一种采用光学方法再现彩虹的观测装置，属于物理光学领域，能够再现整圆形彩虹，观测彩虹位置随照射角度的变化，模拟日出到日落太阳光照射水滴形成彩虹的全过程。观测装置包括底座、暗箱、及位于暗箱内的180度弧形滑轨支架，光源固定架，透明玻璃球，透明玻璃球支架，白光光源，半透明白屏。滑轨支架与底座固接，光源固定架卡在滑轨支架，白色光源和半透明白屏固定在光源固定架上，暗箱放底座上，透明玻璃球放在透明玻璃球支架上，白光光源能实现入射光从水平到垂直入射透明玻璃球，在半透明白屏上重现整个彩虹及彩虹现象随照射角度的变化。现整个彩虹及彩虹现象随照射角度的变化。现整个彩虹及彩虹现象随照射角度的变化。
【技术实现步骤摘要】
一种采用光学方法再现彩虹的观测装置
[0001]本技术属于物理光学领域，涉及一种采用光学方法再现彩虹的观测装置，具体是指一种可观测日出到日落再现彩虹装置。
技术介绍
[0002]彩虹是一种神奇的自然现象。彩虹是如何形成的？为什么自然界看到雨后彩虹通常是上午或下午而不是中午。彩虹形成原理涉及到物理中光的折射、反射和色散等知识，学生或大众对彩虹形成存在认识难度。
[0003]目前产生彩虹的装置，大多采用三棱镜或光栅，喷水雾等方法演示彩虹形成，演示效果较差，与真实彩虹形成原理相差大，且受观测角度限制等问题。
技术实现思路
[0004]针对现有技术存在的问题，本技术提出一种日出到日落再现彩虹装置，该装置利用点光源发出光线模拟太阳，通过180度滑轨实现入射光从水平到垂直入射透明玻璃球，形成整个圆形彩虹及演示彩虹现象随照射角度的变化，真实再现自然界中太阳光照射水滴形成的彩虹。本技术设计和使用简便，现象清晰，能够实现对彩虹的观测和彩虹形成影响因素的探究。
[0005]为了解决上述问题，本技术采用的技术方案为：
[0006]一种采用光学方法再现彩虹的观测装置，所述观测装置能够再现整圆形彩虹，观测彩虹位置随照射角度的变化，模拟日出到日落太阳光照射水滴形成彩虹的全过程。
[0007]所述的观测装置包括底座8、暗箱7、及位于暗箱7内的180度弧形滑轨支架1，光源固定架2，透明玻璃球3，透明玻璃球支架4，白光光源5，半透明白屏6。
[0008]所述的180度弧形滑轨支架1的两端与底座8固接。
[0009]所述的透明玻璃球3放在透明玻璃球支架4上，透明玻璃球支架4置于弧形滑轨支架1 的弧形中部下方，且固定于底座8上。
[0010]所述的光源固定架2嵌在180度弧形滑轨支架1上，光源固定架2能够在滑轨支架1上滑动。
[0011]所述的白色光源5和半透明白屏6均固定在光源固定架2上，白色光源5和半透明白屏 6之间的距离可调；且半透明白屏6靠近透明玻璃球3。所述的半透明白屏6中部设有通孔，用于通过白光光源5的光。
[0012]所述的暗箱7为底部开口的箱体结构，放置于在底座8上，用于遮挡外界光线作用，保证彩虹现象清晰呈现在半透明白屏6上。
[0013]进一步的，所述白光光源为点光源。
[0014]进一步的，所述透明玻璃球3的直径大小在10mm
‑
100mm。
[0015]进一步的，所述光源固定架2上设有固定螺母，白光光源5通过螺母与光源固定架2固定，可固定多种型号手电光源，实现白光光源与透明玻璃球3的距离可调。
[0016]进一步的，所述半透明白屏6可方便取下或安装，取下半透明白屏6后，能实现在白墙或幕布上形成更大的整个圆形多级彩虹。
[0017]本技术的实现过程及原理为：
[0018]白光光源5可通过在180度弧形滑轨支架1上的滑动，实现其出射光照射角度从水平到垂直照射透明玻璃球3，出射光中心正对透明玻璃球3球心，光线首先照射到透明玻璃球3 上，一部分光将进入透明玻璃球3内且发生折射，折射的光线照射到玻璃球另一端的内表面时发生一次反射，然后该反射光线从玻璃球某位置射出且发生折射，最终射出的光线照射到半透明白屏6上，形成颜色外红内紫圆形的七彩光谱，便是人类常见的彩虹。
