CN216527710U - 一种分光原理演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分光原理演示装置，包括光源、安装在墙面的展示架、以及分散设置在所述展示架上的多个不同尺寸的三棱镜和多个不同尺寸的正方体棱镜，所述光源从墙体边缘入射，所述三棱镜和所述正方体棱镜均连接转动机构，所述转动机构能够带动所述三棱镜和所述正方体棱镜转动，从而调整入射光的角度，以观察光的色散现象。本实用新型无需展台，在墙面上即可进行互动展示，参与者通过旋转棱镜即可调整光源入射角度，使得色散的各种颜色的光从不同角度分解出来，操作简便，效果直观，能够激发参与者的研究兴趣，从而有利于科普活动的推广。

Description

一种分光原理演示装置

技术领域

本实用新型涉及科普展示技术领域，特别涉及一种分光原理演示装置。

背景技术

白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等各种色光组成的。由于各种单色光的波长不同，通过三棱镜时产生的折射角度也不相同，因此三棱镜能把各种单色光分解出来，这种现象叫光的色散。英国科学家牛顿最早利用三棱镜实验证明了这一现象。在随后进一步的实验中，牛顿发现虽然白光是各种色光的混合体，但每个单独的色光都是纯净的。

现有的关于光的色散原理的科普展示方式是通过对牛顿分光实验的再现来进行展示，主要包括：分光实验和牛顿的分光实验。在分光实验中，白光经过三棱镜后，形成七种单色光的色散光谱。在牛顿的分光实验中，实验装置由两个三棱镜构成，当白光进入第一个三棱镜被分解成七色光之后，射向一个只有一条狭缝的挡板，这个狭缝只能让七色光中的某一种颜色通过。当这束光再通过第二个三棱镜时，颜色就不再发生变化了。从而证明每个单独的色光都是纯净的，而且三棱镜只是分解光线，而不是改变了光线的其他性质。这类展示方式的缺点很明显，参与者只能按照固定的步骤操作展品，强行记住相关的光学知识，无法进行自主探究。

另一种是“人造彩虹”实验演示。准备一个小镜子，一盆水，一张白纸，利用阳光或者手电筒完成实验。把镜子以一定角度放进水盆，让阳光或手电筒照射镜面，最后让镜面的反射光线头投到无阳光照射的墙面或白纸上，这时就出现了“人造彩虹”。这个实验虽然没有三棱镜的实物，但却运用了三棱镜的原理，水被镜子折成一个三棱镜。光线通过“三棱镜”，由于光的折射和波长不同，被分散成七种不同色彩的光线，从而展现光的色散。但该实验操作起来具有一定的难度，对于年龄较小的参与者，需要有家长的帮助才能完成，同时对原理的解释过于模糊，无法第一时间实现科学普及效果。

因此，现有的展示装置及实验方式均有各自的缺陷和不足。针对上述情况，如何让小学生或学龄前儿童主动、快乐地参与到相关科普活动中，使得科普活动起到预期效果，培养孩子的科学研究精神是当前亟待解决的问题。

实用新型内容

针对现有展示方式的局限性，本实用新型的目的在于提供一种分光原理演示装置，利用多个三棱镜和正方体棱镜组合的方式，使参与者通过自主控制三棱镜和正方体棱镜的旋转来直观认识光的色散现象，从而激发参与者的科学探索兴趣。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供如下方案：

一种分光原理演示装置，包括光源、安装在墙面的展示架、以及分散设置在所述展示架上的多个不同尺寸的三棱镜和多个不同尺寸的正方体棱镜，所述光源从墙体边缘入射，所述三棱镜和所述正方体棱镜均连接转动机构，所述转动机构能够带动所述三棱镜和所述正方体棱镜转动，从而调整入射光的角度，以观察光的色散现象。

优选地，所述展示架的外框为矩形，所述展示架的内部设置有纵横交错的支架，所述支架上安装多个所述转动机构，每个所述转动机构对应一个所述三棱镜或所述正方体棱镜。

优选地，所述转动机构为手动转动机构，所述手动转动机构包括依次连接的手轮、同步带、同步带轮、第一转轴、第一轴承、第一轴承安装座和第一棱镜安装座，所述第一棱镜安装座用于安装所述三棱镜或所述正方体棱镜。

优选地，所述转动机构为电动转动机构，所述电动转动机构包括依次连接的步进电机、第二转轴、第二轴承、第二轴承安装座和第二棱镜安装座，所述第二棱镜安装座用于安装所述三棱镜或所述正方体棱镜。

