本实用新型专利技术公开涉及一种具有可调节光阑的小孔成像科普演示装置。一种具有可调节光阑的小孔成像科普演示装置，包括底座、光源箱、成像箱、光阑调节器、光阑、开关按钮。当光源亮起时，光通过图形，再经过光阑后，在成像箱的成像面上成倒立放大的实像，调节光阑通光孔径的大小，公众可以清晰观看图形的亮度与分辨率的变化，当通光孔径调节至最大时，通光孔直径为12mm，图形最暗，分辨率最低，当通光孔径调节至最小时，通光孔直径为1mm图形最亮，分辨率最高，每转动一次光阑调节杆，通光孔径增加或减少1mm，观众可直接计算得出每次调节后具体数值，此数值为1mm到12mm之间的整数，观众可结合具体数值及现象了解小孔成像中孔的大小对成像效果影响的科学现象。
【技术实现步骤摘要】
一种具有可调节光阑的小孔成像科普演示装置
本专利技术涉及一种具有可调节光阑的小孔成像科普演示装置，用于科技馆光学类展品的展出，属于光学科普教育领域。
技术介绍
大约两千四五百年以前，我国的学者—－墨翟（墨子）和他的学生，做了世界上第一个小孔成倒像的实验。《墨经》中这样纪录了小孔成像。景到，在午有端，与景长。说在端。景。光之人，煦若射，下者之人也高；高者之人也下。足蔽下光，故成景于上；首蔽上光，故成景于下。在远近有端，与于光，故景库内也。这里的“到”古文通“倒”，即倒立的意思。“午”指两束光线正中交叉的意思。“端”在古汉语中有“终极”，“微点”的意思。“在午有端”指光线的交叉点，即针孔。物体的投影之所以会出现倒像，是因为光线为直线传播,在针孔的地方，不同方向射来的光束互相交叉而形成倒影。“与”指针孔的位置与投影大小的关系而言。“光之人，煦若射”是一句很形象的比喻。“煦”即照射，照射在人身上的光线，就像射箭一样。“下者之人也高；高者之人也下”是说照射在人上部的光线，则成像于下部；而照射在人下部的光线，则成像于上部。于是，直立的人通过针孔成像，投影便成为倒立的。“库”指暗盒内部而言。“远近有端，与于光”，指出物体反射的光与影像的大小同针孔距离的关系。物距越远,像越小；物距越近，像越大。《墨经》在两千多年前关于小孔成像的描述，与照相光学所讲的是完全吻合的。几何光学认为，在各向同性的均匀介质中，光是沿着直线方向传播的。这就是光的直线传播定律。影子的形成、日蚀和月蚀等现象都能很好地证明这一定律。“小孔成像”即是运用这一定律的很好例子，许多精密测量，如精密天文测量、大地测量、光学测量及相应光学仪器都是以这一定律为基础的。这一定律是有局限性的。当光经过尺寸与波长接近或更小的小孔或狭缝时，将发生“衍射”现象，光将不再沿直线方向传播。光在非均匀介质中传播时，光线传播的路径为曲线，不再是直线。用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与物之间，屏幕上就会形成物的倒像，我们把这样的现象叫小孔成像。这种现象反映了光沿直线传播的性质。小孔的大小约定了像的亮暗及清晰程度。小孔越大像越亮，小孔越小像越清晰。光学系统中，有一种光学零件是用金属框内孔来限制光束的，称为孔径光阑。孔径光阑也称有效光阑，它限制入射光束大小的孔，其大小和位置对镜头成像的分辨率、亮度和景深都有影响。孔径光阑变小，亮度和分辨率就变低，景深则变大，图像大小不变。小孔成像是光学研究中非常重要的内容，不仅在教学实验中占据着重要的位置，更是大多数科技馆的必有知识点，但是现有科技馆的此类科普演示装置仅仅有两种展项形式。