透镜成像规律示教板

本实用新型属于物理学中演示透镜成像规律的教具，特别是透镜成像规律示教板。

目前，大、中学的物理课在讲授透镜（包括凸、凹透镜）成像规律的教学中，通常是老师在黑板上画图，即一步步画出透镜的成像规律图，然后进行讲授，由于图中各步骤的关系及演示过程无法直观地表示出来，这对学生的领会、理解有一定影响，现阶段虽然有透镜成像的实验仪器，但由于这种仪器每次都要调节像屏位置，不能连续地演示出像随物距连续变化而变化的规律。

本实用新型针对现阶段的实际情况，设计一种透镜成像规律示教板，它可以直观连续地演示出像随物距的变化而变化的规律，并且可以两面使用，一面可以演示凸透镜的成像规律，另一面可以演示凹透镜的成像规律，其具有结构简单、加工制造容易、成本低等特点。

本实用新型是通过下列方式实现的：一种透镜成像规律示教板，包括黑板及其两端挡，在黑板中心处有一称为光心的轴，通过该轴的水平和垂直方向分别设有一主轴及焦点和透镜符号，其中黑板的一面可以是凸透镜符号，另一面可以是凹透镜符号，本实用新型的特征是在平行于主轴的方向上设置滑槽，其上设有称为物的滑板，滑板上端设有与其连接的滑块，滑块内设有称为光线且通过光心的杆。上述各部件组成了滑动机构，其中滑板、滑块及杆可以采金属、塑料或木材 制造，也可采用其它材料制造，上述滑槽可以直接在黑板上制出；也可另外制造分别安装在黑板的两面，采用后一方法时，滑板也要作相    应结构设计。

所说的滑板采用双面结构，即采用通过连接杆连接的两个滑板，它们分别通过滑块与黑板里正反两面的称为光线且通过光心的杆连接，其中滑板与滑块的连接方式可以采用铰接、焊接、铆接，也可采用螺纹连接，以及其它工业上常用的连接方式等。由于本实用新型是两面使用，即一面演示凸透镜成像规律，另一面滑示凹透镜成像规律，故上述滑板、滑块及杆均采用两个，杆通过称为光心的轴连接并可绕轴转动，其另一端通过滑块内。当采用凸透镜符号时，即黑板的正面（图1），在称为光线且通过光心（轴）的杆与称为物的滑板及滑块交点处设有平行于主轴或滑槽的光线，其经过凸透镜折射后的光线通过焦点，反向延长线为虚线。当采用凹透镜符号时，即在黑板的另一面（图2），在称为光线且通过光心（轴）的杆与称为物的滑板及滑块交点处设有平行于主轴或滑槽的光线，其经凹透镜折射后的光线，其反向延长线（虚线）经过焦点。上述除滑板、滑块及称为光心的轴以及称为光线且通过光心的杆以外，其余各部分（如主轴、焦点、凸凹透镜符号、平行主轴的光线及其反向延长线等均可用粉笔或其它颜的画笔画出，也可采用其它方法（如喷漆等）画出或制出。本实用新型的用途是可以演示凸凹透镜在物距由小到大（或由大到小）的连续变化过程中，像的性质（大小、虚实、倒正）随物距变化而变化的 规律；演示像距随物距变化的规律；形象直观地展示物、像的相对位置；展示不成像位置及光线的几何图形等。

其具体使用过程如下：使用正面凸透镜成像时，当把称为物的滑板滑动到两倍焦距以外尽可能远的地方，此时通过光心（轴）的称为光线的杆与黑板上的折射光线的交点在主轴下方，交点与主轴的距离比称为物的滑板长度小，这时形成的像是倒立的、缩小的实像；当把称为物的滑板逐渐向凸透镜滑动时，也就是逐渐减小物距时，两光线的交点向斜下方移动，离主轴的距离逐渐增大，说明称为物的滑板在两倍焦距之外，逐渐减小物距时，倒立缩小的实像越来越大；当称为物的滑板滑动到两倍焦距处时，在板面上出现两个全等三角形，说明像不放大，也不缩小；当继续向透镜滑动时，交点继续向斜下方移动，说明放大的、倒立的实像随物距的减小而越来越大；当滑动到焦点处时，称为光线且通过光心（轴）的杆与折射光线平行（即无交点），说明物距等于焦距时不成像；当称为物的滑板从焦点处逐渐向透镜滑动时，通过光心称为光线且通过光心的杆左半部（即该光线的反向延长线）与折射光线的反向延长线相交，交点与主轴的距离很大，且在凸透镜左侧，此时交点随物距的减小向斜下方移动，交点与主轴的距离总比称为物的滑板长，说明物（即滑板）在一倍焦距之内时，得到正立的、放大的虚像，随着物距减小，正立放大的虚像越来越小，但像总是放大的。在使用背面凹透镜成像时，从板上直观看出，不管称为物的滑板滑到什么位置，称为光线且通过光心的杆与通过凹透镜的折射光线 的反向延长线（图2中的虚线）总能相交，说明凹透镜总能成像；交点是光线的反向延长线与称为光线且通过光心的杆相交产生的，所以凹透镜所成的像总是虚像；从板上可看出称为物的滑板和像在透镜同侧；交点到主轴距离总比物称为物的滑板小，说明像总是缩小的；交点在主轴上方，说明像总是正立的；当把物滑到离透镜尽可能远的位置并逐渐移近透镜时，即减小物距，交点逐渐向斜上方移，离主轴越来越远，说明凹透镜所成的像随物距减小而逐渐增大，而板上交点到主轴距离总小于物长，说明像总是缩小的。

