CN112652215B - 分光光度法实验科普演示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种分光光度法实验科普演示装置，属于科普演示器具技术领域，包括：基座、分光单元以及光度测量单元，基座设有旋转升降平台、旋转平台和轨道，旋转升降平台和/或旋转平台具有沿轨道往复移动的自由度；分光单元设置于旋转升降平台上；分光单元通过所述旋转升降平台具有360°旋转的自由度，实现多方位演示；光度测量单元设置于旋转平台上；光度测量单元通过旋转平台具有360°旋转的自由度，实现多方位演示；光度测量单元和分光单元借助轨道远离或靠近，实现距离的调节及演示。本发明便于互动者手动旋转升降分光单元，旋转移动光度测量单元，能够为互动者提供一个学习科普知识的互动平台，达到良好的科普或教学效果。

Description

分光光度法实验科普演示装置

技术领域

本发明属于科普演示器具技术领域，更具体地说，是涉及一种分光光度法实验科普演示装置。

背景技术

科学技术普及是以浅显的、通俗易懂的方式让公众接受自然科学和社会科普知识，推广科学技术的应用、倡导科学方法、传播科学思想、弘扬科学精神的活动。科研实验室通常拥有各类分析测试仪器、实验设施，是优秀的科普资源。

由于分析测试仪器结构复杂，自动化程度高，集成度高，在科研实验类科普工作中，公众无法直观的观察其结构和原理。科研实验室往往缺少互动性强、可由公众体验的精密分析仪器类科普器具，科普工作者通常以参观、展板的形式对公众进行科普，这种形式较为枯燥，公众不能亲手参与到科研实验中，更多获得的是一些视觉上的感受，互动性差，对科学实验原理了解较少，科普效果差。因此开发一种可由公众体验的分析仪器类科学实验科普器具，增加科普的趣味性和互动性是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分光光度法实验科普演示装置，旨在解决现有科研实验室仪器科普形式单一、演示不直观、互动性差的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种分光光度法实验科普演示装置，包括：基座、分光单元以及光度测量单元，基座设有旋转升降平台、旋转平台和轨道，所述旋转升降平台和/或所述旋转平台具有沿所述轨道往复移动的自由度；分光单元设置于所述旋转升降平台上，用于将光源分解为单色光；所述分光单元通过所述旋转升降平台具有360°旋转的自由度，实现多方位演示；光度测量单元设置于所述旋转平台上，用于测量经所述分光单元分解的单色光；所述光度测量单元通过所述旋转平台具有360°旋转的自由度，实现多方位演示；所述光度测量单元和所述分光单元借助所述轨道远离或靠近，实现距离的调节及演示。

作为本申请另一实施例，所述旋转升降平台包括分光底座、与所述分光底座螺纹连接的升降螺杆、与所述升降螺杆螺纹连接的调节手轮和连接在所述升降螺杆端部的分光旋转座；所述调节手轮调节所述升降螺杆的升降，所述分光旋转座与所述升降螺杆通过齿轮啮合，实现分光旋转座的旋转；所述分光单元设置在所述分光旋转座上。

作为本申请另一实施例，所述升降螺杆的下端设有防脱结构。

作为本申请另一实施例，所述防脱结构为与所述升降螺杆螺纹连接的限位螺母或限位螺帽。

作为本申请另一实施例，所述升降螺杆的上端设有外齿圈，所述分光旋转座的底部设有与所述外齿圈啮合的内齿圈。

作为本申请另一实施例，所述分光单元包括暗盒、设置于所述暗盒内的光源以及沿光传播方向设置的棱镜和可选光滤光片，所述暗盒的底部设有用于使所述棱镜旋转的旋转底座和用于插设所述可选光滤光片的旋转插座；所述暗盒的盒壁设有用于所述单色光透过的透光狭缝。

