CN114333521A - 互动式物理教学分光计及基于分光计的互动教学系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种互动式物理教学分光计及基于分光计的互动教学系统，该互动式物理教学分光计包括分光计和智能设备，通过改变平行光管的第二透镜的轴向位置将狭缝装置发出的光变为平行光，在望远镜中设置分光棱镜，将平行光分为第一光路和第二光路，并分别在望远镜的目镜和望远镜上方的第一摄像装置中成像，第一摄像装置与智能设备连接并将采集到的第一图像在智能设备上显示、标定，因此能够减少操作难度，提高学习效率。该互动教学系统采用上述的互动式物理教学分光计，并分别设置在教师端单元和至少一个学生端单元，在教师端单元和学生端单元中还设置有宏观观察摄像组件可以实时拍摄操作者的操作步骤，教师端单元和学生端单元连接实现教学互动。

Description

互动式物理教学分光计及基于分光计的互动教学系统

技术领域

本发明涉及教学仪器领域，具体涉及一种互动式物理教学分光计及基于分光计的互动教学系统。

背景技术

分光计，是一种精确测量角度的精密仪器，也称测角仪，它是光学实验中常用的实验仪器，其基本原理是让光线通过狭缝和聚焦透镜形成一束平行光线，经过光学元件的反射或折射后进入望远镜并成像在望远镜的焦平面上，通过目镜进行观察和测量各种光线的偏转角度，从而得到光学参量例如折射率、波长、色散率、衍射角等。同时，分光计的基本光学结构又是许多光学仪器(如棱镜光谱仪、光栅光谱仪、分光光度计、单色仪等)的基础，在《大学物理实验》、《普通物理实验》、《光学基础实验》等课程中，分光计都是关键的实验仪器，所以熟悉分光计的基本构造、调节原理、方法和技巧，对调整和使用其他光学仪器具有普遍的指导意义，在物理实验中既能够培养学生的基本实验技能，又能培养学生应用理论知识解决实际问题的能力，因此是大学物理实验的必作实验。

采用分光计观察、测量实验数据，使用前需要对分光计进行调节，一般先用自准直法调节望远镜以适合接收平行光，再用逐次逼近法调节望远镜及载物台垂直于旋转轴，最后调节平行光管垂直于旋转轴并产生平行光。但是存在以下缺陷和不足：

1、分光计装置精密、结构复杂，需一边观察目镜中的标准像，一边调节操作手轮，并且调节步骤、环节很多，甚至很多操作位置很远，不方便操作，一旦调节不当，实验就可能不成功，学生往往不能在规定的时间内顺利完成试验任务。

2、长时间通过小范围的镜筒观察会导致观察者视觉疲劳，致使实验无法完成。

3、由于该仪器操作位置过多，导致学生不方便观看老师的操作，老师的示教效果不理想。

4、由于需通过观察目镜核实操作正确性，老师也不方便检查学生的操作效果，很难实时沟通，也无法对学生进行准确指导。

申请号为201810636378.9的中国专利提出了一种物理实验教学分光计，该物理实验教学用分光计，结构上设有调节装置，将装置放在合适位置，打开望远镜灯泡，调节望远镜与平行光管，缓缓转动主刻盘锁紧块，同时通过观察主刻盘上的刻度，即可完成测量，若要记录不同波长的数据，通过遥控器启动控制器，通过电机及传动机构带动载物台旋块，改变波长，使实验测量数据呈现多样性，该方案采用电动方案，方便教学举例讲解原理，提高示教效率，但也无法训练学生的实际操作能力，并且仪器成本大幅上升。

申请号为201820874798.6的中国专利提出了一种物理实验教学用分光计，该物理实验教学用分光计设有升降装置，通过控制器与马达连接，使其马达带动带动传动机构，即简化操作，也避免不好观察，但该方案依然存在与上面一样的问题。

申请号为202022282133.6的中国专利提出了一种基于视觉算法的分光计自动化测量装置，该测量装置在望远镜处增加一openmv装置替代人眼用于对谱线进行观测，并使用步进电机配合蜗轮蜗杆进行精密可控的传动，步进电机的运动由openmv装置进行控制，最终依据步进电机的转动步数，计算获得光线的偏转角度，并通过显示器进行显示。该测量装置的整个测量计算过程均是由机器自动化来替代传统的人工操作，该方案与上面一样存在无法训练学生的实际操作能力，并且仪器成本大幅上升的问题。

