本發(fā)明涉及一種演示儀器，特別是一種遙控變色投影牛頓環(huán)演示儀。

背景技術(shù)：

牛頓環(huán)儀是一個(gè)由平凸透鏡和平板玻璃構(gòu)成的裝置，平凸透鏡的凸面與平板玻璃之間構(gòu)成軸對(duì)稱(chēng)型的空氣薄膜，其對(duì)稱(chēng)軸為平凸透鏡的中軸。當(dāng)光通過(guò)牛頓環(huán)儀時(shí)便會(huì)發(fā)生牛頓環(huán)干涉現(xiàn)象。

牛頓環(huán)干涉現(xiàn)象是一種典型的干涉現(xiàn)，是大學(xué)物理波動(dòng)光學(xué)中的重要內(nèi)容，相關(guān)原理和技術(shù)在生產(chǎn)、科研中應(yīng)用較廣，比如測(cè)量透鏡的曲率半徑、測(cè)量光滑平面的平整度等。但在實(shí)際教學(xué)中，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置必須在暗室環(huán)境下、使用顯微鏡、以鈉燈或汞燈作光源才能看實(shí)現(xiàn)，這些實(shí)驗(yàn)條件限制了在多班合一的理論課堂上根本無(wú)法滿(mǎn)足：裝置復(fù)雜無(wú)法攜帶，暗室條件無(wú)法達(dá)到，用顯微鏡不能多人同時(shí)觀看，尤其老師和學(xué)生不能同時(shí)看到現(xiàn)象，無(wú)法同步講解，而且100多人的大班也沒(méi)有時(shí)間每人輪流看一眼顯微鏡。

已經(jīng)申請(qǐng)的專(zhuān)利《便攜式多光源牛頓環(huán)演示儀》(申請(qǐng)?zhí)?01521096095.8，201510990322.x)不具有透射功能，不能進(jìn)行反射、透射的對(duì)比和互補(bǔ)相消演示；采用多個(gè)光源，光照方向不單一，體積大；光源不能連續(xù)漸變，沒(méi)有動(dòng)態(tài)演示功能；不能看到內(nèi)部結(jié)構(gòu)，演示不直觀；沒(méi)有遙控功能，不能遠(yuǎn)距離操作，不便于課堂使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種遙控變色投影牛頓環(huán)演示儀，該演示儀體積小巧，操作簡(jiǎn)單，可以通過(guò)顯示器、投影儀等設(shè)備顯示反射、透射和反射透射同時(shí)對(duì)比互補(bǔ)的牛頓環(huán)干涉圖案，采用遙控器控制光源明暗和顏色，可以選擇紅、綠、藍(lán)等單色光和白光，也可以多色光連續(xù)循環(huán)漸變顯示或者閃爍，演示不同波長(zhǎng)的光照下牛頓環(huán)干涉圖案的特點(diǎn)，適用于在多媒體教室配合大學(xué)物理理論課進(jìn)行同步課堂演示。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供遙控變色投影牛頓環(huán)演示儀，其中：該演示儀包括有外殼、vga視頻切換器、視頻切換按鈕、vga數(shù)據(jù)線、光路暗箱、220v轉(zhuǎn)5v電源適配器a、220v轉(zhuǎn)12v電源適配器b、遙控器；其中光路暗箱由光路暗箱箱體和光路暗箱面板組成，其中包括攝像機(jī)a、鏡頭a、透射光源、透射光源毛玻璃、透射光源支架、反射光源、反射光源毛玻璃、反射光源支架、牛頓環(huán)儀、控制盒、電源盒、透射光開(kāi)關(guān)、反射光開(kāi)關(guān)、總開(kāi)關(guān)、12v電源接口、攝像機(jī)b、鏡頭b。