作为本申请另一实施例，所述分光光度法实验科普演示装置还包括透光狭缝宽度调节结构，设置在所述暗盒的盒壁的外侧；所述透光狭缝宽度调节结构包括调节螺杆、借助所述调节螺杆滑动的滑块，所述滑块与所述暗盒的盒壁滑动连接，所述调节螺杆的旋转带动所述滑块直线移动，调节所述透光狭缝的宽窄。

作为本申请另一实施例，所述光度测量单元包括光电池、光电转换模块、电压指示表、指示灯、比色皿、支撑座和托架，所述托架与所述支撑座相连，所述支撑座设置于所述旋转平台上；所述光电池、所述光电转换模块、所述电压指示表和所述指示灯串联连接，且置于所述支撑座上；所述托架上沿光传播方向设有透光孔，与光传播垂直方向设有比色皿的安装孔，所述比色皿安装在所述安装孔内，所述透光孔的中心线与所述透光狭缝的中心线垂直；所述单色光经所述透光狭缝、所述透光孔、所述比色皿，照射到所述光电池，经所述光电转换模块后，电压数值指示在所述电压指示表上，所述指示灯随所述电压数值的大小明暗变化。

作为本申请另一实施例，所述旋转平台包括光测底座和与所述光测底座齿轮啮合的光测旋转座，所述光度测量单元支撑在所述光测旋转座上。

作为本申请另一实施例，所述光测底座的底部设有滑槽，所述滑槽与所述基座上的轨道滑动配合。

本发明提供的分光光度法实验科普演示装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明分光光度法实验科普演示装置，分光单元和光度测量单元分别安装在旋转升降平台和旋转平台上，便于互动者手动旋转升降分光单元，旋转移动光度测量单元，能够为互动者提供一个学习科普知识的互动平台，从而既为互动者科普了知识，又利于培养互动者学习科学的兴趣，便于互动者理解科学实验原理，达到科普或教学的良好效果。

分光光度法是科研实验室中常见的仪器分析方法，可以在可见光区工作，公众可以通过本发明提供的演示装置直观地观察其现象，了解其原理，并与生活中常见现象相结合，可成为良好的科普题材，获得良好的科普效果。另外，该演示装置还可作为仪器分析教学用器具，提高教学效果。

本发明提供的演示装置分光单元和光度测量单元模块化设计，结构简单，组装方便，便于移动，制造和维护成本低，利于推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的分光光度法实验科普演示装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的透光狭缝宽度调节结构的结构示意图一；

图3为本发明实施例提供的透光狭缝宽度调节结构的结构示意图二；

图4为图1所示的旋转插座的结构示意图；

图5为图1所示的旋转升降平台的结构示意图。

图中：1、基座；2、旋转升降平台；21、升降螺杆；22、调节手轮；23、分光底座；24、分光旋转座；25、防脱结构；3、分光单元；31、棱镜底座；32、光源；33、光源电源；34、棱镜旋转底座；35、棱镜；36、插槽；37、滤光片旋转底座；38、白板；39、可选光滤光片；4、光度测量单元；41、托架；42、比色皿；43、比色皿盖；44、光电池固定板；45、光电池；46、光电转换模块；47、光电转换模块电源；48、电压指示表；49、指示灯；410、安装孔；5、旋转平台；51、光测底座；52、光测旋转座；53、轨道；6、透光狭缝宽度调节结构；61、调节螺杆；62、滑块；63、挡板；64、透光狭缝；65、限位块。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，现对本发明提供的分光光度法实验科普演示装置进行说明。所述分光光度法实验科普演示装置，包括：基座1、分光单元3以及光度测量单元4，基座1设有旋转升降平台2、旋转平台5和轨道53，旋转升降平台2和/或旋转平台5具有沿轨道53往复移动的自由度；分光单元3设置于旋转升降平台2上，用于将光源32分解为单色光；分光单元3通过所述旋转升降平台2具有360°旋转的自由度，实现多方位演示；光度测量单元4设置于旋转平台5上，用于测量经分光单元3分解的单色光；光度测量单元4通过旋转平台5具有360°旋转的自由度，实现多方位演示；光度测量单元4和分光单元3借助轨道53远离或靠近，实现距离的调节及演示。

