教育技术学：幻灯机和投影仪的工作原理及优点

2023-10-31 理论教育版权反馈

【摘要】：（一）幻灯机的基本结构与工作原理幻灯机是将光学胶片上的影像，通过光路系统放大投射到银幕上的一种光学装置。图3-2幻灯机的光学部分（三）投影仪的优点和局限性1.投影仪的优点投影器构造简单、操作方便、体积小、携带方便。图3-3、图3-4和图3-5是常见的台式投影器的光学原理图、电气原理以及基本构造。投影器大都有一个工作灯泡和一个备用灯泡，它由灯泡切换装置来控制。承物台附在投影器一侧可放置投影片。

（一）幻灯机的基本结构与工作原理

幻灯机是将光学胶片上的影像，通过光路系统放大投射到银幕上的一种光学装置。常用的幻灯片用135胶片制成，画幅为24mm×36mm，片夹外框为50mm×50mm。图3-1所示即为一种常见的幻灯机和幻灯片。幻灯机的光学部分主要由光源、聚光镜、反光镜、隔热玻璃和放映镜头等组成，如图3-2所示。光源发出光线经聚光镜汇聚照亮幻灯片，再通过放映镜头在银幕上形成放大的倒立的幻灯片图像。

（二）幻灯机的使用

（1）在使用幻灯机前，一定要熟悉产品说明书，了解该机的性能、特点和操纵方法。

（2）幻灯机安放的位置要便于使用，幻灯机与银幕要保持适当的距离，画面充满银幕为准，其高度选择以避免学生头部挡住光线为宜。

（3）将幻灯片装到幻灯机的片盒内。装片要按教学需要的顺序。

（4）开机前要检查电源线及电器插头是否完好，电压是否符合要求。

（5）开机后要检查风扇马达是否运转。如果风扇马达不运转，严禁使用幻灯机，否则灯泡因不能散热而烧坏。

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图3-1　幻灯机和幻灯片

（6）调节焦距。在放映时，用手旋转镜头筒调节焦距，使幻灯机放映出清晰的画面。换片时，因为片夹厚度不一，在放映过程中还需要随时进行微调。使用中发现不正常的现象、声响时，一定要停机检查，排除故障。

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图3-2　幻灯机的光学部分

（三）投影仪的优点和局限性

1.投影仪的优点

（1）投影器构造简单、操作方便、体积小、携带方便。

（2）教师可以根据教学需要灵活使用各种形式的投影片。例如，边讲边在投影片上写、画；对投影片画面进行遮挡，逐步揭示、讲解；利用复合片进行分析或综合讲解；使用活动片或动感片演示活动或动感的画面效果；演示小的实物和用透明材料制作的教具，还可演示某些物理和化学等学科的实验，等等。

（3）保持传统教学中师生面对面教学、容易理解和及时交流的优点，减少教师的板书劳动，使教师的课堂活动时间有了回旋余地。

（4）投影片来源广，专业出版社发行了与中小学教材配套的投影教材，另外，教师可以根据教学内容，很方便地自制投影片用于教学中。

（5）投影仪在教室内自然光条件下就可以使用，方便教学。

2.投影仪的局限性

（1）投影教学效果在很大程度上取决于教师的媒体教学技巧。

（2）投影器不能自动地连续地展示图像，也不能配音。

（3）它是为大班教学而设计的，不适合于个别学习。

（四）投影器的原理和使用

1.投影器的基本构造和原理

投影器的光学工作原理与幻灯机相似，只是光路有些不同。常用的投影器由光源、新月镜、螺纹透镜（又称菲涅尔透镜）、放映镜头及反射镜等组成。图3-3、图3-4和图3-5是常见的台式投影器的光学原理图、电气原理以及基本构造。

投影器的光路采用新月透镜作为第一聚光镜，其作用是：

（1）新月透镜凹面朝向光源，可以更加靠近光源使包容角增大，提高光效；

（2）凹面朝向光源受热均匀，可起到隔热作用，使螺纹透镜的温度不至于过高；

（3）使整个聚光系统的焦距缩短，减少了投影器的高度、体积和整机的重量。

投影器的第二聚光镜，现多采用螺纹透镜（又称菲涅尔透镜），它由透明的聚丙烯塑料制成，具有孔径大、厚度薄、重量轻、光效高、照明均匀等优点。

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图3-3　台式投影器的光学系统图

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图3-4　台式投影器的基本构造

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图3-5　投影器的电气原理图

2.投影器的功能装置及操作方法

（1）灯泡切换装置。投影器大都有一个工作灯泡和一个备用灯泡，它由灯泡切换装置来控制。当工作中的灯泡烧掉时，只需扳动灯泡切换开关，可将备用灯泡转入工作状态。

（2）色带调节装置。在新月聚光镜汇聚的光束边缘，因色差而带上色彩形成色环，如果这个色环在菲涅尔透镜以内，就会在银幕上出现。色带调节装置可使反光碗、灯泡、新月聚光镜组件作为一个整体上下移动，将色带调节到菲涅尔透镜以外，色带就可消失。(www.chuimin.cn)