申请号为202021490443.0的中国专利提出了一种用于光学实验的分光计，该分光计通过第一调节螺钉和第二调节螺钉的设置能够调节平行光管和望远镜的倾斜角度，从而可以适应放在物盘上不同的三棱镜高度；通过连接轴和第二连接板的设置能够在刻度转盘的配合下调节望远镜的位置，从而解决了操作者跟着望远镜移动的问题；通过转动握把和传动机构带动底座一起转动，方便对装置整体进行调节，该方案虽然提高了装置的灵活性，方便操作，但该方案也一样存在上述的问题。

申请号为201920722704.8的中国专利提出了一种物理实验教学用分光计，该物理实验教学用分光计通过载物台水准仪来查看固定板是否平行，接着通过平行光管三棱镜进行照射，接着通过望远镜查看照射的三棱镜，在寻找分光源时通过调节调节板进行对望远镜的角度调节，接着通过刻度尺进行标记位置进行查看，通过刻度尺能够达到了多种光聚改变测量度，通过螺纹杆和转轮的配合实现了对望远镜的调节避免了望远镜调节复杂，但该方案不方便教学指导、检查考核，也无法训练学生的实际操作能力以及理解光学仪器的基本原理的问题。

申请号为CN2017202132.0的中国专利提出了一种物理实验教学用分光计，该物理实验教学用分光计通过对目镜式望远镜的改进，可更快速的调节分光计，同时在平行光管、望远镜、载物台上分别安装水泡水准仪及指示标准用于指导调节，极大的提高了教学效率，但该方案依然不方便教学指导、检查考核。

申请号为CN2013202363.7的中国专利提出了一种分光计实验示教仪，该分光计实验示教仪设置了变焦摄像头，能够很好的实现分光计实验授课的整体讲解，解决了授课中细节讲解与整体讲解的衔接问题，同时，利用光电检测模块技术以及电机实现变焦摄像头的快速定位，提高授课效率；但该方案与上面一样，存在不方便教学指导、检查考核，也无法训练学生的实际操作能力以及理解光学仪器的基本原理的问题。

发明内容

针对上述背景技术中提到的技术问题。本申请的实施例的目的在于提出了一种互动式物理教学分光计及基于分光计的互动教学系统来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

第一方面，本申请的实施例提出了一种互动式物理教学分光计，包括分光计和智能设备，分光计包括底座支架以及设置在底座支架上的狭缝装置、平行光管、望远镜、目镜、第一摄像装置、载物台、旋转台，狭缝装置与平行光管连接，狭缝装置发出的光经过平行光管转化为平行光，目镜和第一摄像装置安装在望远镜上，望远镜包括管体，管体靠近平行光管的一端设有调焦镜头，管体上设有连接目镜的第一接口和连接第一摄像装置的第二接口，管体的内部设置有分光棱镜，分光棱镜用于将调焦镜头会聚的平行光分成经过第一接口在目镜上成像的第一光路以及经过第二接口在第一摄像装置上成像的第二光路，第一摄像装置用于采集第二光路成像形成的第一图像并发送至智能设备，智能设备与第一摄像装置连接并接收、显示第一图像。

在一些实施例中，调焦镜头包括第一透镜和第一调焦装置，第一调焦装置用于调节第一透镜的轴向位置以实现平行光的会聚，平行光管包括第二透镜和第二调焦装置，第二调焦装置用于调节第二透镜的轴向位置以将狭缝装置发出的光变为平行光。

在一些实施例中，第一调焦装置和第二调焦装置采用螺纹旋转结构或齿轮齿条传动结构。

在一些实施例中，螺纹旋转结构包括锁紧手轮、轴位螺钉、限位钉、微调管、压圈、粗调管、光管和磁铁，第一透镜或第二透镜通过压圈固定连接在微调管内部，限位钉固定连接在微调管上，轴位螺钉固定连接在粗调管上，磁铁固定连接在光管上，微调管与粗调管之间通过螺纹连接，通过旋转微调管实现第一透镜或第二透镜的微小轴向位移，粗调管与光管圆柱连接，同时通过轴位螺钉限定粗调管和光管的相对转动，当推拉微调管时，通过粗调管的轴向平移实现第一透镜或第二透镜的快速轴向位移，并通过锁紧手轮紧定粗调管以固定第一透镜或第二透镜的轴向位置。