本发明提供的分光光度法实验科普演示装置，与现有技术相比，本发明分光光度法实验科普演示装置，分光单元3和光度测量单元4分别安装在旋转升降平台2和旋转平台5上，便于互动者手动旋转升降分光单元3，旋转移动光度测量单元4，能够为互动者提供一个学习科普知识的互动平台，从而既为互动者科普了知识，又利于培养互动者学习科学的兴趣，便于互动者理解科学实验原理，达到科普或教学的良好效果。

分光光度法是科研实验室中常见的仪器分析方法，可以在可见光区工作，公众可以通过本发明提供的演示装置直观地观察其现象，了解其原理，并与生活中常见现象相结合，可成为良好的科普题材，获得良好的科普效果。另外，该演示装置还可作为仪器分析教学用器具，提高教学效果。

本发明提供的演示装置分光单元3和光度测量单元4模块化设计，结构简单，组装方便，便于移动，制造和维护成本低，利于推广使用。

科普演示时，通过调节旋转升降平台2，上下调节分光单元3的高度，使其通过光度测量单元4，达到最佳的光度分析；通过旋转分光单元3，便于不同方位的互动者均能够直观观察到科普的现象。通过移动光度测量单元4远离分光单元3，然后旋转光度测量单元4，便于不同方位的互动者直观观察到科普现象，提高科普演示的效果。

作为本发明提供的分光光度法实验科普演示装置的一种具体实施方式，请参阅图1及图5，旋转升降平台2包括分光底座23、与分光底座23螺纹连接的升降螺杆21、与升降螺杆21螺纹连接的调节手轮22和连接在升降螺杆21端部的分光旋转座24；调节手轮22调节升降螺杆21的升降，分光旋转座24与升降螺杆21通过齿轮啮合，实现分光旋转座24的旋转；分光单元3设置在分光旋转座24上。转动调节手轮22，实现分光单元3的升降，通过旋转分光旋转座24，即可实现分光单元3的360°旋转，采用齿轮啮合，非常方便互动者的动手操作。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1及图5，升降螺杆21的下端设有防脱结构25，能够避免互动者操作时，升降螺杆21上升时脱落的现象，提高操作的简便性和可靠性。其中，防脱结构25在附图中没有显示。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，参阅图1及图5，防脱结构25为与升降螺杆21螺纹连接的限位螺母或限位螺帽。当升降螺杆21上升至限位螺帽或限位螺帽与分光底座23的底部相接时，为分光单元3上升的最高位置。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1及图5，升降螺杆21的上端设有外齿圈，分光旋转座24的底部设有与外齿圈啮合的内齿圈。通过齿圈啮合的旋转方式，借助齿轮啮合具有自锁的特点，将分光单元3旋转到一个位置时，能够借助齿轮的啮合保持在这个位置，便于互动者观察和科普。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，分光单元3包括暗盒、设置于暗盒内的光源32以及沿光传播方向设置的棱镜35和可选光滤光片39，暗盒的底部设有用于使棱镜35旋转的棱镜旋转底座34和用于插设可选光滤光片39的旋转插座；暗盒的盒壁设有用于单色光透过的透光狭缝64。

本发明提供的棱镜分光实施例如下：

向右移动光度测量单元4到轨道53的最右端，使光度测量单元4与分光单元3分开。打开光源电源33，光源32通过入射狭缝照射在棱镜35上发生色散，将白板38插在旋转插座上，通过转动旋转底座，调整入射光照到棱镜上的角度，可使公众在白板38上观察到色散后形成的七色光谱图，转动旋转插座找到七色光谱图，面向公众展示的最佳显示位置，使公众获得良好的视觉，达到科普的目的。本实施例中的光源电源33，设置在暗盒内。暗盒的左右上下及后面封闭，前面可以设置遮挡布，当观察时，将遮挡布撩开即可，放下遮挡布，使暗盒内形成暗室。其中，棱镜为三棱镜。