优选地，所述展示架的外部设置有顶盖、侧盖和保护罩，所述保护罩上设置有能够打开的第一面板和第二面板。

优选地，所述侧盖上设置有检修门。

优选地，所述电动转动机构连接电气板，所述电气板上设置有多个用于驱动所述步进电机的步进电机驱动器，每个所述步进电机驱动器均连接一个控制器，每个所述控制器均连接一个旋转编码器，多个所述控制器共同连接开关电源。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本实用新型提供的分光原理演示装置无需展台，在墙面上即可进行光的色散原理互动展示，装置由光源和不同尺寸的三棱镜、正方体棱镜组成，光源从墙体的边缘射入棱镜，棱镜将光源进行分解并向四周发散。参与者通过旋转棱镜即可调整光源入射角度，使得色散的各种颜色的光从不同角度分解出来。本实用新型操作简便，效果直观，能够激发参与者的研究兴趣，从而有利于科普活动的推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的分光原理演示装置的展示架的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的分光原理演示装置的三棱镜和正方体棱镜的分布示意图；

图3是本实用新型实施例提供的分光原理演示装置的侧面示意图；

图4是本实用新型实施例提供的电气板的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型的实施例提供了一种分光原理演示装置，如图1-图3所示，所述分光原理演示装置包括光源、安装在墙面的展示架1、以及分散设置在展示架1上的多个不同尺寸的三棱镜10和多个不同尺寸的正方体棱镜11，光源的位置不做限制，通常从墙体边缘入射，三棱镜10和正方体棱镜11均连接转动机构3，转动机构3能够带动三棱镜10和正方体棱镜11转动，从而调整入射光的角度，以观察光的色散现象。

进一步地，展示架1的外框为矩形，展示架1的内部设置有纵横交错的支架2，支架2上安装多个转动机构3，每个转动机构3对应一个三棱镜10或正方体棱镜11。

作为本实用新型的第一种实施方式，转动机构3为手动转动机构，所述手动转动机构包括依次连接的手轮(亚克力材质)、同步带、同步带轮、第一转轴、第一轴承、第一轴承安装座和第一棱镜安装座，其中，第一棱镜安装座用于安装三棱镜10或正方体棱镜11。

作为本实用新型的第二种实施方式，转动机构3为电动转动机构，所述电动转动机构包括依次连接的步进电机、第二转轴、第二轴承、第二轴承安装座和第二棱镜安装座，其中，第二棱镜安装座用于安装三棱镜10或正方体棱镜11。

进一步地，如图4所示，所述电动转动机构连接电气板12，电气板12上设置有多个用于驱动步进电机13的步进电机驱动器14，每个步进电机驱动器14均连接一个控制器15，每个控制器15均连接一个旋转编码器16，用于设置单个棱镜的旋转角度，多个控制器15共同连接开关电源17。

进一步地，展示架1的外部设置有顶盖4、侧盖5和保护罩6，保护罩6上设置有能够打开的第一面板7和第二面板8，用于工作人员安装或调整棱镜。侧盖5上设置有检修门9，用于对装置内部电气设备进行检修。

本实用新型实施例提供的分光原理演示装置无需展台，在墙面上即可进行光的色散原理互动展示，装置由光源和不同尺寸的三棱镜、正方体棱镜组成，光源从墙体的边缘射入棱镜，棱镜将光源进行分解并向四周发散。参与者通过旋转棱镜即可调整光源入射角度，使得色散的各种颜色的光从不同角度分解出来，操作简便，效果直观，能够激发参与者的研究兴趣，从而有利于科普活动的推广。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种分光原理演示装置，其特征在于，所述分光原理演示装置包括光源、安装在墙面的展示架、以及分散设置在所述展示架上的多个不同尺寸的三棱镜和多个不同尺寸的正方体棱镜，所述光源从墙体边缘入射，所述三棱镜和所述正方体棱镜均连接转动机构，所述转动机构能够带动所述三棱镜和所述正方体棱镜转动，从而调整入射光的角度，以观察光的色散现象。

2.根据权利要求1所述的分光原理演示装置，其特征在于，所述展示架的外框为矩形，所述展示架的内部设置有纵横交错的支架，所述支架上安装多个所述转动机构，每个所述转动机构对应一个所述三棱镜或所述正方体棱镜。

3.根据权利要求1所述的分光原理演示装置，其特征在于，所述转动机构为手动转动机构，所述手动转动机构包括依次连接的手轮、同步带、同步带轮、第一转轴、第一轴承、第一轴承安装座和第一棱镜安装座，所述第一棱镜安装座用于安装所述三棱镜或所述正方体棱镜。

4.根据权利要求1所述的分光原理演示装置，其特征在于，所述转动机构为电动转动机构，所述电动转动机构包括依次连接的步进电机、第二转轴、第二轴承、第二轴承安装座和第二棱镜安装座，所述第二棱镜安装座用于安装所述三棱镜或所述正方体棱镜。

5.根据权利要求1所述的分光原理演示装置，其特征在于，所述展示架的外部设置有顶盖、侧盖和保护罩，所述保护罩上设置有能够打开的第一面板和第二面板。

6.根据权利要求5所述的分光原理演示装置，其特征在于，所述侧盖上设置有检修门。

7.根据权利要求4所述的分光原理演示装置，其特征在于，所述电动转动机构连接电气板，所述电气板上设置有多个用于驱动所述步进电机的步进电机驱动器，每个所述步进电机驱动器均连接一个控制器，每个所述控制器均连接一个旋转编码器，多个所述控制器共同连接开关电源。

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