所述鏡頭b安裝在攝像機(jī)b上，反射光毛玻璃安裝在反射光源上，反射光源安裝在反射光源支架上，攝像機(jī)b和反射光源分位于牛頓環(huán)儀中軸兩側(cè)的對(duì)稱(chēng)區(qū)域；透射光毛玻璃安裝在透射光源上，透射光源安裝在透射光源支架上，透射光源位于牛頓環(huán)儀后方，且透射光源、牛頓環(huán)儀和攝像機(jī)b在同一條直線上；透射光源和反射光源接入控制盒由控制盒控制；控制盒接入電源盒；反射光開(kāi)關(guān)、透射光開(kāi)關(guān)、總開(kāi)關(guān)以及12v電源接口安裝在電源盒上，電源盒安裝在光路暗箱面板里側(cè)；鏡頭a安裝在攝像機(jī)a上，攝像機(jī)a安裝在光路暗箱側(cè)面正對(duì)著其中的光學(xué)器件；以上部分全部位于光路暗箱箱體內(nèi)，光路暗箱面板蓋在光路暗箱箱體上且光路暗箱面板有開(kāi)孔使反射光開(kāi)關(guān)、透射光開(kāi)關(guān)、總開(kāi)關(guān)以及12v電源接口由孔穿過(guò)光路暗箱面板暴露在外。光路暗箱安裝在外殼右側(cè)；vga視頻切換器安裝在外殼左側(cè),vga視頻切換器上安裝有視頻切換按鈕，vga視頻切換器通過(guò)vga數(shù)據(jù)線接入顯示器、投影儀等外接顯示設(shè)備輸出圖像信息；攝像機(jī)a和攝像機(jī)b通過(guò)vga數(shù)據(jù)線接入vga視頻切換器；12v電源適配器是220v轉(zhuǎn)12v電源適配器，接入電源盒為其供電；遙控器與控制盒相匹配，向控制盒發(fā)送操縱信號(hào)。

本發(fā)明的效果是：

(1)能夠拍攝到牛頓環(huán)干涉圖像并且通過(guò)外接的顯示器、投影儀等顯示設(shè)備在屏幕上顯示出來(lái)，適合在多媒體教室與理論課同步演示。

(2)采用遙控器控制，操作人員可以遠(yuǎn)離儀器，邊講解邊演示。

(3)可以分別演示反射、透射牛頓環(huán)圖案，可以通過(guò)開(kāi)關(guān)切換對(duì)比兩種圖案，也可以同時(shí)顯示兩種干涉圖案的互補(bǔ)相消效果。

(4)遙控變色光源可以演示不同波長(zhǎng)的光的干涉圖案，包括單色和得色(白色)。

(5)光源可以在多種顏色(即不同波長(zhǎng))之間連續(xù)漸變或閃爍，動(dòng)態(tài)演示干涉圓環(huán)半徑隨波長(zhǎng)變化的關(guān)系。

(6)可以通過(guò)攝像機(jī)觀察暗盒內(nèi)部光路結(jié)構(gòu)，能直觀看到實(shí)驗(yàn)的各個(gè)過(guò)程，可直接用于講解牛頓環(huán)原理，方便課堂教學(xué)。

(7)干涉現(xiàn)象在光路暗箱中進(jìn)行不會(huì)受到外界光照的干擾。對(duì)使用環(huán)境的要求低，在各種環(huán)境中都可以有效保證實(shí)驗(yàn)效果。

(8)體積小巧，便于攜帶。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的光路暗箱側(cè)面透視結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明的光路暗箱結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明的光路暗箱面板結(jié)構(gòu)圖。

圖中：

1、光路暗箱箱體2、透射光毛玻璃3、透射光源

4、透射光源支架5、控制盒6、牛頓環(huán)儀7、反射光毛玻璃

8、反射光源9、電源盒10、鏡頭b11、攝像機(jī)b

12、透射光開(kāi)關(guān)13、遙控器14、5v電源適配器15、攝像機(jī)a

16、光路暗箱面板、17、12v電源適配器18、外殼

19、視頻切換按鈕20、vga視頻切換器21、vga數(shù)據(jù)線

22、反射光開(kāi)關(guān)23、總開(kāi)關(guān)、24、12v電源接口

25、光路暗箱26、鏡頭a27、反射光源支架

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的遙控變色投影牛頓環(huán)演示儀結(jié)構(gòu)加以說(shuō)明。

