海市蜃楼成像教学装置的制作方法

1.本实用新型涉及教学用具技术领域，尤其涉及一种海市蜃楼成像教学装置。


背景技术：

2.海市蜃楼是地球上物体反射的太阳光经大气折射而形成的物体的虚像。它需要在特定的天气形势和气象条件下生成，与地理位置、地球物理条件有密切联系。由于海市蜃楼出现时间短，准确的记录较少，地域飘忽不定，有很大的偶然性，给学生和公众了解海市蜃楼形成的原理造成很大困难。
3.目前，国内外一般是利用液体建立梯度折射率场来演示海市蜃楼现象。然而，现有的海市蜃楼演示装置没有消除干扰光线，易导致用户将其他成像误认为海市蜃楼。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提供一种海市蜃楼成像教学装置，旨在改善现有技术中的海市蜃楼演示装置没有消除干扰光线，易导致用户将其他成像误认为海市蜃楼的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供一种海市蜃楼成像教学装置，包括：
6.安装座，具有依次设置的光源位、安装位及观察位；
7.光源装置，设于所述光源位，用以安装光源；
8.水箱，设于所述安装位，所述水箱用以盛放溶液，且所述水箱具有相对设置的光源侧及观察侧，所述光源侧靠近所述光源位，所述观察侧靠近所述观察位，所述光源侧及所述观察侧呈透明设置，以使所述光源发出的光能从所述光源侧传递至所述观察侧；以及，
9.遮光组件，至少设于所述光源侧与所述观察侧其中之一，用以遮挡干扰光线。
10.可选地，所述遮光组件包括活动设于所述安装座的上遮光帘及下遮光帘，所述上遮光帘与所述下遮光帘分别可沿上下方向移动设置。
11.可选地，所述遮光组件还包括：
12.立柱，设于所述安装座，且所述立柱沿上下方向延伸设置，所述上遮光帘及所述下遮光帘分别可上下滑动地安装于所述立柱；
13.驱动机构，用以驱动所述上遮光帘及所述下遮光帘沿所述立柱延伸方向活动。
14.可选地，所述海市蜃楼成像教学装置还包加液盒，所述加液盒设于所述水箱，所述加液盒具有进水口、及位于所述加液盒底部且与所述水箱连通的多个加液孔。
15.可选地，所述海市蜃楼成像教学装置还包括加液浮板，设于所述水箱内，且设于所述加液盒下方，所述加液浮板开设有多个呈间隔设置的通孔。
16.可选地，所述光源装置包括：
17.支架，沿上下方向延伸设置；
18.滑块，滑动安装于所述支架，具有沿所述支架延伸方向的活动行程；以及，
19.托架，用以安装所述光源，所述托架可转动地安装于所述滑块，以调整所述光源的
入射角度。
20.可选地，所述托架与所述滑块其中之一设有磁吸部，另一设有与所述磁吸部相吸附的吸附部。
21.可选地，所述海市蜃楼成像教学装置还包括水雾发生装置，所述水雾发生装置设于所述水箱底部。
22.可选地，所述水雾发生装置包括水雾发生器及返流板，所述水雾发生器设于所述水箱底部，所述返流板设于所述水雾发生器上方。
23.可选地，所述海市蜃楼成像教学装置还包括加热装置，所述加热装置设于所述水箱底部。
24.本实用新型提供的海市蜃楼成像教学装置包括安装座、光源装置、水箱及遮光组件，所述安装座具有依次设置的光源位、安装位及观察位；所述光源装置设于所述光源位，用以安装光源；所述水箱设于所述安装位，所述水箱用以盛放溶液，且所述水箱具有相对设置的光源侧及观察侧，所述光源侧靠近所述光源位，所述观察侧靠近所述观察位，所述光源侧及所述观察侧呈透明设置，以使所述光源发出的光能从所述光源侧传递至所述观察侧；所述遮光组件至少设于所述光源侧与所述观察侧其中之一，用以遮挡干扰光线。所述遮光帘组件设于所述光源侧时在所述光源侧形成光的入射窗口，所述遮光帘组件设于所述观察侧时在所述观察侧形成光的观察窗口。从而在教学演示时，当所述水箱内形成第一折射率层后，通过所述遮光组件调整光的入射窗口和/或观察窗口的位置及大小，使用户在所述观察侧看不见所述光源发出的光，以遮挡消除所述水箱侧面、底面以及溶液液面反射的成像等干扰，再在所述水箱内形成第二折射率层，以使所述第一折射率层及所述第二折射率层之间形成扩散层，从而使得用户在所述观察侧观察到的是扩散层形成的海市蜃楼，而非干扰像，进而提高教学演示质量。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
26.图1为本实用新型提供的海市蜃楼成像教学装置的一实施例的立体结构示意图；
27.图2为图1中配液盒的立体结构示意图；
28.图3为图1中水箱及加液浮板的局部剖视图；
29.图4为图1中是水箱及水雾发生装置的局部剖视图。
30.附图标号说明：
[0031][0032][0033]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0034]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0035]
