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. 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. Эффект достигается тем, что предлагаемая полезная модель содержит основание, на котором установлен металлический лист с нанесенной системой координат, исследуемый отражатель заданной формы, причем в поперечном сечении плоскость отражателя и плоскость основания взаимно перпендикулярны, на фиксированном расстоянии от отражателя поперечно основанию установлена направляющая, вдоль которой с помощью

подшипников в горизонтальной плоскости перемещается диск с градусной шкалой, способный поворачиваться относительно своей оси на угол ±180 град. На нижней плоскости диска установлен полупроводниковый лазер с длиной волны видимого диапазона, на одной оптической оси с которым установлена цилиндрическая линза. Причем световая плоскость от цилиндрической линзы распространяется перпендикулярно плоскости основания вдоль оси, наклоненной на угол <90 к плоскости основания. При этом световая плоскость от источника света распространяется под углом падения луча к поверхности отражателя, отраженная световая плоскость распространяется вдоль плоскости основания по направлению оси, наклоненной на угол к плоскости основания. При касании световой плоскости от источника излучения и плоскости основания, на последней остается световой след падающего и отраженного от отражателя луча. При использовании вместо отражателя с заданной формой отражающей поверхности отражателя с изменяющимся радиусом кривизны в виде полосы гибкого материала конечной длины с отражающим покрытием с одной стороны и постоянными магнитами с другой стороны, кроме изменения положения отражателя на плоскости имеется возможность изменения радиуса кривизны отражающей поверхности.

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 <90 к плоскости основания 1. При этом световая плоскость от полупроводникового лазера 13 распространяется под углом падения луча к поверхности отражателя 3, отраженная световая плоскость распространяется вдоль луча 18, наклоненного на угол 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 к поверхности отражателя 20, отраженная световая плоскость распространяется вдоль луча 18, наклоненного на угол 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 производится регулировочным винтом 4. Величина угла падения определяется по указателю 11 градусной шкалы 5. Электрическое питание полупроводникового лазера 13 осуществляется от блока питания 7 постоянного тока.

1. 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° 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, отличающийся тем, что 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.

2. 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° 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, отличающийся тем, что 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.