摘

 要：在进行一些光学实验时，为了避免因背景亮度影响成像质量，故需要在暗室中进行

实验调整。鉴于在黑暗的环境中进行读数非常不方便，新型光学可视读数装置就是为了在这
种情况下可以轻松读数而设计的。该装置具有节约能源，体积轻便等特点。

 

　　关键词：光学实验

 读数 照明 

　　中图分类号：

G642 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）012-165-02 

　　

1 引言 

　　光学在物理科学中是一个重要的组成部分，目前各高等学校的物理实验课程中都有光
学实验。通过这们光学实验可以了解光学原理、学习光学基本知识、掌握光学实验中的实验方
法和基本物理量的测量方法。在多次进行光学实验的过程中，我们发现在进行实验时，光学
实验室常常处于暗室状态，究其原因是为了避免背景亮度影响成像质量，故需要较暗的状
态下中进行成像调整和现象的观察，实验时需要拉上窗帘、关闭灯光才能进行。但在黑暗的
环境中进行读数非常不方便，尤其通过滑块的读数窗对导轨上的标尺进行数特别困难。

 

　　目前实验室一般使用小型手电筒进行照明，但是使用小型手电筒后，电池的损耗非常
大，既不节能环保，也会产生额外的实验成本。而新型光学可视读数装置的设计就是为解决
这一实际问题。

 

　　

2 新型光学可视读数装置的设计 

　　

2.1 能源的选择 

　　太阳能是纯天然的能源，可重复利用，也不会有能源使用损耗，节约成本。经过多次试
验，选用

84.5*55.5mm 的太阳能板，能进行充足的充电并且尽量减小体积。并且在平时不上

课时，拉开窗帘或者开着灯就能进行充电。太阳能板充电结构如图

1 所示。 

　　

2.2 充电电池及其电量指示板 

　　选取了型号为

TR10440 的锂电池作为能源核心，此种电池的额定容量为 600mah，并

且自带过电保护，能有效避免过度充电的发生，同时还具有低放电率，高充电效率的优点。

 

　　作为提供电源的核心，选取了自带保护板的锂电池作为太阳能充电的对象。光源通过太
阳能电池板转化为电能，由此对锂电池进行充电。并且还安装了一个电源的开关，在不需要
使用时关闭电源开关，避免电量流失。此外，另外安装了一个电量指示板的装置，用于查看
电池剩余电量，及时进行充电。电量指示板装置示意图如图

2 所示。电量不足时，两个指示

灯均熄灭；电量过半，则一个指示灯亮；电量充足，则两个指示灯皆亮。由于有了指示灯的
提示，使用者可以非常容易得知剩余电量的多少，是否需要尽快充电以确保读数装置的正
常光照。

 

　　

2.3 充电模块及照亮装置 

　　作为本装置最核心的部分，充电模块及照亮装置的制作是非常关键的。裁剪一块
4CM*6CM 的 PCB 板，在其上焊上充电模块的电路，并使其分别与太阳能充电板以及充电
电池相接，在电路另一端连上照明用的小

LED 灯，在其上拖出一段制作一个开关用于选择

小

LED 灯的亮或暗。 

　　其工作原理：通过给太阳能电池板一个光源，会产生大约

5V 至 6V 的电压（120MA～

220MA 电流），普通的小 LED 灯电压在 1.5V 至 2V 左右，电流在 10MA 至 20MA，理论上
可以直接用太阳能电池板产生的电源足够小

LED 灯直接进行发光，但因光学实验室使用环

境是比较暗的地方，所以此项功能并不适用，因此需要用到电池的储能电源。

 

　　在平时充足的光照能让太阳能电池板输出（

5V～6V 的电压），通过实际测量，根据

不同光照的强烈程度，充电时间为

3 至 6 小时不等。通过太阳能电池板对储能电池进行充足

的充电后，在实验时使用储能电源进行照明。具体充电时间与电量关系如图

3 所示。图中显

示，在光强较大（如阳光照射情况下），充满电池的时间约

3 小时；在室内照明（日光灯

条件下）充满电池的时间约

6 小时；如遇阴天光照不十分强，在此条件下充电时间约 3～6