一种是静态实物模型展示，让观众在成像板上直接观看，模型透过小孔后所成的像，这种展现形式只能观看到简单、单一、静态的图像。另一种是用光学实验器件组成的小孔成像物理实验装置，观众可以通过调节物在光学导轨上的位置，来观察成像板上的成像情况。这两种科普演示装置的展项形式只针对小孔成像的简单原理和物距的远近对像的影响进行了说明，涵盖范围不全面，并且只是简单的指出光要经过小孔进行成像，并未把小孔直径的改变转化为可实物互动操作的方式，也未能直接知道孔径改变的具体数值，更多的是让观众体验效果，物理实验演示装置给观众带来的体验不是很好，很多青少年已经在学校接触过了这种物理实验，再到科技馆来观看，兴趣不是很足，这同时会影响到青少年对科学知识的学习乐趣及全面掌握程度。部分科技馆的此类科普演示装置硕大笨重，不易移动，如遇科普进校园等活动时，此展品因体积受到了限制。还有少部分科技馆仅通过文字、图片的方式向公众介绍小孔成像的相关原理。由于缺乏专门的一种具有可调节光阑的小孔成像科普演示装置，用来科普孔的大小是如何影响小孔成像的的科普演示装置，现有的科普演示装置，科学原理涵盖范围不全面，文字、图片的讲解方式枯燥、生硬、缺乏吸引力，不利于公众理解、掌握孔的大小对小孔成像原理中的成像效果的影响因素。现阶段急需一种富有趣味性、互动性、可移动性、科学性的具有可调节光阑的小孔成像科普演示装置，适用于科技馆或可移动式科普大篷车使用，用于普及孔的大小对成像效果的影响因素。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术为解决现有缺乏专门的一种具有可调节光阑的小孔成像科普演示装置，提供一种了解孔的大小是如何影响小孔成像原理中成像效果的科学现象，同时为科技馆、科普中心或可移动式科普大篷车提供一种富有趣味性、互动性、科学性强，使用方便，便于移动，成本低廉的具有可调节光阑的小孔成像科普演示装置。技术方案：一种具有可调节光阑的小孔成像科普演示装置，包括底座、光源箱、成像箱、光阑调节器、光阑、开关按钮；其中，所述的光源箱，表面有透光孔图形，内部有LED灯带，安装在底座右侧，与底座固定不动；所述的成像箱高度与光源箱高度和宽度一致，正面左侧有长方形观察口，右侧有第一圆形孔，左侧内壁为成像面，表面涂白色漆，安装在底座左侧，成像箱右侧第一圆形孔面与光源箱透光图形孔面相对，与底座固定不动；所述的光阑调节器包括第二圆形孔、光阑调节杆、波浪形凹槽、限位器、长方形缺口、上限位挡片、下限位挡片，安装在成像箱右侧，第一圆形孔与第二圆形孔共轴心，与成像箱固定不动；所述的光阑安装在光阑调节器上，外环嵌套在第二圆形孔内壁上，外环与光阑调节器固定不动；所述的开关按钮，与光源箱内部LED灯带线相连接，安装在底座前方；进一步的，光源箱表面透光孔图形为左右对称、上下非对称结构；光源箱内部LED灯带平行排列，固定在光源箱内部后侧，与光源箱固定不动。进一步的，第二圆形孔与第一圆形孔直径相等，光阑调节杆安装在光阑调节器第二圆形孔上，可绕第二圆形孔中心轴转动，光阑调节杆内部有长方形缺口，外部有波浪形凹槽，限位器中间为三角型凸起形状，安装光阑调节器上，与光阑调节器固定不动，三角形凸起位于波浪形凹槽内，可限制光阑调节杆每转动一次通光孔径改变的直径大小为1mm；上限位挡片安装在光阑调节器内部上侧，与光阑调节器固定不动，限制光阑调节杆转动的上端最大位置，下限位挡片安装在光阑调节器内部下侧，与光阑调节器固定不动，限制光阑调节杆转动的下端最大位置，使通光孔径调节范围在光阑最大通光孔径和最小通光孔径之间；进一步的，光阑包括最大通光孔径、最小通光孔径、手柄、外环；最大通光孔径直径为12mm，最小通光孔径直径为1mm，手柄安装在光阑调节杆长方形缺口内，与长方形缺口固定不动，可随手柄同步转动，使通光孔径放大或缩小；外环与第二圆形孔共轴心。