[發明專利]一種再現霓與虹的觀測裝置

有效

• 申請號: 202210196092.X
• 申請日: 2022-03-01
• 公開（公告）號: CN114724444B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 張朋波;涂余閩;曾鈳;曾夢海;彭勇
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G09B23/22
• 分類號: G09B23/22
• 代理公司: 遼寧鴻文知識產權代理有限公司 21102
• 代理人: 隋秀文

1.一種再現霓與虹的觀測裝置，其特征在于，所述的觀測裝置基于光學方法實現，能夠同時再現整圓形霓與虹現象，演示霓與虹形成的光學原理，測量虹觀測位置與入射光線的夾角；所述觀測裝置包括白光光源(1)、帶光源口的遮光蓋(2)、圓柱形白屏(3)、霓與虹標尺(4)、透明玻璃球(5)、透明玻璃球支架(6)、暗箱骨架(7)、圓柱暗箱(8)和底座(9)；

所述的暗箱骨架(7)由三個復合板構成，任意兩個相鄰復合板之間的夾角為120度；三個復合板的底部固定在底座(9)上，三個復合板的頂部相交處安裝帶光源口的遮光蓋(2)；三個復合板靠近中心的一側中部均設有相同大小的矩形缺口，用于放置圓柱暗箱(8)；所述的三個復合板為復合板A(7-1)、復合板B(7-2)、復合板C(7-3)，其中，復合板A(7-1)與復合板B(7-2)之間為觀測面，復合板A(7-1)與復合板C(7-3)，復合板B(7-2)與復合板C(7-3)之間為觀測裝置背面；

所述的圓柱暗箱(8)固定在暗箱骨架(7)三個復合板中間的矩形缺口處，圓柱暗箱(8)包括上下兩部分：所述圓柱暗箱(8)的下半部分為完整空心圓柱結構且底部有封口，其底面不與底座(9)表面接觸；所述圓柱暗箱(8)的上半部分在觀測面開口120度的豁口，復合板A(7-1)與復合板C(7-3)之間和復合板B(7-2)與復合板C(7-3)之間設有弧形壁面結構，圓柱形白屏(3)貼在該弧形壁面的內壁，圓柱暗箱(8)的上半部分的頂部嵌在遮光蓋(2)圓環結構內；

所述的帶光源口的遮光蓋(2)為頂部封口的圓環結構，頂面中部設有通孔，用于安裝白光光源(1)；所述白光光源(1)在垂直方向可上下移動；

標尺A(4-1)、標尺B(4-2)均用于標記霓和虹的對應位置，具體的：所述的標尺A(4-1)為薄片狀結構，其上設有刻度線，標尺A(4-1)粘貼在圓柱形白屏(3)最右側壁面上，緊鄰復合板A(7-1)開設的矩形缺口處，其中標尺A(4-1)的刻度線貼合白屏(3)壁面；所述的標尺B(4-2)為矩形板狀結構，其上設有刻度線，標尺B(4-2)垂直布置在復合板A(7-1)上其中標尺B(4-2)的刻度線與復合板A(7-1)垂直；所述標尺A(4-1)、標尺B(4-2)的長度相同，其頂部與圓柱暗箱(8)頂部平齊，底部與透明玻璃球(5)的頂面平齊；所述的標尺A(4-1)、標尺B(4-2)能夠標記出虹的對應位置，通過兩個標尺之間的水平距離及相應的幾何關系式，獲得其出射光線與入射光線的夾角；

所述的透明玻璃球支架(6)位于圓柱暗箱(8)下部圓環結構的中間，固定在暗箱骨架(7)上；所述的透明玻璃球(5)放在透明玻璃球支架(6)上，透明玻璃球(5)位于白光光源(1)正下方；

所述的白光光源(1)的出射光中心正對透明玻璃球(5)球心，經透明玻璃球(5)折射反射在圓柱形白屏(3)上能同時觀測到霓和虹現象；白光光源(1)發出的光照射在透明玻璃球(5)，在圓柱形白屏(3)上呈現圓形霓與虹，虹在上面而霓在下面，通過放置不同直徑大小的透明玻璃球(5)，能夠模擬水滴大小對形成霓與虹現象的影響。

2.根據權利要求1所述的一種再現霓與虹的觀測裝置，其特征在于，所述的標尺A(4-1)、標尺B(4-2)安裝位置之間的水平距離為2.5cm，所述標尺B(4-2)距離復合板A(7-1)開設的矩形缺口為2.5cm。

3.根據權利要求1所述的一種再現霓與虹的觀測裝置，其特征在于，所述的透明玻璃球(5)直徑尺寸為5cm-10cm。