（3）弱光、强光开关。弱光、强光开关是用来改变光源变压器的输出抽头而改变灯泡的供电电压。通常情况下，常常用弱光供电以延长灯泡使用寿命，只在感到亮度不够时，才打开强光开关。

（4）俯仰及水平旋转装置。多数投影器其物镜及反光镜组件可绕垂直轴旋转360°，反光镜可作0°～60°俯仰调节，所以使用起来非常方便。

（5）卷片轴、承物平台及遮光镜。有些投影器还带有卷片轴、承物平台及遮光镜。透明片可卷在片轴上，使用时边书写边讲解，用后可倒回。书写时为避免光线刺眼，可使用遮光镜保护眼睛。承物台附在投影器一侧可放置投影片。

3.投影器的使用注意事项

（1）使用之前必须检查电源是否符合要求。如果是镝灯作为投影机的灯泡，先开启电源，然后按启动按钮，使镝灯像日光灯启动的过程一样。并且不要经常开、关镝灯，以延长灯泡寿命。

（2）投影器主要用来放映250mm×250mm左右的透明投影片，一般放在讲台上使用，为不妨碍学生视线，屏幕应安放更高些，选择好放映距离、高低及银幕倾角，使银幕上图像大小合适。如果出现图像的梯形变化，可以改变反射的倾角进行解决。

（3）调节聚焦旋钮使物镜上下移动，直至投影片图像聚焦清楚为止。调整色带旋钮，使屏幕上的光色一致、均匀。

（4）在使用过程中若发现风扇不转应停止使用。溴钨灯在点燃状态下应避免振动。

4.投影器的维护

（1）放映镜、反光镜、螺纹透镜等光学物件，需要擦拭时需用软质绒布轻擦，忌用粗布或其他东西擦拭。

（2）定期用小毛刷或皮老虎吹去投影器内的灰尘。

（3）更换灯泡时，灯泡在使用中被烧坏，不要马上打开载物台更换灯泡，等5～10分钟后再换灯泡，以免烫伤手指。

（4）设备不用时，应存放在阴凉通风处，若较长时间内不使用，应定时通电防潮。

（五）投影片的制作

1.静片制作法

静片是由单张胶片制成的投影片。它的制作方法主要有手工绘制法、静电复印法和数字化制作法，都是在透明的片基上制作教学信息。透明片基常用明胶片，它是在不能吸附普通墨水的涤纶片上涂上明胶而成，它的单面有胶膜，使用前要判断那一面有胶膜，可以用墨水、水彩在胶膜上直接绘写着色，明胶片受潮后易变色发霉。

（1）手工绘制法：手工绘制法有以下几道工序：

①设计底图：根据教学的需要，对所要说明的问题进行构思，先在白纸上用铅笔设计描绘出底图，符合透视原则。

②制作片框：片框的作用是固定投影片，遮挡多余的空间，把双层硬卡纸的中间挖空，将投影片夹在中间。

③复描：将做在片框中的明胶片与底图对齐，用水彩笔或油性笔将底图上的图形或文字描到明胶片上，以轮廓或框图为主。

④着色：用毛笔或棉球蘸取水彩颜料、油溶性颜料等透明色对图形或图像进行着色，要求着色部位准确，相邻部位的颜色对比大，较近的景物着色宜鲜艳浓重，较远的景物或背景宜淡薄轻浅。有条件时可以边着色边用投影仪放映观看。为了着色均匀，在着色的部位先用毛笔或棉球蘸水湿润一遍，再上色，一遍一遍、由浅到深，来回渲染，直至满意为止。

⑤勾边：为了提高画面轮廓的投影对比效果，需要对画面的边缘进行勾边，以增加图形的立体感和空间视觉效果。

经过投影放映，进行片与片内容衔接的修改和艺术加工，附加文字说明。

（2）静电复印法。利用静电复印机将资料上的图文复印到透明胶片上，还可以在已复印的胶片上着色，这种方法操作简单、自动化程度高，制作的图形和文字很规范，还可以对原件任意放大或缩小。基本操作与一般复印完全相同。应选用厚度为0.05mm、0.07mm的涤纶片或明胶片，太薄或太厚都会产生卡片现象或者复印效果不好。

（3）数字化制作法。利用计算机的数字化功能设计投影的内容，如文本、图形用PowerPoint、Photoshop等软件制成，再连接打印机将其打印成投影片。这种方法素材来源广泛，可以用数码相机、扫描仪采集素材输入计算机处理成投影片，并且投影片的放映效果和格式规范、丰富多彩。直接把投影胶片当作纸插入打印机就可以了，但是为了保护激光打印机，先用纸在激光打印机上印出底图，然后用底图在静电复印机上印出投影片比较好，还可以用油性笔在复印出的投影片上填色。

选择厚度为0.03mm、0.05mm、0.07mm的透明片作为打印材料，还可以用喷墨打印机制片。因为针式打印机分辨率太低，不能打印制作投影片。

2.活动投影片

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