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0036]
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。还有就是，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0037]
目前，国内外一般是利用液体建立梯度折射率场来演示海市蜃楼现象。然而，现有的海市蜃楼演示装置没有消除干扰光线，易导致用户将其他成像误认为海市蜃楼。
[0038]
鉴于此，本实用新型提供一种海市蜃楼成像教学装置，旨在改善现有技术中的海市蜃楼演示装置没有消除干扰光线，易导致用户将其他成像误认为海市蜃楼的技术问题。请参阅图1至图4为本实用新型提供的一种海市蜃楼成像教学装置的一实施例。
[0039]
请参阅图1，本实用新型提供的海市蜃楼成像教学装置100包括安装座1、光源装置2、水箱3及遮光组件，所述安装座1具有依次设置的光源位11、安装位12及观察位13；所述光源装置2设于所述光源位11，用以安装光源；所述水箱3设于所述安装位12，所述水箱3用以盛放溶液，且所述水箱3具有相对设置的光源侧31及观察侧32，所述光源侧31靠近所述光源位11，所述观察侧32靠近所述观察位13，所述光源侧31及所述观察侧32呈透明设置，以使所述光源发出的光能从所述光源侧31传递至所述观察侧32；所述遮光组件至少设于所述光源侧31与所述观察侧32其中之一，用以遮挡干扰光线。本方案中所述遮光帘组件设于所述光源侧31时在所述光源侧31形成光的入射窗口，所述遮光帘组件设于所述观察侧32时在所述观察侧32形成光的观察窗口。从而在教学演示时，当所述水箱3内形成第一折射率层后，通过所述遮光组件调整光的入射窗口和/或观察窗口的位置及大小，使用户在所述观察侧32看不见所述光源发出的光，以遮挡消除所述水箱3侧面、底面以及液面反射的成像等干扰，再在所述水箱3内形成第二折射率层，以使所述第一折射率层及所述第二折射率层之间形成扩散层，从而使得用户在所述观察侧32观察到的是扩散层形成的海市蜃楼，而非干扰像，进而提高教学演示质量。可以理解的是，当所述光源侧31及所述观察侧32均设有遮光组件时，消除干扰光线的效果更好。
[0040]
需要说明的是，所述安装座1的形式不做限制，可以是桌面平台，也可以是地面，只要能够具有依次设置的光源位11、安装位12及观察位13即可。此外，所述光源的形式不做限制，可以是处于自然光下的物体，也可以是景观灯，在本实施例中，所述光源包括led景观灯及激光笔；所述led景观灯用于用户观察海市蜃楼，所述激光笔用于用户观察光线在所述水箱3内的传递路线。因此，相应地，在本实施例中所述水箱3在所述光源侧31与所述观察侧32之间的一侧也呈透明设置，以便于用户观察激光笔的激光路径，有助于学生理解海市蜃楼的形成原理。所述海市蜃楼成像教学装置100还包括摄像装置5，设于所述安装座1，用以拍摄实验过程和实验现象，实现演示共享。
[0041]
进一步地，所述遮光组件的形式不做限制，可以是在所述光源侧31和/或所述观察侧32设置遮光格栅，也可以是其他形式，只要能够用以遮挡干扰光线即可。请参阅图1，在本实施例中，所述遮光组件包括活动设于所述安装座1的上遮光帘41及下遮光帘42，所述上遮光帘41与所述下遮光帘42分别可沿上下方向移动设置。根据设置位置，所述上遮光帘41及所述下遮光帘42之间可形成有光的入射窗口和/或观察窗口，从而通过调整所述上遮光帘41及所述下遮光帘42的位置，以达到调节入射窗口和/或观察出口的位置及大小的效果，进而消除干扰光线，提高教学质量，同时采用所述上遮光帘41及所述下遮光帘42的设置，使用灵活方便，且设备简单，节省经费。
[0042]
具体地，所述遮光组件还包括立柱43及驱动机构，所述立柱43设于所述安装座1，且所述立柱43沿上下方向延伸设置，所述上遮光帘41及所述下遮光帘42分别可上下滑动地安装于所述立柱43；所述驱动机构用以驱动所述上遮光帘41及所述下遮光帘42沿所述立柱43延伸方向活动。通过所述驱动机构驱动所述上遮光帘41及所述下遮光帘42沿上下方向活动，以实现自动化调整，进一步简化操作。需要说明的是，所述驱动机构与所述上遮光帘41及所述下遮光帘42的驱动连接方式不做限制，可以是两个驱动电机分别与所述上遮光帘41及所述下遮光帘42驱动连接，使得所述上遮光帘41及所述下遮光帘42可均独立沿上下方向移动，互不影响；也可以是所述上遮光帘41及所述下遮光帘42其中之一与一个驱动电机连
接，所述上遮光帘41与所述下遮光帘42传动连接，也可以是其他形式。