有益效果：一种具有可调节光阑的小孔成像科普演示装置，光源照射自定义透光图形，再透过小孔后，在成像箱中形成倒立的像，利用光阑调节器，调节小孔成像中通光孔径的大小，在调节过程中，观众可以看到，若通光孔径越大，则成像越模糊，通光孔径越小，则成像越清晰。此科普演示装置使公众了解孔的大小是如何影响小孔成像原理中成像效果的，打破了传统小孔成像科普演示装置的单一性、无趣性。一种具有可调节光阑的小孔成像科普演示装置成本低廉，体积小巧，便于移动，适用于科技馆及科普大篷车内使用。一种具有可调节光阑的小孔成像本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有可调节光阑的小孔成像科普演示装置，其特征在于一种具有可调节光阑的小孔成像科普演示装置包括底座、光源箱、成像箱、光阑调节器、光阑、开关按钮；其中，所述的光源箱，表面有透光孔图形，内部有LED灯带，安装在底座右侧，与底座固定不动；所述的成像箱高度与光源箱高度和宽度一致，正面左侧有长方形观察口，右侧有第一圆形孔，左侧内壁为成像面，表面涂白色漆，安装在底座左侧，成像箱右侧第一圆形孔面与光源箱透光图形孔面相对，与底座固定不动；所述的光阑调节器包括第二圆形孔、光阑调节杆、波浪形凹槽、限位器、长方形缺口、上限位挡片、下限位挡片，安装在成像箱右侧，第一圆形孔与第二圆形孔共轴心，与成像箱固定不动；所述的光阑安装在光阑调节器上，外环嵌套在第二圆形孔内壁上，外环与光阑调节器固定不动；所述的开关按钮，与光源箱内部LED灯带线相连接，安装在底座前方。/n
【技术特征摘要】
1.一种具有可调节光阑的小孔成像科普演示装置，其特征在于一种具有可调节光阑的小孔成像科普演示装置包括底座、光源箱、成像箱、光阑调节器、光阑、开关按钮；其中，所述的光源箱，表面有透光孔图形，内部有LED灯带，安装在底座右侧，与底座固定不动；所述的成像箱高度与光源箱高度和宽度一致，正面左侧有长方形观察口，右侧有第一圆形孔，左侧内壁为成像面，表面涂白色漆，安装在底座左侧，成像箱右侧第一圆形孔面与光源箱透光图形孔面相对，与底座固定不动；所述的光阑调节器包括第二圆形孔、光阑调节杆、波浪形凹槽、限位器、长方形缺口、上限位挡片、下限位挡片，安装在成像箱右侧，第一圆形孔与第二圆形孔共轴心，与成像箱固定不动；所述的光阑安装在光阑调节器上，外环嵌套在第二圆形孔内壁上，外环与光阑调节器固定不动；所述的开关按钮，与光源箱内部LED灯带线相连接，安装在底座前方。
2.根据权利要求1所述的一种具有可调节光阑的小孔成像科普演示装置，其特征是所述的光源箱表面透光孔图形为左右对称、上下非对称结构；光源箱内部LED灯带平行排列，固定在光源箱内部后侧，与光源箱固定不动。...
【专利技术属性】
技术研发人员：王英鸿，王爽，刘航，张影，
申请(专利权)人：长春中国光学科学技术馆，
类型：新型
国别省市：吉林;22
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