本实施例中，在暗盒的底部放置棱镜底座31，旋转底座设置在棱镜底座31上，旋转底座与旋转升降平台2中的旋转结构相同，也采用齿轮啮合旋转的方式。

参见图1及图4，旋转插座包括滤光片旋转底座37和设置于旋转底座上的插槽36，插槽36具有一定的长度，便于白板38、可选光滤光片39的插接。旋转底座与棱镜底部的旋转底座结构相同。

在光源32的光传播方向设有入射窄缝，光线通过入射窄缝照射到三棱镜上。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图3，所述分光光度法实验科普演示装置还包括透光狭缝宽度调节结构6，设置在暗盒的盒壁的外侧；透光狭缝宽度调节结构6包括调节螺杆61、借助调节螺杆61滑动的滑块62，滑块62与暗盒的盒壁滑动连接，调节螺杆61的旋转带动滑块62直线移动，调节透光狭缝的宽窄。本实施例通过旋转调节螺杆61，带动滑块62移动，即可调节透光狭缝的宽度，透光狭缝的宽度可以选择单色光的带宽，也即光谱的带宽。

本实施例中，参见图2，在暗盒的外侧面设置，透光狭缝的上下两端设置挡板63，挡板63上设置凹槽，滑块62沿凹槽移动，即可构成滑动连接结构。在凹槽的后端设有限位块65，避免滑块62脱落。

本实施例中，参见图3，调节螺杆61可以为双头反向螺杆，也即调节螺杆61的两端设置反向螺纹，与两个滑块62螺纹连接，转动调节螺杆61，即可使两个滑块62相向或背离移动，这样不会改变透光狭缝的中心线，保证透光狭缝的中心线始终不会发生改变。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图，光度测量单元4包括光电池45、光电转换模块46、电压指示表48、指示灯49、比色皿42、支撑座和托架41，托架41与支撑座相连，支撑座设置于旋转平台5上；光电池45、光电转换模块46、电压指示表48和指示灯49串联连接，且置于支撑座上；托架41上沿光传播方向设有透光孔，与光传播垂直方向设有比色皿42的安装孔410，比色皿42安装在安装孔410内，透光孔的中心线与透光狭缝的中心线垂直；单色光经透光狭缝、透光孔、比色皿42，照射到光电池45，经光电转换模块46后，电压数值指示在电压指示表48上，指示灯49随电压数值的大小明暗变化。

本实施例中，托架41为圆筒形结构，光电池45安装在托架41与支撑座相连的一端，光电池45通过光电池固定板44安装固定，而光电池固定板44固定在支撑座上。

其中，支撑座上还设有光电转换模块46供电的光电电源，光电转换模块46为电流/电压转换模块。

本发明提供的光电池45显示实施例如下：

将电流/电压转换模块电源打开，用手将比色皿42托架41左端的透光孔堵住/放开，可以观察到电压指示表48的数值变化和指示灯49明暗的变化。

本发明提供的分光光度法实施例如下：

向左移动旋转平台5，直到比色皿42托架41与透光狭缝接触，将光源电源33和光电转换模块电源47打开，光源32通过入射狭缝照射在三棱镜上发生色散，观察比色皿42内待测溶液的颜色，根据颜色互补的原理，确定实验需要的单色光，并将相应单色光对应的可选光滤光片39插在旋转插槽36内。通过转动棱镜下面的旋转底座，使所需的单色光透过透光狭缝64，并通过光阑固定光斑位置。将盛有不同浓度的待测溶液的比色皿42依次放在比色皿42托架41上，将比色皿盖43罩在比色皿42外侧，观察电压指示表48数值发生变化，同时指示灯49也会随着电压指示仪表数值的大小而发生明暗的变化。