在一些实施例中，第一摄像装置与分光棱镜之间设有变倍镜头，变倍镜头用于改变第二光路的成像倍数。

在一些实施例中，第一摄像装置通过锁紧钉、螺钉、连接圈固定在管体上，连接圈用于将第一摄像装置与变倍镜头连接，连接圈通过螺钉固定连接在管体上，变倍镜头通过锁紧钉紧固在第一摄像装置上。

第二方面，本申请的实施例提出了一种基于分光计的互动教学系统，包括均采用上述的互动式物理教学分光计的教师端单元以及至少一个学生端单元，学生端单元包括第一分光计和第一智能设备，教师端单元包括第二分光计和第二智能设备，第二智能设备与至少一个第一智能设备采用有线或无线的方式连接并实现教师端单元与至少一个学生端单元之间的数据传输交互，教师端单元的第二智能设备将控制指令发送至学生端单元的第一智能设备实现对第一智能设备和第一分光计的控制。

在一些实施例中，教师端单元和/或学生端单元还包括宏观摄像装置组件，宏观观察摄像组件设置在第二分光计和/或第一分光计的周围，宏观观察摄像组件与第二智能设备和/或第一智能设备连接并将实时拍摄到的第二分光计和/或第一分光计的载物台和旋转台上的第二图像发送至第二智能设备和/或第一智能设备。

在一些实施例中，宏观观察摄像组件包括底座、连接杆、第二摄像装置和观察镜头，第二摄像装置与观察镜头固定连接，连接杆固定在底座上并与第二摄像装置连接用以支撑和调节第二摄像装置和观察镜头的高度和/或角度。

在一些实施例中，第一智能设备和第二智能设备上具有对准标尺显示和/或零点校准功能。

相比于现有技术，本发明的有益效果如下：

(1)本发明的互动式物理教学分光计通过在望远镜内部增加分光棱镜，将聚焦的平行光分成两路分别在目镜上成像和在第一摄像装置上数码成像，不仅可以实现目视观察的功能，确保可以培养学生目视观察、视度调节的能力，锻炼学生的动手能力，还可以通过第一摄像装置的成像并在智能设备上直接观察，减少操作难度，优化操作姿态。

(2)本发明的基于分光计的互动教学系统增加了第一智能设备、第二智能设备和宏观观察摄像组件，既可以让学生远距离观察老师的操作细节，又可以让老师实时检查学生的操作状态，提高学习效率及学习效果。

(3)本发明的基于分光计的互动教学系统通过调节狭缝装置轴向位置，变更成调节平行光管透镜的轴向位置，使操作位置大幅靠近观察位置，距离操作者观察位置更近，这样操作更方便，减少操作强度。

