CN102555653A - 人工彩虹 - Google Patents

Abstract

人工彩虹，包括喷雾装置和灯光照射装置，所述的喷雾装置的弧形水管连接加压装置，所述的弧形水管上设有喷嘴，所述的灯光照射装置具有高强度的LED灯，所述的灯光照射装置的灯管是与所述的弧形水管同样形状和大小的弧形灯管，所述的弧形灯管与弧形水管平行放置，所述的弧形灯管的任选点到所述的弧形水管的最短连线构成光线入射方向，所述的光线入射方向与所述的弧形水管所在的平面构成光线入射角，所述的光线入射角是48度。具有明亮鲜艳的优点。

Description

人工彩虹

技术领域

本发明涉及一种人工彩虹。

背景技术

现有人工彩虹虽然能够模拟彩虹的效果，但是不够鲜艳明亮，影响观赏效果。

发明内容

本发明要克服现有人工彩虹色彩暗淡的缺点，提供一种明亮鲜艳、观赏效果好的人工彩虹。

人工彩虹，包括喷雾装置和灯光照射装置，所述的喷雾装置的弧形水管连接加压装置，所述的弧形水管上设有喷嘴，所述的灯光照射装置具有高强度的LED灯，其特征在于：所述的灯光照射装置的灯管是与所述的弧形水管同样形状和大小的弧形灯管，所述的弧形灯管与弧形水管平行放置，所述的弧形灯管的任选点到所述的弧形水管的最短连线构成光线入射方向，所述的光线入射方向与所述的弧形水管所在的平面构成光线入射角，所述的光线入射角是48度。

设定观察方向为水平方向，人工喷淋装置呈曲线错落对应摆放，在水管通水前，先经过加压装置，将水增压，然后经弧形水管从碰头喷出，形成环形的水雾环，在侧面光照装置的照射下，白光发生色散，达到人造彩虹的效果。为了增强效果，可增加冷雾装置。

本发明构思新颖巧妙独特，用人工方法产生彩虹，可以放置于酒店，广场，博物馆，车站等各种需要装饰的地方。而且，通过设计安排光的入射方向，可达到最佳的观察效果。

本发明的优点是：明亮鲜艳、观赏效果好。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图

图2是入射角的示意图

图3是入射角的计算示意图

具体实施方式

参照附图1、2：

人工彩虹，包括喷雾装置1和灯光照射装置2，所述的喷雾装置1的弧形水管连接加压装置3，所述的弧形水管上设有喷嘴4，所述的灯光照射装置1具有高强度的LED灯。所述的灯光照射装置1的灯管是与所述的弧形水管同样形状和大小的弧形灯管，所述的弧形灯管与弧形水管平行放置，所述的弧形灯管的任选点到所述的弧形水管的最短连线构成光线入射方向，所述的光线入射方向与所述的弧形水管所在的平面构成光线入射角，所述的光线入射角是48度。

参照附图3：定义回转角为入射到水滴上的任一条光线的反方向与它从水滴出射光线之间的夹角叫做回转角，用θ表示。理论和实验都表明，入射在水滴上某一点的任何一种单色光，如果满足最大回转角(即最小偏向角)的条件，则在这一点附近入射的同种色光在射出水滴后，它们的方向几乎是平行的，在这个方向上出射光能量也是最集中的。沿着其它方向射出的光线会分散，因而观察不到水滴。可见闪耀方向就是我们实际观察到虹和霓的方向。

在图3中，任意取一条光线ab→bc→cd→de来研究，设空气的折射率为1，水的折射率为n，根据折射定律、反射定律及几何原理可列出如下等式：sin i₁＝nsin r₁

sin i₃＝nsin r₄

r₁＝r₂＝r₃＝r₄＝r

i₁＝i₂＝i₃＝i

α+β+i₂＝2(r₂+r₃)

α+β＝i₃+θ

解上述方程组可得：

$\mathrm{\θ}=2[2\arcsin \left(\frac{\sin i}{n}\right)-i]$

令 $\frac{\mathrm{d\θ}}{\mathrm{di}}=0,$ 可得 $\cos i=\±\sqrt{\frac{n^2-1}{3}},$

因入射角 $i\≤\frac{\mathrm{\π}}{2},$ 只取 $\cos i=\sqrt{\frac{n^2-1}{3}}$

为了判断极大值还是极小值，求二阶导数，可得

说明θ具有极大值，其值为：

${\mathrm{\θ}}_m=2\left[\arcsin \right[\frac{1}{n}\sqrt{\frac{4-n^2}{3}}]-\arccos \sqrt{\frac{n^2-1}{3}}]$ 式(3)

由(3)式可知，最大回转角θ_m还取决于折射率n。根据一般正常色散的规律，光频率愈高，折射率n愈大。在太阳光谱的可见区域内，紫光n值最大，红光n值最小。对于水，不考虑色散一般取n＝1.333，考虑色散时，七种色光各有各的折射率，以紫光、黄光、红光为例，其n值近似取：n_紫＝1.34，n_黄＝1.33，n_红＝1.32，将n值分别代入(3)式，可得各种色光对应的最大回转角如下：

θ_m紫＝41°4′，θ_m黄＝42°30′，θ_m红＝44°

以上数据表明：对于虹而言，θ_m紫＜θ_m红所以虹的彩带的色彩排序为内紫外红。

同时，可以看出，出射光线与竖直方向的夹角为i₁+θ_m，如要控制观察方向为水平方向，即需将入射光线角度设置为与弧形水管所在平面成48°左右即可保证人工彩虹明亮鲜艳。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护的范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (1)

1.人工彩虹，包括喷雾装置和灯光照射装置，所述的喷雾装置的弧形水管连接加压装置，所述的弧形水管上设有喷嘴，所述的灯光照射装置具有高强度的LED灯，其特征在于：所述的灯光照射装置的灯管是与所述的弧形水管同样形状和大小的弧形灯管，所述的弧形灯管与弧形水管平行放置，所述的弧形灯管的任选点到所述的弧形水管的最短连线构成光线入射方向，所述的光线入射方向与所述的弧形水管所在的平面构成光线入射角，所述的光线入射角是48度。

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