[0043]
进一步地，为便于溶液在所述水箱3内均匀扩散，提高海市蜃楼成像效果。在本实施例中，所述海市蜃楼成像教学装置100还包加液盒6，所述加液盒6设于所述水箱3，所述加液盒6具有进水口、及位于所述加液盒6底部且与所述水箱3连通的多个加液孔。从而在操作时，请参阅图1及图2，先通过蠕动泵从配液盒7中抽送溶液到所述加液盒6中，然后抽送至所述加液盒6中的溶液在所述加液盒6内扩散后流经多个所述加液孔注入所述水箱3，避免溶液从一处注入所述水箱3，以达到均匀溶液的效果，进而提高海市蜃楼成像效果。需要说明的是，所述配液盒7设有多个隔槽，且各所述隔槽均设有刻度，该刻度与溶液在所述水箱3内的高度相匹配，同时所述水箱3也设有溶液的高度刻度线。
[0044]
具体地，为避免不同折射率的溶液直接冲击混合，以致不能形成梯度折射率场。在本书实施例中，请参阅图3，所述海市蜃楼成像教学装置100还包括加液浮板61，所述加液浮板61设于所述水箱3内，且设于所述加液盒6下方，所述加液浮板61开设有多个呈间隔设置的通孔。如此设置，从所述加液盒6输出的溶液大多先落在所述加液浮板61上，再流经多个所述通孔注入所述水箱3，以避免从所述加液盒6输出的溶液直接与所述水箱3内的溶液冲击混合。从而，可有效防止在注入不同折射率溶液时产生冲击混合的现象。所述加液浮板61可随溶液液面上升而上升，能在加液过程中始终避免不通折射率的溶液冲击混合。此外，由于多个通孔间隔设置，便于溶液从所述加液浮板61流经多个所述通孔后与所述水箱3内液面层的溶液均匀扩散，以形成梯度折射率场，加快扩散层的形成，提高教学效率。优选地，多个所述通孔均匀间隔设置。
[0045]
进一步地，请参阅图1，为模拟不同海市蜃楼实验，需要调整所述光源的角度及位置，所述光源装置2包括支架21、滑块22及托架23，所述支架21沿上下方向延伸设置；所述滑块22滑动安装于所述支架21，具有沿所述支架21延伸方向的活动行程；所述托架23用以安装所述光源，所述托架23可转动地安装于所述滑块22，以调整所述光源的入射角度。从而，通过所述滑块22滑动调整所述光源的位置，同时通过所述托架23以实现对所述光源入射角度的调整。可以理解的是，所述光源装置2还包括驱动装置，用以驱动所述滑块22沿上下方向滑动，从而可通过控制器实现所述光源位11置的自动化调整。
[0046]
更进一步地，所述托架23与所述滑块22的转动安装方式不做限制，可以是铰接安装，也可以是其他形式，只要能实现所述托架23转动以调节所述光源入射角度即可。在本实施例中，所述托架23与所述滑块22其中之一设有磁吸部，另一设有与所述磁吸部相吸附的吸附部。如此设置，便于所述托架23转动安装，同时也便于所述托架23拆卸及更换。具体地，所述滑块22局部或整体为钢铁材质，所述托架23上设有磁铁，设备简单、降低成本。需要说明的是，所述滑块22上设有角度刻度，用以标定所述光源的入射角度及转动调整角度；所述支架21上设有位置刻度，用以标定所述光源的位置变化及调整。
[0047]
进一步地，请参阅图4，为模拟更多海市蜃楼场景，所述海市蜃楼成像教学装置100还包括水雾发生装置8，所述水雾发生装置8设于所述水箱3底部。从而利用所述水雾发生装置8产生水蒸气，由于水蒸气相对较重，会先沉于所述水箱3底部再向上扩散，此时水蒸气与所述水箱3上方的干燥空气会形成梯度折射率场，折射率由下往上逐渐减少，使得光线曲线传播，形成海面海市蜃楼，使得所述海市蜃楼成像教学装置100能够模拟更多不同蜃景，激发学生实验兴趣。
[0048]
具体地，所述水雾发生装置8包括水雾发生器81及返流板82，所述水雾发生器81设于所述水箱3底部，所述返流板82设于所述水雾发生器81上方。在模拟海面海市蜃楼时，将所述返流板82置于所述水雾发生器81上方，用以进一步迫使所述水雾发生器81生成的水蒸气向下流动，待所述水箱3底部的水蒸气适量后，撤去所述返流板82，使得水蒸气与所述水箱3上方的干燥空气形成具有梯度折射率场的扩散层，以提高海面海市蜃楼成像效果。
[0049]
进一步地，所述海市蜃楼成像教学装置100还包括加热装置，所述加热装置设于所述水箱3底部。利用所述加热装置加热所述水箱3底部的空气，使得所述水箱3上方为冷空气，下方为热空气，从而中间空气在上下方向存在温度阶梯，折射率由下往上逐渐增大，光线射入时曲线传播，模拟沙漠海市蜃楼，进而可提供更多海市蜃楼演示实验。可以理解的是，所述加热装置的形式不做限制，可以是远红外加热装置，也可以是其他形式加热装置，在本实施例中，所述加热装置包括加热板及金属安全网罩，所述金属安全网罩罩设于所述加热板外周。
[0050]
以上所述仅为本实用新型的可选地实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。