彩虹定量化呈现装置的制作方法

1.本实用新型为实验器具领域，进一步的，涉及一种彩虹定量化呈现装置，尤其涉及一种可对彩虹进行定量化呈现且可对彩虹的多种参数进行调节的装置。


背景技术：

2.彩虹是雨过天晴后的一种常见自然现象，了解其形成机理与研究方法可加深对光学现象的科学认知。
3.目前，虽存在一些可对彩虹进行呈现的实验器具(多用于科学展示和启蒙教育等)，但大多实验器具对彩虹的呈现效果往往要受天气的影响，无法保证在任何时间均能顺利展示出明显的彩虹现象，而且现有的实验器具仅仅停留于呈现彩虹现象，无法根据实验需求对彩虹的曲率、长度以及宽度等参数进行准确调节。另外，现有可对彩虹进行呈现的实验器具多采用多种装置零散拼凑而成，非一体化装置，不仅不便于携带，而且展示过程繁琐(如：需要现场调节光学器具的角度，寻找引取光源的合适位置等)，使用起来十分不便。
4.针对相关技术中对彩虹进行呈现的实验器具使用不便、无法对所呈现的彩虹进行调节的问题，目前尚未给出有效的解决方案。
5.由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种彩虹定量化呈现装置，以克服现有技术的缺陷。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种彩虹定量化呈现装置，不仅能够对彩虹进行清晰的展示，而且可根据实验需求对彩虹的曲率、长度以及宽度等参数进行精确调节，可从多个维度上更全面地学习和研究彩虹的形成原理，达到更科学，更完整，更有启发性和学习性的展示和启蒙效果。
7.本实用新型的另一目的在于提供一种彩虹定量化呈现装置，结构简单、方便携带，现场操作即可快速、清晰地呈现出彩虹，适于推广使用。
8.本实用新型的目的可采用下列技术方案来实现：
9.本实用新型提供了一种彩虹定量化呈现装置，所述彩虹定量化呈现装置包括光源、提高光线色散程度的透明水箱、对射入至所述透明水箱内的光线进行反射的光线反射器件和对彩虹进行呈现的光屏，其中：
10.所述光源和所述光屏分别设置于所述透明水箱的两相对侧，所述光源与所述透明水箱之间设置有对呈现的彩虹进行调节的光线集散器件，所述透明水箱内盛装有清水，且所述光线反射器件浸没于所述透明水箱内的清水中，所述光线反射器件将经过所述光线集散器件汇聚的光线反射至所述光屏上。
11.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述透明水箱为放置于水平面上且顶部开口的矩形箱体，光线由所述透明水箱的一侧壁射入至所述透明水箱内并由所述透明水箱的另一相对侧壁射出所述透明水箱。
12.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述彩虹定量化呈现装置还包括置物平台，所述置物平台的顶部为水平面，所述透明水箱放置于所述置物平台的顶部。
13.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述彩虹定量化呈现装置还包括可调节所述光线集散器件高度的调节支架，所述光线集散器件能上下移动地设置于所述调节支架上。
14.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述光线集散器件为凸透镜或者凹透镜，所述凸透镜或者所述凹透镜的数量为多个，各所述凸透镜或者各所述凹透镜具有不同的焦距。
15.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述光线反射器件为平面镜或者凹面镜。
16.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述光线反射器件固定于所述透明水箱的内壁上，且所述光线反射器件的反射面朝向所述透明水箱的中部。
17.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述凹面镜的数量为多个，各所述凹面镜具有不同的曲率。
18.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述光源为白激光。
19.在本实用新型的一较佳实施方式中，所述彩虹定量化呈现装置还包括固定底座，所述光源、所述光线集散器件、所述透明水箱和所述光屏均设置于所述固定底座上。
20.由上所述，本实用新型的彩虹定量化呈现装置的特点及优点是：