(4)本发明的基于分光计的互动教学系统即可以用于学生单独学习使用，又可以组成多人互动、师生互动。

附图说明

包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。

图1示出了根据本发明的实施例的互动式物理教学分光计的结构示意图；

图2示出了根据本发明的实施例的互动式物理教学分光计的平行光管的结构示意图；

图3示出了根据本发明的实施例的互动式物理教学分光计的望远镜的结构示意图；

图4示出了根据本发明的实施例的基于分光计的互动教学系统的结构示意图；

图5示出了根据本发明的实施例的基于分光计的互动教学系统的宏观观察摄像组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。应当注意到，附图中的部件的尺寸以及大小并不是按照比例的，可能会为了明显示出的原因突出显示了某些部件的大小。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参考图1-3，本发明的实施例提出了一种互动式物理教学分光计，包括分光计1和智能设备2，分光计1包括底座支架11以及设置在底座支架11上的狭缝装置12、平行光管13、望远镜14、目镜15、第一摄像装置16、载物台17和旋转台18，底座支架11是整个分光计1的基座，用来固定放置其它部件，也可以用来容纳电器、开关等电器件，狭缝装置12安装于平行光管13的一端，两者之间采用可拆卸的配合接连方式，狭缝装置12在平行光管13的第二透镜131的焦点位置，光线经过狭缝装置12的狭缝以及平行光管13后变成平行光射出，狭缝装置12发出的光经过平行光管13转化为平行光，该平行光通过放置在载物台17上的被检标本后发生角度偏转，通过连接在旋转台18的望远镜14，使偏转后的平行光与望远镜14的光轴平行。望远镜14包括管体141，管体141靠近平行光管13的一端设有调焦镜头142，平行光通过望远镜14的调焦镜头142，然后通过分光棱镜142进行分光，管体141上设有连接目镜15的第一接口和连接第一摄像装置16的第二接口，目镜15采用阿贝自准直目镜。管体141的内部设置有分光棱镜143，分光棱镜143用于将调焦镜头142会聚的平行光分成经过第一接口在目镜15上成像的第一光路以及经过第二接口在第一摄像装置16上成像的第二光路。具体地，目镜15设置在管体141上的远离平行光管13的一端，第一摄像装置16设置在分光棱镜142上方的管体141上。第一摄像装置16用于采集第二光路成像形成的第一图像并发送至智能设备2，智能设备2与第一摄像装置16连接并实时接收、显示第一摄像装置16拍摄的第一图像。智能设备2可以对于第一摄像装置16发出拍摄指令，控制第一摄像装置16对第二光路的成像进行拍摄。

在具体的实施例中，第一摄像装置16与分光棱镜143之间设有变倍镜头19，变倍镜头19用于改变第二光路的成像倍数。第一光路会聚在调焦镜头142的焦点，然后通过目镜15可以观察狭缝的成像，并通过旋转载物台17使狭缝与目镜15的中间基准线对齐，然后读取载物台17的旋转角度，从而可以通过计算分析得到例如折射率、波长、色散率、衍射角等光学参量。第二光路通过变倍镜头19会聚在第一摄像装置16的光敏面形成数字图像，然后可以通过有线或无线传输方式传输到智能设备2，并通过智能设备2上的专业软件显示出来，以供使用者通过屏幕观察。具体地，第一摄像装置16内部设置有第一无线通讯模块，第一无线通讯模块用于将第一摄像装置16与智能设备2无线连接，第一无线通讯模块可以为蓝牙或wifi模块等。该专业软件也设有标定图像，该图像可以保持与目镜15的分划图像一样，使在目镜15观察的效果与第一图像一样，也可以进一步细化增加更多的刻度、指示标识，可以进一步简化、优化或细化读数，同时，为了保证目镜15观察时的基准点及刻度与第一图像的基准点及刻度一致，该专业软件至少具有对准标尺显示和/或零点校准功能，该专业软件可以为现有的图像显示软件，其具体实现方式不在本申请的保护范围内，因此不再赘述。

在具体的实施例中，参考图2，平行光管13包括第二透镜131、第二调焦装置132和第二光管133，第二调焦装置132用于调节第二透镜131的轴向位置以将狭缝装置12发出的光变为平行光。第二调焦装置132包括第二锁紧手轮1321、第二轴位螺钉1322、第二限位钉1323、第二微调管1324、第二压圈1325、第二粗调管1326和第二磁铁1327。第二透镜131通过第二压圈1325固定连接在第二微调管1324内部，第二限位钉1323固定连接在第二微调管1324上，第二轴位螺钉1322固定连接在第二粗调管1326上，第二磁铁1327固定连接在第二光管133上。第二微调管1324与第二粗调管1326之间通过螺纹连接，通过旋转第二微调管1324，实现第二透镜131的微小轴向位移，达到精调焦效果。第二粗调管1326与第二光管133可调节地连接，同时通过第二轴位螺钉1322限定第二粗调管1326和第二光管133的相对转动，当推拉第二微调管1324时，通过第二粗调管1326的轴向平移，实现第二透镜131的快速轴向位移，达到粗调焦效果，粗调焦后可以通过第二锁紧手轮1321紧定第二粗调管1326，第二磁铁1327使整个平行光管13稳定连接在底座架11上。通过将调节狭缝装置12的轴向位置变更成调节平行光管12的第二透镜131的轴向位置，使操作位置大幅靠近观察位置，距离操作者观察位置更近，这样操作更方便，减少操作强度，相应的，可以提高学习效率及学习效果。

