CN105448168A - 便携式多光源牛顿环演示仪 - Google Patents

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杨广武
刘枝朋
金光浩
朱飞
江越
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Abstract

本发明提供便携式多光源牛顿环演示仪，该演示仪的镜头和毛玻璃放置于牛顿环光轴的对称位置，所述光源放置于毛玻璃之上，光源的光线均指向毛玻璃的同一区域，电池通过总开关和切换开关依次连接光源，为光源供电，摄像机与镜头相连，摄像机拍摄到的图像通过USB线输出。有益效果是该演示仪能够把牛顿环干涉图像直接通过电脑和投影在屏幕上供多人观看。暗盒设计保证了图像拍摄不受外界干扰。多光源切换可以观察到复色光(白光)和单色光的不同干涉现象。体积小巧，便于携带，解决了演示实验进课堂的问题。

Description

便携式多光源牛顿环演示仪
技术领域
本发明涉及一种演示仪器，特别是一种便携式多光源牛顿环演示仪。
背景技术
牛顿环装置是一个由平凸透镜和平板玻璃构成的装置，平凸透镜的凸面与平板玻璃之间构成轴对称型的空气薄膜，其对称轴为平凸透镜的中轴。当光源照射方向和观察方向(或镜头拍摄方向)关于此对称轴对称时(遵循光的反射定律)即可观察或拍摄到牛顿环干涉图样。牛顿环干涉是大学物理光学部分的典型内容，实验中观察牛顿环装置比较笨重，需要钠灯、读数显微镜等。目前市场上的演示仪器也体积较大，不便携带到教学课堂上演示。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种便携式多光源牛顿环演示仪，该演示仪体积小巧，操作简单，安全可靠，可直接通过电脑投影观察到不同波长光源的牛顿环干涉图案，适用于在多媒体教室配合大学物理理论课进行同步课堂演示。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种便携式多光源牛顿环演示仪，其中：该演示仪包括有外壳，外壳上设有盖板，外壳内包括有牛顿环、摄像机、镜头、毛玻璃、光源、电池、总开关、切换开关、外壳、盖板、USB线。
所述镜头和毛玻璃放置于牛顿环光轴的对称区域，所述光源放置于毛玻璃之上，光源的光线均指向毛玻璃的同一区域，这一区域与镜头关于牛顿环的光轴对称，电池通过总开关和切换开关依次连接光源，为光源供电，摄像机与镜头相连，摄像机拍摄到的图像通过USB线输出。
本发明的效果是：
(1)能够把牛顿环干涉图像直接通过电脑和投影在屏幕上供多人观看。
(2)暗盒设计保证了图像拍摄不受外界干扰。
(3)多光源切换可以观察到复色光(白光)和单色光的不同干涉现象。
(4)体积小巧，便于携带，解决了演示实验进课堂的问题。
附图说明
图1是本发明演示装置的结构。
图中：
1、牛顿环2、摄像机3、镜头
4、毛玻璃5、光源6、电池
7、总开关8、切换开关9、外壳
10、盖板11、USB线
具体实施方式
结合附图的本发明的激光直投式分辨本领演示仪结构加以说明。
本发明的便携式多光源牛顿环演示仪设计思想是针对大学物理中牛顿环的等厚干涉这一内容，设计一款体积小巧、便于携带、能在多媒体教室演示的演示实验装置，用于演示不同光照下的牛顿环干涉现象。本发明采用暗盒封装整套装置，多光源可切换，USB免驱摄像机，实现了设计思想。
本发明的便携式多光源牛顿环演示仪结构是：该演示仪包括有牛顿环1、摄像机2、镜头3、毛玻璃4、光源5、电池6、总开关7、切换开关8、外壳9、盖板10、USB线11。
所述光源5均指向毛玻璃的同一区域，这一区域与镜头3关于牛顿环的光轴12对称，电池6通过总开关7和切换开关8为光源5供电，摄像机2拍摄到的图像通过USB线11输出，整套仪器安装在内部涂黑的外壳9内，盖板10可以盖住外壳9。所述光源5为多个颜色不同的光源，包括白光、红光、黄光、绿光等等，通过切换开关8可以选择其中一个光源发光。所述光源5发的光均照射在毛玻璃4的同一区域，而这一区域与摄像机2的镜头3光轴关于牛顿环1的光轴对称，恰好在摄像机2中拍摄到清晰的牛顿环干涉图案。所述光源5体积小巧，可选择LED光源。光源5的供电可以使用电池6或者外接简单的变压器，以确保整套装置的体积小巧和便携。
所述盖板10是方便拆装的不透明板，拆开时可以让学生看清内部结构，盖上后可以保证拍摄到清晰的图像。所述摄像机2是免驱动的摄像机，在一般电脑上均可即插即用。所述外壳9和盖板10内部涂黑，构成封闭的暗盒。
本发明的分辨本领演示装置的功能是这样实现的：
光源5照亮毛玻璃4，进而照亮了牛顿环1，根据光的反射定律，摄像机2可以通过镜头3拍摄到牛顿环的干涉图案。切换不同颜色的光源，可以拍摄到不同波长的光的干涉图案。
本发明的分辨本领演示装置的基本操作步骤：
打开总开关，将切换开关切换到某一光源，将USB线输入到电脑，通过投影仪把干涉图像投射到屏幕上。拆开时可以让学生看清内部结构，盖上后可以保证拍摄到清晰的图像。

Claims (7)

1.一种便携式多光源牛顿环演示仪，其特征是：该演示仪包括有外壳，外壳(9)上设有盖板(10)，外壳(9)内包括有牛顿环(1)、摄像机(2)、镜头(3)、毛玻璃(4)、光源(5)、电池(6)、总开关(7)、切换开关(8)、外壳(9)、盖板(10)、USB线(11)；
所述镜头(3)和毛玻璃(4)放置于牛顿环(1)光轴的对称区域，所述光源(5)放置于毛玻璃(4)之上，光源(5)的光线均指向毛玻璃(4)的同一区域，这一区域与镜头(3)关于牛顿环的光轴(12)对称，电池(6)通过总开关(7)和切换开关(8)依次连接光源(5)，为光源(5)供电，摄像机(2)与镜头(3)相连，摄像机(2)拍摄到的图像通过USB线(11)输出。
2.根据权利要求1所述的便携式多光源牛顿环演示仪，其特征是：所述光源(5)为多个颜色不同的光源，通过切换开关(8)能够选择其中一个光源发光。
3.根据权利要求1所述的便携式多光源牛顿环演示仪，其特征是：所述光源(5)发的光均照射在毛玻璃(4)的同一区域，而这一区域与摄像机(2)的镜头(3)光轴关于牛顿环(1)的光轴(12)对称，恰好在摄像机(2)中拍摄到清晰的牛顿环干涉图案。
4.根据权利要求1所述的便携式多光源牛顿环演示仪，其特征是：所述光源(5)的供电能够使用电池(6)或者外接变压器。
5.根据权利要求1所述的便携式多光源牛顿环演示仪，其特征是：所述盖板(10)为可拆装的不透明板。
6.根据权利要求1所述的便携式多光源牛顿环演示仪，其特征是：所述摄像机(2)是免驱动的摄像机，能够与电脑连接即插即用。
7.根据权利要求1所述的便携式多光源牛顿环演示仪，其特征是：所述外壳(9)和盖板(10)内部涂黑，构成封闭的暗盒。
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