[0019]本技术能模拟日出到日落太阳光照射水滴形成彩虹的全过程，点光源相当于太阳，透明玻璃球相当于水滴。水平照射时相当于早上或日落时太阳照射，垂直照射时相当于中午时太阳照射，而出射光照射角度从水平到垂直之间的范围相当于半上午或半下午时太阳照射水滴。模拟早上(日落)太阳照射水滴形成的彩虹现象时，通过调节光源固定架2在180度弧形滑轨支架上的位置使白光光源5的出射光0度(或180度)水平照射透明玻璃球3，在半透明白屏6上观测到形成的垂直圆形彩虹；模拟中午太阳照射水滴形成的彩虹现象时，通过调节光源固定架2在180度弧形滑轨支架上的位置使白光光源5的出射光90度垂直向下照射透明玻璃球3，在半透明白屏6上能观测到水平的圆形彩虹。
[0020]本技术的有益效果为：
[0021]本技术通过设计180度弧形滑轨，能够实现观测日出到日落太阳光照射水滴形成彩虹的全过程和彩虹现象随照射角度的变化，解释为什么自然界看到雨后彩虹通常是上午或下午而不是中午；通过白光光源照射不同直径大小的透明玻璃球，实现在光源同侧观测到完整彩虹及演示了水滴大小对观测彩虹现象的影响；本技术解决了普通彩虹演示装置难以反映自然界彩虹的形成原理，功能单一，效果不佳和受观测角度限制等问题。本装置设计简便，成本低，效率高，可推广到学校课堂，实验科技馆和家庭科普演示。
附图说明
[0022]图1为本技术采用光学方法再现彩虹的观测装置的整体示意图。
[0023]图中：1 180度弧形滑轨支架；2光源固定架；3透明玻璃球；4透明玻璃球支架；5白光光源；6半透明白屏；7暗箱；8底座。
具体实施方式
[0024]以下结合技术方案和附图详细叙述本技术的实施例。
[0025]如图1所示，本技术是一种可观测日出到日落再现彩虹装置，180度弧形滑轨支架1 与底座8固接，光源固定架2卡在180度弧形滑轨支架1上，白光光源5固定在光源固定架2上，半透明白屏6与光源固定架2固接，暗箱7放在底座8上，透明玻璃球3放在透明玻璃球支架4，白光光源5通过180度弧形滑轨支架1上的滑轨实现入射光从水平到垂直入射透明玻璃球3，出射光中心正对透明玻璃球3球心，经折射反射在半透明白屏6上可观测到彩虹现象，模拟日出到日落太阳光照射水滴形成彩虹的全过程，透明玻璃球3的直径为60mm，暗箱7是遮挡外界光线作用，保证彩虹现象清晰呈现在半透明白屏上，当外界光线不强时可以取下暗箱，也能清晰观测彩虹现象。
[0026]打开白光光源5，发出可见白光，照射角度通过滑轨实现入射光从水平到垂直照射在透明玻璃球3上，半透明白屏6和白光光源5与透明玻璃球3距离大小均可调节，在半透明白屏6上可观测到形成的整个圆形彩虹及观测彩虹位置随照射角度的变化，真实再现自然界中太阳光照射雨滴形成的彩虹。通过滑轨移动白光光源5可以观测日出到日落不同照射角度下形成彩虹的变化和观测位置的变化。当观察者位置不变，早上形成的彩虹几乎是垂直的彩虹圆，便于观测，而中午形成的彩虹是水平彩虹圆，所以在太阳光的普照下几乎观测不到。当观察者位置和白光光源都固定时，半透明白屏6与透明玻璃球3的距离越大，观测到的整个彩虹圆就越大，七色光的颜色分开越清晰，但整体亮度会降低。
[0027]本装置设计简便，成本低，效率高，能清晰反应彩虹产生原理和探究彩虹形成的影响因素，再现日出到日落太阳光照射水滴形成彩虹的过程和现象，解释为什么自然界看到彩虹通常是上午或下午而不是中午；可推广到学校课堂，科技馆和家庭科普演示。
[0028]以上所述实施例仅表达本技术的实施方式，但并不能因此而理解为对本本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种采用光学方法再现彩虹的观测装置，其特征在于，所述的观测装置包括底座(8)、暗箱(7)、及位于暗箱(7)内的180度弧形滑轨支架(1)，光源固定架(2)，透明玻璃球(3)，透明玻璃球支架(4)，白光光源(5)，半透明白屏(6)；所述的180度弧形滑轨支架(1)的两端与底座(8)固接；所述的透明玻璃球(3)放在透明玻璃球支架(4)上，透明玻璃球支架(4)置于弧形滑轨支架(1)的弧形中部下方，且固定于底座(8)上；所述的光源固定架(2)嵌在180度弧形滑轨支架(1)上，光源固定架(2)能够在滑轨支架(1)上...
【专利技术属性】
技术研发人员：张朋波，涂余闽，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：新型
国别省市：
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