本發(fā)明的遙控變色投影牛頓環(huán)演示儀設(shè)計(jì)思想是針對(duì)大學(xué)物理中牛頓環(huán)的等厚干涉這一內(nèi)容，設(shè)計(jì)一款體積小巧、便于攜帶、能在多媒體教室演示的演示實(shí)驗(yàn)裝置，用于演示不同波長(zhǎng)、不同照射方式(反射和透射)下的牛頓環(huán)干涉現(xiàn)象。本發(fā)明采用可變色led光源，從反射和透射兩個(gè)方向照射牛頓環(huán)儀，用兩個(gè)攝像機(jī)分別拍攝牛頓環(huán)圖像和光路結(jié)構(gòu)并輸出顯示到顯示器或投影屏幕上，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)思想。

本發(fā)明的遙控變色投影牛頓環(huán)演示儀結(jié)構(gòu)是：如圖2所示，該演示儀包括有外殼18、vga視頻切換器20、視頻切換按鈕19、vga數(shù)據(jù)線21、光路暗箱25、5v電源適配器14、12v電源適配器17、遙控器13；

如圖3所示，所述光路暗箱25由光路暗箱箱體1和光路暗箱面板16組成內(nèi)部包括有攝像機(jī)a15、鏡頭a26、透射光源3、透射光源毛玻璃2、透射光源支架4、反射光源8、反射光源毛玻璃7、反射光源支架27、牛頓環(huán)儀6、控制盒5、電源盒9、透射光開(kāi)關(guān)12、反射光開(kāi)關(guān)22、總開(kāi)關(guān)23、12v電源接口24、攝像機(jī)b11、鏡頭b10。

如圖1所示，所述鏡頭b10安裝在攝像機(jī)b11上，反射光毛玻璃7安裝在反射光源8上，反射光源8安裝在反射光源支架27上，攝像機(jī)b11和反射光源8分別位于牛頓環(huán)儀6中軸兩側(cè)的對(duì)稱(chēng)區(qū)域，反射光源8發(fā)出的光線經(jīng)牛頓環(huán)儀6反射后指向攝像機(jī)b11形成一條反反射光路；透射光毛玻璃2安裝在透射光源3上，透射光源3安裝在透射光源支架4上，透射光源3位于牛頓環(huán)儀6后方，且透射光源3、牛頓環(huán)儀6和攝像機(jī)b11在同一條直線上，透射光源3發(fā)出的光線經(jīng)牛頓環(huán)儀6透射后指向攝像機(jī)b11形成一條透射光路；

如圖3所示，所述透射光源3和反射光源8接入控制盒5由控制盒5控制；控制盒5接入電源盒9；反射光開(kāi)關(guān)22、透射光開(kāi)關(guān)12、總開(kāi)關(guān)23以及12v電源接口24安裝在電源盒上，電源盒9安裝在光路暗箱面板16里側(cè)；鏡頭a26安裝在攝像機(jī)a15上，攝像機(jī)a15安裝在光路暗箱25側(cè)面正對(duì)著其中的光學(xué)器件；以上部分全部位于光路暗箱箱體1內(nèi)，光路暗箱面板16蓋在光路暗箱箱體1上。

如圖4所示，所述光路暗箱面板16有開(kāi)孔，反射光開(kāi)關(guān)22、透射光開(kāi)關(guān)12、總開(kāi)關(guān)23以及12v電源接口24由孔穿過(guò)光路暗箱面板16暴露在外。

如圖2所示，光路暗箱25安裝在外殼18右側(cè)；vga視頻切換器20安裝在外殼18左側(cè),vga視頻切換器20上安裝有視頻切換按鈕19，vga視頻切換器20通過(guò)vga數(shù)據(jù)線21接入顯示器、投影儀等外接顯示設(shè)備輸出圖像信息；攝像機(jī)a15和攝像機(jī)b11通過(guò)vga數(shù)據(jù)線接入vga視頻切換器20；12v電源適配器14是220v轉(zhuǎn)12v電源適配器，接入電源盒9為其供電；遙控器13與控制盒5相匹配，向控制盒5發(fā)送操縱信號(hào)。