在具体的实施例中，参考图3，望远镜14的调焦镜头142包括第一透镜144和第一调焦装置145，第一调焦装置145设置在管体141上用于调节第一透镜144的轴向位置以实现平行光的会聚。第一摄像装置16通过锁紧钉1461、螺钉1462、连接圈1463固定在管体141上，第一调焦装置145包括第一锁紧手轮1451、第一轴位螺钉1452、第一限位钉1453、第一微调管1454、第一压圈1455、第一粗调管1456、第一光管1457和第一磁铁1458。第一调焦装置145的结构与第二调焦装置132一样，第一透镜144通过第一压圈1455固定连接在第一微调管1454内部，第一限位钉1453固定连接在第一微调管1454上，第一轴位螺钉1452固定连接在第一粗调管1456上，第一磁铁1458固定连接在第一光管1457上。第一微调管1454与第一粗调管1456之间通过螺纹连接，通过旋转第一微调管1454实现第一透镜144的微小轴向位移，达到精调焦效果。第一粗调管1456与第一光管1457圆柱可调节地连接，同时通过第一轴位螺钉1452限定第一粗调管1456和第一光管1457的相对转动，当推拉第一微调管1454时，通过第一粗调管1456的轴向平移，实现第一透镜144的快速轴向位移，达到粗调焦效果，粗调焦后可以通过第一锁紧手轮1451紧定第一粗调管1456，第一磁铁1458使整个望远镜14稳定连接在旋转台18的支架上。分光棱镜143采用胶粘接固定连接在管体141上，连接圈1463也通过螺钉1462固定连接在管体141上，分光棱镜143实现分光，将聚焦后的平行光分为第一光路和第二光路，其中将第一光路传输到目镜7，将第二光路传输到变倍镜头19和第一摄像装置16。连接圈1463用来精密连接变倍镜头19，变倍镜头19通过锁紧钉1461紧固，然后变倍镜头19固定精密连接第一摄像装置16。第一摄像装置16与智能设备2连接，实现在智能设备2上显示第一摄像装置16所拍摄的第一图像。将第一透镜144和第二透镜131轴向位置的调节采用螺纹旋转结构，调节精度高，可以轻松容易的定位在焦面位置，同时，由于螺纹旋转结构的自锁性能，也保证了仪器的稳定性，确定其它操作或外部干扰不会影响调节效果。

上述的第一调焦装置145和第二调焦装置132均采用螺纹旋转结构，第一调焦装置145和第二调焦装置132除了采用上述的螺纹旋转结构以外，还可以采用齿轮齿条传动结构。

本申请的实施例还提出了一种基于分光计的互动教学系统，参考图4，包括教师端单元以及至少一个学生端单元，教师端单元以及至少一个学生端单元均采用上述的互动式物理教学分光计。其中，学生端单元包括第一分光计1-1和第一智能设备2-1，教师端单元包括第二分光计1-2和第二智能设备2-2。第一智能设备2-1和第二智能设备2-2可以采用电脑或手机等智能终端设备，在本申请的实施例中，第一智能设备2-1采用平板电脑，第二智能设备2-2采用计算机作为主控设备。第二智能设备2-2与至少一个第一智能设备2-1采用有线或无线的方式连接，以实现教师端单元与至少一个学生端单元之间的数据传输交互。第二智能设备作为主控设备可以对至少一个第一智能设备发出控制指令。教师端单元的第二智能设备2-2将控制指令发送至学生端单元的第一智能设备2-1实现对第一智能设备2-1和第一分光计1-1的控制。作为示例，教师端单元的第二智能设备2-2可以控制第一智能设备2-1上对第一图像或第二图像进行对准标尺显示和/或零点校准，更甚至可以控制第一分光计1-1中的第一摄像装置16对第一图像的采集。同时，教师端单元和学生端单元的互动式物理教学分光计还可以搭配宏观观察摄像组件3，可以拍摄操作者各个操作环节的实际状态，并通过专业软件同时显示出来，为了实际使用方便，该专业软件可以显示上述两种数字图像或其中一种。在其中一个实施例中，所有的分光计、智能设备和宏观观察摄像组件3都通过WIFI与路由器4数据相连，从而形成局域网。如图4所示，3个学生端单元与1个教师端单元连接，教师端单元中设置有宏观观察摄像组件3，在其他可选的实施例中，学生端单元、教师端单元和宏观观察摄像组件的个数选择与搭配可以根据实际需求合理选择。