也可把物滑到离透镜尽可能近的位置，然后逐渐把物向远离透镜方向移动，来讨论成像规律。可直观看到，随物距逐渐增大，交点向斜下方移动，这说明正立，缩小的虚像随物距增大而减小。

本实用新型和现有技术相比，具有结构简单、容易加工制造、成本低，并且可以两面使用，一面可以演示凸透镜的成像规律，另一面可以演示凹透镜的成像规律。同时具有演示直观、容易理解等特点。

图1是本实用新型正面的凸透镜成像规律示意图；

图2是本实用新型背面的凹透镜成像规律示意图；

图3是本实用新型滑板结构示意图。

图中：1黑板、2端挡、3滑槽、4称为光线且通过光心的杆、5滑块、6称为物的滑板、7采用凸透镜符号时，平行于主轴的光线、8凸透镜的反向延长线、9凸透镜符号、10凸透镜折射光线（通过焦点）、11焦点、12主轴、13称为光心的轴、14凸透镜所成的 像、15凹透镜折射光线、16凹透镜符号、17采用凹透镜符号时，平行于主轴的光线、18凹透镜所成的像、19连接杆、20凹透镜的反向延长线。

本实用新型的最佳实施例，如图1－3所示。一种透镜成像规律示教板，包括黑板1及其两端挡2，在黑板1中心处有一称为光心的轴13，通过该轴13的水平和垂直方向分别设有一主轴12及焦点11和透镜符号9、16，其中黑板1的一面可以是凸透镜符号9，另一面可以是凹透镜符号16，本实用新型是在平行于主轴12的方向上设置滑槽3，其上设有称为物的滑板6，滑板6的上端设有与其连接的滑块5，滑块5内设有称为光线且通过光心的杆4。上述各部件组成了滑动机构，其中滑板6、滑块5及杆4可以采用金属、塑料或木材制造。也可采用其它材料制造，上述滑槽3可以直接在黑板1上制出；也可另外制造分别安装在黑板1的两面，采用后一方法时，滑板6也要作相应的结构设计。

所说的滑板6采用双面结构，即采用通过连接杆19连接的两个滑板6，它们分别通过滑块5与黑板1正反两面的称为光线且通过光心（轴13）的杆4连接。其中滑板6与滑块5的连接方式可以采用铰接、焊接、铆接，也可采用螺纹连接以及其它工业上常用的连接方式等。

由于本实用新型是两面使用，即一面演示凸透镜成像规律，另一面演示凹透镜成像规律，故上述滑板6、滑块5及杆4均采用两个， 杆4通过称为光心的轴13连接并可绕轴13转动，其另一端通过滑块5内。当采用凸透镜符号9时，即黑板1的正面（图1），在称为光线且通过光心（轴13）的杆4与称为物的滑板6及滑块5交点处设有平行于主轴12或滑槽3的光线7，其经过凸透镜（符号）9折射后的光线10通过焦点11，其反向延长线8为虚线。当采用凹透镜符号16时，即在黑板1的另一面（图2），在称为光线且通过光心（轴13）的杆4与称为物的滑板6及滑块5交点处设有平行于主轴12或滑槽3的光线17，其经凹透镜（符号）16折射后的光线15，其反向延长线（虚线）20经过焦点11。上述除滑板6、滑块5及称为光心的轴13以及称为光线且通过光心（轴13）的杆4以外，其余各部分（如主轴12、焦点11、凸凹透镜符号9和16、平行主轴12的光线7和17及其反向延长线8和20等均可用粉笔或其它频的画笔画出，也可采用其它方法（如喷漆等）画出或制出。

本实用新型可以演示凸凹透镜9和16在物距由小到大（或由大到小）的连接变化过程中，像14和8的性质（大小、虚实、倒正）随物距变化而变化的规律；演示像距随物距变化的规律；形象直观地展示物6、像14和18的相对位置；展示不成像位置及光线的几何图形等。