如圖3所示，所述透射光源4和反射光源7型號(hào)相同，都是可變色led燈，接入控制盒5后由控制盒5控制其發(fā)光明暗和顏色，可以發(fā)出白光或者紅、綠、藍(lán)等單色光，顏色可以連續(xù)變化，同時(shí)還可以閃爍。

如圖2所示，所述透射光源3和反射光源8分別由透射光開(kāi)關(guān)12和反射光開(kāi)關(guān)22獨(dú)立控制，兩個(gè)光源可以單獨(dú)打開(kāi)其中任何一個(gè)或者都打開(kāi)，相應(yīng)的攝像機(jī)b11可以拍攝到透射、反射的牛頓環(huán)干涉圖像，或者拍攝到透射、反射的互補(bǔ)相消圖像。

如圖3所示，所述透射光源3、反射光源8、牛頓環(huán)儀6和攝像機(jī)b11的中心都在由透射光路和反射光路構(gòu)成的一個(gè)垂直平面上，構(gòu)成一個(gè)光學(xué)平面，攝像機(jī)a15安裝在這個(gè)光學(xué)平面的法線上并正對(duì)著平面上的光學(xué)儀器。透射光路和反射光路都在攝像機(jī)a15的拍攝范圍內(nèi)，攝像機(jī)a15從側(cè)面能拍攝全部的光學(xué)儀器和完整光路，可以從獨(dú)立的視角觀察光學(xué)部分的結(jié)構(gòu)以及實(shí)驗(yàn)的完整過(guò)程。

如圖2所示，所述攝像機(jī)a15和攝像機(jī)b11的數(shù)據(jù)接口都接入vga視頻切換器20中，再由vga視頻切換器20輸出到外接設(shè)備，通過(guò)視頻切換按鈕(19)可以快捷的在攝像機(jī)a15和攝像機(jī)b11之間進(jìn)行切換。

如圖3所示，所述光路暗箱25由光路暗箱箱體1和光路暗箱面板16構(gòu)成封閉的暗室，內(nèi)部保持黑暗，外界的光無(wú)法進(jìn)入。光學(xué)部件全部處于光路暗箱25內(nèi)，干涉現(xiàn)象在光路暗箱25中進(jìn)行不會(huì)受到外界光照的干涉。

本發(fā)明的分辨本領(lǐng)演示裝置的基本操作步驟：

將12v電源適配器17接入12v電源接口24這時(shí)攝像機(jī)b11、反射光源8和透射光源3的電源被接通。接通攝像機(jī)b11與vga視頻切換器20的數(shù)據(jù)線。將5v電源適配器14接入攝像機(jī)a15，接通攝像機(jī)a15與vga視頻切換器20的數(shù)據(jù)線。將vga視頻切換器20上的vga數(shù)據(jù)線21接入顯示設(shè)備。經(jīng)過(guò)以上步驟已完成儀器的安裝。

打開(kāi)反射光22開(kāi)關(guān)，此時(shí)反射光源8開(kāi)啟，用遙控器13調(diào)節(jié)反射光源8的亮度和發(fā)光顏色，演示不同顏色的反射光的牛頓環(huán)干涉圖案。關(guān)掉反射光開(kāi)關(guān)22，打開(kāi)透射光開(kāi)關(guān)12，此時(shí)透射光源3開(kāi)啟，用遙控器13調(diào)節(jié)透射光源3的亮度和發(fā)光顏色，演示不同顏色的透射光的牛頓環(huán)干涉圖案。不關(guān)閉透射光源3，同時(shí)打開(kāi)反射光源8，用相同顏色的光從反射、透射兩個(gè)方向照射牛頓環(huán)儀6，發(fā)現(xiàn)干涉條紋暗淡，甚至消失，說(shuō)明透射和反射的干涉圖案是互補(bǔ)的。此時(shí)關(guān)閉反射光源8或者透射光源3，干涉圖案重新出現(xiàn)。用遙控器13把光源切換到漸變或閃爍狀態(tài)，可以演示不同顏色的光干涉圖案動(dòng)態(tài)的變化。按動(dòng)視頻切換按鈕19可將圖像從牛頓環(huán)切換到光路結(jié)構(gòu)。