在具体的实施例中，宏观观察摄像组件3设置在第一分光计1-1和/或第二分光计1-2的载物台和旋转台一侧，宏观观察摄像组件3与第一智能设备2-1和/或第二智能设备2-2连接并将实时拍摄到的第一分光计1-1和/或第二分光计1-2的载物台和旋转台上的第二图像发送至第一智能设备2-1和/或第二智能设备2-2。

在具体的实施例中，参考图5，宏观观察摄像组件3包括底座31、连接杆32、第二摄像装置33和观察镜头34，第二摄像装置33与观察镜头34固定连接，连接杆32固定在底座31上并与第二摄像装置33连接用以支撑和调节第二摄像装置33和观察镜头34的高度和/或角度。具体地，连接杆32包括立柱321、手轮322、高低调节杆323、鹅颈324，高低调节杆323可调节地连接立柱321上，鹅颈324两端分别固定连接到高低调节杆323和第二摄像装置33，观察镜头34通过C型接口与第二摄像装置34固定连接。观察镜头34可以调焦、调倍数，实现不同距离、不同范围的拍摄，第二摄像装置34可以与前述第一摄像装置16一样，也可以不同，该第二摄像装置34通过高低调节杆323的转动、上下移动以及鹅颈324的扭动，可以实现对各个角度的拍摄，全方位立体展示操作者的操作步骤。具体地，宏观观察摄像组件3包括第二无线通讯模块，第二无线通讯模块用于将第二摄像装置33与第二智能设备2-2和/或第一智能设备2-1无线连接，第二无线通讯模块可以为蓝牙或wifi模块等。若宏观观察摄像组件3仅仅设置在教师端单元，教师端单元通过第二智能设备2-2的专业软件监控查看局域网中任意学生端单元的第一图像以及学生端单元的存储信息，教师端单元通过宏观观察摄像组件3拍摄教师的操作过程，并通过专业软件把第一图像和/或第二图像投屏到学生端单元的第一智能设备2-1；局域网中的任意学生端单元可以通过软件标定、拍摄图像以及信息输入，并反馈给教师端单元；教师端单元也会对学生端单元的操作进行实时响应，以此实现学生端与教师端的实时互动。

宏观观察摄像组件3可以拍摄操作者的全部操作步骤及细节，并通过专业软件进行显示或传输给相应人员，因此学生可以远距离观察老师的操作，而不需要围在老师和仪器四周来观察，由于第一智能设备2-1、第二智能设备2-2和宏观观察摄像组件3的存在不会限制学生的数量，并且不会因观察位置的不同而影响学生的学习效果。同时，增加了师生互动交流平台，老师可以监控查看任意学生端的第一图像以及学生端的存储信息或输入信息，也可以对学生端进行图像调节，学生端也把图片和信息反馈给老师。并且第一智能设备2-1和/或第二智能设备2-2上可以同时显示第一图像和/或第二图像，实现比对展示教学的效果。

在本申请的描述中，需要理解的是，措词“包括”并不排除在权利要求未列出的元件或步骤的存在。元件前面的措词“一”或“一个”并不排除多个这样的元件的存在。在相互不同从属权利要求中记载某些措施的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于改进。在权利要求中的任何参考符号不应当被解释为限制范围。以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。

本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种互动式物理教学分光计，其特征在于，包括分光计和智能设备，所述分光计包括底座支架以及设置在底座支架上的狭缝装置、平行光管、望远镜、目镜、第一摄像装置、载物台、旋转台，所述狭缝装置与所述平行光管连接，所述狭缝装置发出的光经过所述平行光管转化为平行光，所述目镜和所述第一摄像装置安装在所述望远镜上，所述望远镜包括管体，所述管体靠近所述平行光管的一端设有调焦镜头，所述管体上设有连接所述目镜的第一接口和连接所述第一摄像装置的第二接口，所述管体的内部设置有分光棱镜，所述分光棱镜用于将所述调焦镜头会聚的平行光分成经过所述第一接口在所述目镜上成像的第一光路以及经过所述第二接口在所述第一摄像装置上成像的第二光路，所述第一摄像装置用于采集所述第二光路成像形成的第一图像并发送至所述智能设备，所述智能设备与所述第一摄像装置连接并接收、显示所述第一图像。