21.在光源与光屏之间增设光线集散器件和透明水箱，并在透明水箱内设置光线反射器件，通过透明水箱提高光线的色散程度，保证光屏上呈现出的彩虹具有良好的清晰度；通过替换不同的光线集散器件可对光线的聚散程度进行调节，从而改变呈现在光屏上的彩虹的长度以及宽度等参数，而且通过替换不同的光线反射器件可改变呈现在光屏上的彩虹的曲率，根据实验需求对呈现出的彩虹进行精确调节，实现了对彩虹的自主设计和呈现，进而可从多个维度上更全面地学习和研究彩虹的形成原理，达到更科学，更完整，更有启发性和学习性的展示和启蒙效果。
22.通过固定底座9对各器件进行固定安装，解决了现有彩虹呈现器具零散繁杂、不便携带、展示过程繁琐等缺点，本实用新型结构以及操作方法均更加简单，且方便携带，可展示的内容更加丰富，便于推广使用。
附图说明
23.以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：
24.图1：为本实用新型彩虹定量化呈现装置的结构示意图。
25.图2：为本实用新型彩虹定量化呈现装置的呈现原理图。
26.本实用新型中的附图标号为：
27.1、光源；
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2、光线集散器件；
28.3、透明水箱；
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4、光线反射器件；
29.5、光屏；
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6、调节支架；
30.7、置物平台；
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8、夹具；
31.9、固定底座。
具体实施方式
32.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。
33.如图1所示，本实用新型提供了一种彩虹定量化呈现装置，该彩虹定量化呈现装置包括光源1、透明水箱3、光线反射器件4和光屏5，透明水箱3用于提高光线色散程度，光线反射器件4用于对射入至透明水箱3内的光线进行反射，光屏5用于对彩虹进行呈现。其中：光源1和光屏5分别设置于透明水箱3的两相对侧，光源1与透明水箱3之间设置有光线集散器件2，通过光线集散器件2对呈现的彩虹进行调节(可调节彩虹的长度以及宽度等参数)，透明水箱3内盛装有清水，且光线反射器件4浸没于透明水箱3内的清水中，光线反射器件4将经过光线集散器件2汇聚的光线反射至光屏5上。
34.本实用新型在光源1与光屏5之间增设光线集散器件2和透明水箱3，并在透明水箱3内设置光线反射器件4，通过透明水箱3提高光线的色散程度，保证光屏5上呈现出的彩虹具有良好的清晰度；通过替换不同的光线集散器件2可对光线的聚散程度进行调节，从而改变呈现在光屏5上的彩虹的长度以及宽度等参数，而且通过替换不同的光线反射器件4可改变呈现在光屏5上的彩虹的曲率，根据实验需求对呈现出的彩虹进行精确调节，实现了对彩虹的自主设计和呈现，进而可从多个维度上更全面地学习和研究彩虹的形成原理，达到更科学，更完整，更有启发性和学习性的展示和启蒙效果。本实用新型解决了现有彩虹呈现器具无法对彩虹的多种参数(如：弯曲程度、长度和宽度等)进行准确调节的问题，为彩虹的呈现提供了全新的展示、研究、观察和启蒙思路，可以以明显的实验现象引导参观者从“彩虹是怎样形成的”、“彩虹为何是弯曲的”、“彩虹的弯曲程度怎样调节”、“彩虹的长宽由什么决定”等维度上更全面地学习和探究彩虹的形成原理，达到更科学，更完整，更有启发性和学习性的展示或启蒙效果。
35.进一步的，光源1可采用但不限于白激光。由于白激光是合成光，极易发生色散现象，且光束聚拢性好、光强高，光线在通过透明水箱3后能够观察到明显的色散现象，实验效果受天气等外界环境因素影响小，保证呈现出的彩虹更加明显，易于观察展示。
36.本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，透明水箱3为放置于水平面上且顶部开口的矩形箱体，光线由透明水箱3的一侧壁射入至透明水箱3内并由透明水箱3的另一相对侧壁射出透明水箱3。由于不同频率的光线具有不同折射率，因此，白激光所发射的光束在进入棱镜后，其中所含的不同频率的光线的传播方向会有不同程度的偏折，导致不同频率的光线在离开棱镜时会发生分散，从而形成光谱。如图2所示，光源1发出的光束在入射点处就已经发生色散，但由于不同频率的光线的偏折角度相差不大，因此难以直观的对彩虹进行呈现，本实用新型设置透明水箱3作为色散装置，使光束在入射点和出射点各发生一次折射，从而大大增加了光线的偏折角度，提高光束的色散程度，能够明显观察到色散效果，即呈现明显的彩虹现象。
