4)的左后腔(c),由于左后腔(c)中为自来水,其折射率等于凹透镜组件(4)两侧自来水的折射率,透过凹透镜组件(4)的左中腔(b)两激光束不改变方向;

该演示表明,透镜折射率等于环境折射率时,凸透镜和凹透镜均没有会聚或发散作用。