2.根据权利要求1所述的互动式物理教学分光计，其特征在于，所述调焦镜头包括第一透镜和第一调焦装置，所述第一调焦装置用于调节所述第一透镜的轴向位置以实现所述平行光的会聚，所述平行光管包括第二透镜和第二调焦装置，所述第二调焦装置用于调节所述第二透镜的轴向位置以将所述狭缝装置发出的光变为所述平行光。

3.根据权利要求2所述的互动式物理教学分光计，其特征在于，所述第一调焦装置和所述第二调焦装置采用螺纹旋转结构或齿轮齿条传动结构。

4.根据权利要求3所述的互动式物理教学分光计，其特征在于，所述螺纹旋转结构包括锁紧手轮、轴位螺钉、限位钉、微调管、压圈、粗调管、光管和磁铁，所述第一透镜或第二透镜通过所述压圈固定连接在所述微调管内部，所述限位钉固定连接在所述微调管上，所述轴位螺钉固定连接在所述粗调管上，所述磁铁固定连接在所述光管上，所述微调管与所述粗调管之间通过螺纹连接，通过旋转所述微调管实现第一透镜或第二透镜的微小轴向位移，所述粗调管与所述光管圆柱连接，同时通过所述轴位螺钉限定所述粗调管和所述光管的相对转动，当推拉所述微调管时，通过所述粗调管的轴向平移实现所述第一透镜或第二透镜的快速轴向位移，并通过所述锁紧手轮紧定所述粗调管以固定所述第一透镜或第二透镜的轴向位置。

5.根据权利要求1所述的互动式物理教学分光计，其特征在于，所述第一摄像装置与所述分光棱镜之间设有变倍镜头，所述变倍镜头用于改变所述第二光路的成像倍数。

6.根据权利要求5所述的互动式物理教学分光计，其特征在于，所述第一摄像装置通过锁紧钉、螺钉、连接圈固定在所述管体上，所述连接圈用于将所述第一摄像装置与所述变倍镜头连接，所述连接圈通过所述螺钉固定连接在所述管体上，所述变倍镜头通过所述锁紧钉紧固在所述第一摄像装置上。

7.一种基于分光计的互动教学系统，其特征在于，包括均采用如权利要求1-6中任一项所述的互动式物理教学分光计的教师端单元以及至少一个学生端单元，所述学生端单元包括第一分光计和第一智能设备，所述教师端单元包括第二分光计和第二智能设备，所述第二智能设备与至少一个所述第一智能设备采用有线或无线的方式连接并实现所述教师端单元与至少一个学生端单元之间的数据传输交互，所述教师端单元的第二智能设备将控制指令发送至所述学生端单元的第一智能设备实现对所述第一智能设备和所述第一分光计的控制。

8.根据权利要求7所述的基于分光计的互动教学系统，其特征在于，所述教师端单元和/或学生端单元还包括宏观摄像装置组件，所述宏观观察摄像组件设置在所述第二分光计和/或第一分光计的周围，所述宏观观察摄像组件与所述第二智能设备和/或第一智能设备连接并将实时拍摄到的所述第二分光计和/或第一分光计的载物台和旋转台上的第二图像发送至所述第二智能设备和/或第一智能设备。

9.根据权利要求8所述的基于分光计的互动教学系统，其特征在于，所述宏观观察摄像组件包括底座、连接杆、第二摄像装置和观察镜头，所述第二摄像装置与所述观察镜头固定连接，所述连接杆固定在所述底座上并与所述第二摄像装置连接用以支撑和调节所述第二摄像装置和观察镜头的高度和/或角度。

10.根据权利要求7所述的基于分光计的互动教学系统，其特征在于，所述第一智能设备和所述第二智能设备上具有对准标尺显示和/或零点校准功能。

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