CN110223584B - 一种磁吸式双摄像头牛顿环实验装置示教仪 - Google Patents
一种磁吸式双摄像头牛顿环实验装置示教仪 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种磁吸式双摄像头牛顿环实验装置示教仪，属于物理实验仪器领域，包括牛顿环仪、钠灯盒和读数显微镜，还包括对准读数显微镜的目镜的主摄像头、与主摄像头连接的主摄像头支架、对准读数显微镜测微鼓轮的副摄像头、与副摄像头连接的副摄像头支架、安装在读数显微镜的底座上的固定座和与主摄像头支架连接的连接杆；主摄像头和副摄像头分别将将读数显微镜观察到的图像和测微鼓轮的读数刻度传输出来，方便学生观察实验中的具体细节，固定座的强磁铁的吸附安装方式能够在使用时方便安装，在拆卸时，通过转动顶杆将力作用在平行于强磁铁吸合面方向上，使得强磁铁间的吸合面逐渐减小，降低吸附力，能够轻松取下。
Description
技术领域
本发明涉及物理实验仪器领域，特别涉及一种磁吸式双摄像头牛顿环实验装置示教仪。
背景技术
牛顿环实验装置，是一种物理实验中通用的光学实验仪器，其实验原理为：一个曲率半径很大的平凸透镜，以其凸面朝下，放在一块平板玻璃上，二者之间形成从中心相周边逐渐增厚的空气膜，若对透镜垂直投射单色平行光，则空气膜下缘面与上缘面反射的光就会在空气膜上缘面附近相遇而干涉，出现以玻璃接触点为中心的一系列明暗相间的圆环，即牛顿环；牛顿环实验装置用读数显微镜观察牛顿环，通过读数显微镜目镜视场内的标尺和目镜外测微鼓轮上的刻度读数来测量牛顿环的直径。测量过程中还要使干涉环的环心与调到读数显微镜的视场中央，再通过转动目镜，对分划板聚焦，直到使视场内干涉环清晰；
但是，上述调节、测量和读数过程中，读数显微镜视场内干涉圆环和焦距的变化、目镜外部测微鼓轮上的读数只有操作者一个人能看见，教师操作讲解时，学生看不见这些细节，导致教师讲解之后学生操作依然有困难；
申请号为201811033001.0的专利公开了一种磁吸式双摄像头牛顿环实验装置示教仪，包括框架、主摄像头固定螺丝、带沉头孔强磁铁、沉头螺丝、螺母、副摄像头支架、副摄像头支架螺丝、副摄像头固定顶丝。主摄像头通过主摄像头固定螺丝安装在框架的长槽上，可以调节高低；副摄像头通过支架安装在主摄像头侧面，与主摄像头平行，高低可独立调节；其设置有两个摄像头，学生通过这两个摄像头能够看见教师操作的细节，在安装时通过强磁铁吸附安装，强磁铁吸力过强，在拆下时需要用力拉开，操作不方便且用力拉开易导致读数显微镜或牛顿环仪受到损伤。
发明内容
本发明提供一种磁吸式双摄像头牛顿环实验装置示教仪，可以解决现有技术中的牛顿环实验装置示教仪存在不方便装拆摄像头的问题。
一种磁吸式双摄像头牛顿环实验装置示教仪，包括牛顿环仪、钠灯盒和读数显微镜，还包括对准所述读数显微镜的目镜的主摄像头、与所述主摄像头连接的主摄像头支架、对准所述读数显微镜的测微鼓轮的副摄像头、与所述副摄像头连接的副摄像头支架、安装在所述读数显微镜的底座上的固定座和与所述主摄像头支架连接的连接杆；
所述连接杆和所述副摄像头支架均连接在所述固定座的一侧；
所述固定座的底部固定连接有多个固定杆，所述底座上开设有所述固定杆相配合的插槽，所述底座的一侧开设有与所述插槽相通的收纳槽，所述收纳槽内铰接有顶杆，所述固定杆的底部和所述顶杆的上侧均固定安装有强磁铁；
较佳的，所述目镜的镜筒外壁固定连接有插杆，所述插杆的一端插接在所述连接杆上，所述连接杆的一端固定连接有套环，所述套环套接在所述主摄像头支架上，所述主摄像头支架的顶部固定连接有挡板。