37.在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，彩虹定量化呈现装置还包括置物平台7，置物平台7的顶部为水平面，透明水箱3放置于置物平台7的顶部，保证透明水箱3的水平放置，便于实验的进行。
38.在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，彩虹定量化呈现装置还包括调节支架6，光线集散器件2能上下移动地设置于调节支架6上，通过调节支架6光线集散器件2的
高度进行调节，保证光线的准确入射，使得彩虹能够呈现于光屏5的中间区域。
39.具体的，如图1所示，调节支架6上设置有上下位置可调的夹具8，通过夹具8对光线集散器件2进行夹持，从而将光线集散器件2安装于调节支架6上。
40.在本实用新型的一个可选实施例中，光线集散器件2为凸透镜或者凹透镜。根据实验需求，凸透镜与凹透镜之间可进行替换，从而调节光屏5上彩虹的长度(凸透镜对光线具有汇聚的作用，可缩短光屏5上彩虹的长度；凹透镜对光线具有发散的作用，可拉长光屏5上彩虹的长度)。
41.进一步的，凸透镜或者凹透镜的数量为多个，各凸透镜或者各凹透镜具有相同的直径和不同的焦距。根据实验需求，可替换不同焦距的凸透镜或者凹透镜，从而实现光屏5上彩虹长度的自由设计和调节。
42.在本实用新型的一个可选实施例中，光线反射器件4为平面镜或者凹面镜。
43.当不需要对彩虹的曲率进行调节时，光线反射器件4可采用平面镜，通过平面镜的设置可增大反射率，使得光线能够最大程度的发生反射和色散，避免光线在如图2所示的反射点处直接折射至空气中导致光线强度的降低，保证彩虹能够更加清晰的呈现于光屏5上。
44.当需要对采用的曲率进行调节时，光线反射器件4可采用凹面镜，凹面镜的数量为多个，各凹面镜的直径相同，但各凹面镜具有不同的曲率。凹面镜的设置不仅能够增大反射率，使得光线能够最大程度的发生反射和色散，而且根据实验需求可替换不同曲率的凹面镜，进而对彩虹的弯曲程度进行调节(凹面镜的曲率越大，彩虹的弯曲程度越大)。
45.进一步的，如图1所示，光线反射器件4固定于透明水箱3的内壁上，且光线反射器件4的反射面朝向透明水箱3的中部。
46.在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，彩虹定量化呈现装置还包括固定底座9，固定底座9为沿水平方向设置的平板状结构，光源1、光线集散器件2、透明水箱3和光屏5均固定设置于固定底座9上。使得本实用新型解决了现有彩虹呈现器具零散繁杂、不便携带、展示过程繁琐等缺点，结构以及操作方法均更加简单，且方便携带，可展示的内容更加丰富，便于推广使用。
47.具体的，如图1所示，光线集散器件2通过调节支架6固定于固定底座9的顶部，透明水箱3通过置物平台7固定于固定底座9的顶部。
48.如图1、图2所示，本实用新型的彩虹定量化呈现装置的使用原理为：实验人员控制白激光对外发出光束，光线经过凸透镜或者凹透镜后由入射点射入至透明水箱3内，光线在入射点处发生第一次偏折，通过调整平面镜或者凹面镜在透明水箱3中的位置，使光线在透明水箱3内的反射点处发生发射，并通过通过透明水箱3的出射点对外射出，光线在出射点处发生第二次偏折，射出透明水箱3的光线照射至光屏上呈现出彩虹。当需要对彩虹的长度和/或宽度进行调节时，可替换不同焦距的凸透镜或者凹透镜；当需要对彩虹的弯曲程度进行调节时，可替换不同曲率的凹面镜，以达到对呈现的彩虹进行快速、精确调节的目的。
49.本实用新型的彩虹定量化呈现装置的特点及优点是：
50.一、该彩虹定量化呈现装置可通过透明水箱3提高光线的色散程度，保证光屏5上呈现出的彩虹具有良好的清晰度，且采用白激光作为光源，白激光是合成光，极易发生色散现象，且光束聚拢性好、光强高，光线在通过透明水箱3后能够观察到明显的色散现象，实验效果受天气等外界环境因素影响小，保证呈现出的彩虹更加明显，易于观察展示。
51.二、该彩虹定量化呈现装置可通过替换不同的光线集散器件2(即：替换不同焦距的凸透镜或者凹透镜)可改变呈现在光屏5上的彩虹的长度以及宽度等参数，而且通过替换不同的光线反射器件4(即：凹面镜具有不同的曲率)可改变呈现在光屏5上的彩虹的曲率，根据实验需求对呈现出的彩虹进行精确调节，实现了对彩虹的自主设计和呈现，进而可从多个维度上更全面地学习和研究彩虹的形成原理，达到更科学，更完整，更有启发性和学习性的展示和启蒙效果。
52.三、该彩虹定量化呈现装置具有结构简单、方便携带和展示等优点，只需按下开关控制光源1打开即可对彩虹现象进行呈现，现场操作，方便快捷，适于推广使用。
53.以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。