不斜翁球形激光水平仪

谢秉汶

开学之初，老师让我把课表、班规等贴在墙上。我贴了好几次，总是一头高一头低。所以，我想制作一个方便的水平仪。一次偶然，我注意到一碗水无论碗怎么倾斜，碗里的水面总是水平的，于是我想到用水和激光笔制作一个“不斜翁”。

我发明的不斜翁球形激光水平仪结构如图1。球形容器内液体装到一半，圆形水平浮子覆于液面，激光发射器安装在水平浮子上表面，电源置于球体外面。因为液体的流动性，无论球体如何倾斜，水平浮子总是保持水平状态。因此，激光发射器发出的激光经柱形透镜折射后总保持水平状。

我用激光笔发出平行光线，再经柱形透镜汇聚之后发散，可在屏面上显示一条光线，如图2，再与液面总是水平这一特点结合，就得到了总是水平的激光线。

为了使水平浮子可以承载激光发射器，我用泡沫板制作浮子，球内液体采用密度较大的机油，减少液体的晃动。

将水平仪设计成球形并将柱形透镜放在球心，是为了保证发出的光线不会因为球体折射而改变光的传播方向。

不斜翁球形激光水平仪采用液面确定水平，比水泡式水平仪能更精确地确定水平状态。除检测水平外，还能标示水平，而且不必调节自身水平，可以安装在帽子、支架等物品上实现更多功能。

在今后的研究中，我还将完善这个发明，如将球体改用不易碎的透明材料制作；球内液体采用密度更大、黏性更小的液体；用遥控开关控制该水平仪，避免外接导线影响水平浮子的灵活性等。（指导老师：彭向斌）