较佳的，所述固定座的一侧开设有滑槽，所述连接杆的一端可滑动地设置在所述滑槽内，所述滑槽内还设置有两个第一弹簧，两个所述第一弹簧用于将所述连接杆顶在所述滑槽的中间位置处。
较佳的，所述主摄像头的底部与所述目镜之间设置有减震橡胶圈。
较佳的，所述顶杆的一端伸出所述收纳槽外并固定连接有把手。
较佳的，所述固定座的一侧还固定连接有连接板，所述连接板靠近所述固定座的一侧与所述底座的外侧齐平。
较佳的，所述收纳槽内还设置有用于将所述顶杆往里拉的第二弹簧。
较佳的，所述牛顿环仪包括平凸透镜、平面玻璃、平凸透镜固定框和平面玻璃固定框，所述平凸透镜固定框与所述平面玻璃固定框通过第一紧固螺栓连接，所述平凸透镜固定框的内壁底部为锥形面，所述平凸透镜固定框的顶部设置有可拆卸的顶盖，所述顶盖的下侧设置有第三弹簧，所述平面玻璃固定框内设置有橡胶垫。
较佳的，所述顶盖通过第三弹簧连接有固定环，所述顶盖上还螺纹连接有用于将所述固定环往下顶的第二紧固螺栓，所述第三弹簧套在所述第二紧固螺栓上，所述固定环的下侧设置有橡胶环，所述橡胶环通过第四弹簧与所述固定环连接，所述第三弹簧用于往上拉所述固定环，所述第四弹簧用于将所述橡胶环往下顶。
较佳的，所述第一紧固螺栓上套有第五弹簧，所述第五弹簧用于往下压所述顶盖。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：设置有主摄像头和副摄像头分别将将读数显微镜观察到的图像和测微鼓轮的读数刻度传输出来，从而能够用显示器显示出来，方便学生观察实验中的具体细节，固定座的强磁铁的吸附安装方式能够在使用时方便安装，在拆卸时，通过转动顶杆将力作用在平行于强磁铁吸合面方向上，使得强磁铁间的吸合面逐渐减小，降低吸附力，从而能够轻松取下。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的侧视图I；
图3为本发明的侧视图II；
图4为本发明的图1的A-A处剖视图；
图5为本发明的图1的B-B处剖视图；
图6为本发明的图5的C-C处剖视图；
图7位本发明的牛顿环仪的剖视图。
附图标记说明：
1-牛顿环仪，2-钠灯盒，3-强磁铁，4-主摄像头，5-主摄像头支架，6-副摄像头，7-副摄像头支架，8-固定座，9-连接杆，10-固定杆，11-目镜，12-测微鼓轮，13-底座，14-插槽，15-收纳槽，16-顶杆，17-套环，18-挡板，19-滑槽，20-第一弹簧，21-把手，22-连接板，23-第二弹簧，24-插杆，25-平凸透镜固定框，26-平面玻璃固定框，27-第一紧固螺栓，28-顶盖，29-第三弹簧，30-固定环，31-第二紧固螺栓，32-橡胶环，33-橡胶垫，34-第四弹簧，35-第五弹簧。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1至图7所示，本发明实施例提供的一种磁吸式双摄像头牛顿环实验装置示教仪，包括牛顿环仪1、钠灯盒2和读数显微镜，还包括对准所述读数显微镜的目镜11的主摄像头4、与所述主摄像头4连接的主摄像头支架5、对准所述读数显微镜的测微鼓轮12的副摄像头6、与所述副摄像头6连接的副摄像头支架7、安装在所述读数显微镜的底座13上的固定座8和与所述主摄像头支架5连接的连接杆9；
通过测微鼓轮12来对读数显微镜进行调节的结构和调节目镜11高度的机构十分常见，故不在此赘述；在牛顿环实验过程中需要调节目镜11的高度和转动测微鼓轮12，所以需要让主摄像头4能够与目镜11同步移动，副摄像头6无需移动固定即可，在调节目镜11的高度即调节到合适的放大倍数时，因为主摄像头4的底部与目镜11的顶部接触，套环17限制主摄像头4只能上下移动，所以在目镜11升降时，主摄像头4同步升降，在转动测微鼓轮12时，目镜11会往左或往右移动，此时通过插杆24带着连接杆9移动，即主摄像头4与目镜11同步移动，在实验时可以直接调节读数显微镜而无需对主摄像头4的位置进行调节；