其中，光澜在暗盒的外面，并在暗盒与托架之间。

将光度测量单元4向右移动，并旋转到公众能看到的最佳角度，或者360°旋转，使围观的公众都能直观观察演示的结果。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，所述旋转平台5包括光测底座51和与光测底座51齿轮啮合的光测旋转座52，光度测量单元4支撑在光测旋转座52上。旋转平台采用齿轮啮合的方式，便于转动和自锁，具有转动的灵活性和位置的固定性。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，光测底座51的底部设有滑槽，滑槽与基座1上的轨道53滑动配合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.分光光度法实验科普演示装置，其特征在于，包括：

基座，设有旋转升降平台、旋转平台和轨道，所述旋转升降平台和/或所述旋转平台具有沿所述轨道往复移动的自由度；

分光单元，设置于所述旋转升降平台上，用于将光源分解为单色光；所述分光单元通过所述旋转升降平台具有360°旋转的自由度，实现多方位演示；所述分光单元包括暗盒、设置于所述暗盒内的光源以及沿光传播方向设置的棱镜和可选光滤光片，所述暗盒的底部设有用于使所述棱镜旋转的旋转底座和用于插设所述可选光滤光片的旋转插座；所述暗盒的盒壁设有用于所述单色光透过的透光狭缝；以及

光度测量单元，设置于所述旋转平台上，用于测量经所述分光单元分解的单色光；所述光度测量单元通过所述旋转平台具有360°旋转的自由度，实现多方位演示；所述光度测量单元和所述分光单元借助所述轨道远离或靠近，实现距离的调节及演示；

所述光度测量单元包括光电池、光电转换模块、电压指示表、指示灯、比色皿、支撑座和托架，所述托架与所述支撑座相连，所述支撑座设置于所述旋转平台上；

所述光电池、所述光电转换模块、所述电压指示表和所述指示灯串联连接，且置于所述支撑座上；

所述托架上沿光传播方向设有透光孔，与光传播垂直方向设有比色皿的安装孔，所述比色皿安装在所述安装孔内，所述透光孔的中心线与所述透光狭缝的中心线垂直；

所述单色光经所述透光狭缝、所述透光孔、所述比色皿，照射到所述光电池，经所述光电转换模块后，电压数值指示在所述电压指示表上，所述指示灯随所述电压数值的大小明暗变化。

2.如权利要求1所述的分光光度法实验科普演示装置，其特征在于，所述旋转升降平台包括分光底座、与所述分光底座螺纹连接的升降螺杆、与所述升降螺杆螺纹连接的调节手轮和连接在所述升降螺杆端部的分光旋转座；所述调节手轮调节所述升降螺杆的升降，所述分光旋转座与所述升降螺杆通过齿轮啮合，实现分光旋转座的旋转；所述分光单元设置在所述分光旋转座上。

3.如权利要求2所述的分光光度法实验科普演示装置，其特征在于，所述升降螺杆的下端设有防脱结构。

4.如权利要求3所述的分光光度法实验科普演示装置，其特征在于，所述防脱结构为与所述升降螺杆螺纹连接的限位螺母或限位螺帽。

5.如权利要求2所述的分光光度法实验科普演示装置，其特征在于，所述升降螺杆的上端设有外齿圈，所述分光旋转座的底部设有与所述外齿圈啮合的内齿圈。

6.如权利要求1所述的分光光度法实验科普演示装置，其特征在于，所述分光光度法实验科普演示装置还包括透光狭缝宽度调节结构，设置在所述暗盒的盒壁的外侧；所述透光狭缝宽度调节结构包括调节螺杆、借助所述调节螺杆滑动的滑块，所述滑块与所述暗盒的盒壁滑动连接，所述调节螺杆的旋转带动所述滑块直线移动，调节所述透光狭缝的宽窄。

7.如权利要求1所述的分光光度法实验科普演示装置，其特征在于，所述旋转平台包括光测底座和与所述光测底座齿轮啮合的光测旋转座，所述光度测量单元支撑在所述光测旋转座上。

8.如权利要求7所述的分光光度法实验科普演示装置，其特征在于，所述光测底座的底部设有滑槽，所述滑槽与所述基座上的轨道滑动配合。

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