主摄像头4和副摄像头5与一显示器连接，方便学生们观看；
所述连接杆9和所述副摄像头支架7均连接在所述固定座8的一侧；
所述固定座8的底部固定连接有多个固定杆10，所述底座13上开设有所述固定杆10相配合的插槽14，所述底座13的一侧开设有与所述插槽14相通的收纳槽15，所述收纳槽15内铰接有顶杆16，所述固定杆10的底部和所述顶杆16的上侧均固定安装有强磁铁3，底座13上的收纳槽15和插槽14可以通过加工机床或铣床来进行加工；
所述目镜11的镜筒外壁固定连接有插杆24，所述插杆24的一端插接在所述连接杆9上，连接杆9上开设有相对应的插孔，插杆24上下移动是不会影响到连接杆9，所述连接杆9的一端固定连接有套环17，所述套环17套接在所述主摄像头支架5上，所述主摄像头支架5的顶部固定连接有挡板18，挡板18是在拆卸时能够被套环17往上提；
目镜11的镜筒是指读数显微镜用于放置目镜11的筒；
所述固定座8的一侧开设有滑槽19，所述连接杆9的一端可滑动地设置在所述滑槽19内，所述滑槽19内还设置有两个第一弹簧20，两个所述第一弹簧20用于将所述连接杆9顶在所述滑槽19的中间位置处，在实验前目镜11要调至中间位置处，为了方便安装，所以设置两个第一弹簧20来让主摄像头4一直处于中间位置，另外第一弹簧20的弹力要适中，避免对主摄像头4或目镜11的损伤；
实验前要对牛顿环仪进行调节，在调节过程中，学生常常无法掌握力度，经常因为用力过猛使旋钮旋得过紧，造成对平凸透镜边缘的压力过大，时间长了会使平凸透镜发生形变，导致其曲率半径增大，从而增加实验误差；平面玻璃固定框26内的橡胶垫33和固定环30下侧通过第四弹簧34连接的橡胶环32起到减震保护作用，减小平面玻璃和平凸透镜的磨损；
所述牛顿环仪1包括平凸透镜、平面玻璃、平凸透镜固定框25和平面玻璃固定框26，所述平凸透镜固定框25与所述平面玻璃固定框26通过第一紧固螺栓27连接，所述平凸透镜固定框26的内壁底部为锥形面，所述平凸透镜固定框25的顶部设置有可拆卸的顶盖28，所述顶盖28的下侧设置有第三弹簧29，所述平面玻璃固定框26内设置有橡胶垫33；
平凸透镜固定框26的内壁底部为锥形面是为了适应于相同直径不同曲率半径的平凸透镜，顶盖28可拆卸是为了方便更换平凸透镜，一是能够换上不同的平凸透镜让学生们更加熟练的使用仪器，二是平凸透镜透光率变低或磨损严重后方便更换新的，而不用更换整体，降低成本；
第四弹簧34将平凸透镜顶在平凸透镜固定框内的锥斜面上；
在更换相同直径不同曲率半径的平凸透镜时，曲率半径大的平凸透镜厚度更大，第四弹簧34施加在其上的压力就变大，易对其产生额外损伤，所以通过转动第二紧固螺栓31，第三弹簧29往上拉动固定环30，从而减轻第四弹簧34施加在平凸透镜上的压力，即可以根据平凸透镜的厚度来调节第四弹簧34施加在其上的压力来降低磨损。
所述顶盖28通过第三弹簧29连接有固定环30，所述顶盖28上还螺纹连接有用于将所述固定环30往下顶的第二紧固螺栓31，所述第三弹簧29套在所述第二紧固螺栓31上，所述固定环30的下侧设置有橡胶环32，所述橡胶环32通过第四弹簧34与所述固定环30连接，所述第三弹簧29用于往上拉所述固定环30，所述第四弹簧34用于将所述橡胶环32往下顶；
所述第一紧固螺栓27上套有第五弹簧35，所述第五弹簧35用于往下压所述顶盖28。
进一步的，所述主摄像头4的底部与所述目镜11之间设置有减震橡胶圈，减少二者间的摩擦和震动。
进一步的，所述顶杆16的一端伸出所述收纳槽15外并固定连接有把手21，方便转动顶杆16。
进一步的，所述固定座8的一侧还固定连接有连接板22，所述连接板22靠近所述固定座8的一侧与所述底座13的外侧齐平，如图1中所示的连接板22位置，能够让固定座8更加稳定，分担一部分来自主摄像头4的重量。
进一步的，所述收纳槽15内还设置有用于将所述顶杆16往里拉的第二弹簧23，在转动转杆16后，能够自动收回。
工作原理：使用前，调节目镜11所处位置为中间位置，然后将固定杆10对准插槽14插入，固定杆10底部的强磁铁3与顶杆16上的强磁铁3吸合，主摄像头4位于目镜11上侧，副摄像头6位于测微鼓轮12读数处的上方，然后按照正常牛顿环实验进行操作，即在相应的位置放上牛顿环仪1,、调节目镜11的倍数以及转动测微鼓轮12数圈数，学生们通过主摄像头4观察读数显微镜观察到的图像和测微鼓轮12的读数刻度来记录，根据公式得到相应的结果，实验完成后，为方便收纳，转到顶杆16，使得固定杆10底部的强磁铁3与顶杆16上的强磁铁3的吸合面积逐渐减小至分离，即可轻松往上拉固定座8，完成拆卸。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种磁吸式双摄像头牛顿环实验装置示教仪，包括牛顿环仪、钠灯盒和读数显微镜，其特征在于，还包括对准所述读数显微镜的目镜的主摄像头、与所述主摄像头连接的主摄像头支架、对准所述读数显微镜的测微鼓轮的副摄像头、与所述副摄像头连接的副摄像头支架、安装在所述读数显微镜的底座上的固定座和与所述主摄像头支架连接的连接杆；
所述连接杆和所述副摄像头支架均连接在所述固定座的一侧；
所述固定座的底部固定连接有多个固定杆，所述底座上开设有所述固定杆相配合的插槽，所述底座的一侧开设有与所述插槽相通的收纳槽，所述收纳槽内铰接有顶杆，所述固定杆的底部和所述顶杆的上侧均固定安装有强磁铁；
所述目镜的镜筒外壁固定连接有插杆，所述插杆的一端插接在所述连接杆上，所述连接杆的一端固定连接有套环，所述套环套接在所述主摄像头支架上，所述主摄像头支架的顶部固定连接有挡板；
所述固定座的一侧开设有滑槽，所述连接杆的一端可滑动地设置在所述滑槽内，所述滑槽内还设置有两个第一弹簧，两个所述第一弹簧用于将所述连接杆顶在所述滑槽的中间位置处；
所述主摄像头的底部与所述目镜之间设置有减震橡胶圈；
所述顶杆的一端伸出所述收纳槽外并固定连接有把手；
所述固定座的一侧还固定连接有连接板，所述连接板靠近所述固定座的一侧与所述底座的外侧齐平；
所述收纳槽内还设置有用于将所述顶杆往里拉的第二弹簧。
2.如权利要求1所述的一种磁吸式双摄像头牛顿环实验装置示教仪，其特征在于，所述牛顿环仪包括平凸透镜、平面玻璃、平凸透镜固定框和平面玻璃固定框，所述平凸透镜固定框与所述平面玻璃固定框通过第一紧固螺栓连接，所述平凸透镜固定框的内壁底部为锥形面，所述平凸透镜固定框的顶部设置有可拆卸的顶盖，所述顶盖的下侧设置有第三弹簧，所述平面玻璃固定框内设置有橡胶垫。
3.如权利要求2所述的一种磁吸式双摄像头牛顿环实验装置示教仪，其特征在于，所述顶盖通过第三弹簧连接有固定环，所述顶盖上还螺纹连接有用于将所述固定环往下顶的第二紧固螺栓，所述第三弹簧套在所述第二紧固螺栓上，所述固定环的下侧设置有橡胶环，所述橡胶环通过第四弹簧与所述固定环连接，所述第三弹簧用于往上拉所述固定环，所述第四弹簧用于将所述橡胶环往下顶。
4.如权利要求3所述的一种磁吸式双摄像头牛顿环实验装置示教仪，其特征在于，所述第一紧固螺栓上套有第五弹簧，所述第五弹簧用于往下压所述顶盖。
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