[发明专利]便携式反射、透射牛顿环演示仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种教学和科普演示仪器，特别是一种便携式反射、透射牛顿环演示仪。

背景技术

牛顿环干涉现象是大学物理波动光学中的重要和典型内容，相关原理和技术在生产、科研中应用较广，比如测量透镜的曲率半径、测量光滑平面的平整度等。但在实际教学中，现有的实验装置必须在暗室环境下、使用显微镜、以钠灯或汞灯作光源才能看实现，这些实验条件限制了在多班合一的理论课堂上根本无法满足：装置复杂无法携带，暗室条件无法达到，用显微镜不能多人同时观看，尤其老师和学生不能同时看到现象，无法同步讲解，而且100多人的大班也没有时间每人轮流看一眼显微镜。现有技术(便携式多光源牛顿环演示仪，专利号CN201521096095.8所使用的牛顿环仪尺寸较小，结构中加装了摄像头，而且必须通过显示器或投影仪才能观察现象，不能演示透射干涉现象和反射、透射的对比，多个光源在不同位置照射产生的干涉图案与光强中心会发生偏移使成像效果变差。

基于上述现状，拟研制一款体积小，便于携带，明室演示效果明显，能同时演示透射、反射现象，不通过摄像装置就能将图像投射到墙上供多人同时观看的便携式反射、透射牛顿环演示仪。拟解决牛顿环演示实验无法进理论课堂的难题，为理论教发明需的课堂演示仪器，达到理论与实验的完美结合，激发学生学习兴趣，提升教学效果。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种便携式反射、透射牛顿环演示仪，该演示仪体积小巧，安装在手提箱内，携带方便，操作简单。通过凸透镜直接成像并投影到屏幕或者白墙上，明室可用，对使用环境要求低。可以直接投影出反射、透射和反射透射同时对比互补的牛顿环干涉图案，采用不同滤色片可滤出多个波段的单色光，演示不同波长的光照下牛顿环干涉图案的特点，适用于课堂教学、科普等多种室内情景下的演示需要。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种便携式反射、透射牛顿环演示仪，该演示仪包括有牛顿环仪、反射光源，其中：所述牛顿环仪中的平凸透镜为曲率半径大于100m、直径在50-100mm的平凸透镜，反射光源为高亮度投影用白光LED灯，色温在3500-600K；该演示仪还包括有反射镜、分光板、齿条滑道左支架、齿条滑道、锁紧螺丝、齿条滑道右支架、调焦手拧齿轮、凸透镜、220V插头、总开关、透射光源、透射光开关、电源盒、反射光开关、滤色片组、底板、箱体、滤色片支架、凸透镜框、提手、箱盖、滑块；其中滤色片组包含滤色片框、滤色片一、滤色片二。

所述箱体为立式，箱盖为侧开式可拆卸，底板立式安装在箱底后部；反射镜、牛顿环仪、分光板、凸透镜依次由左向右安装在底板的上部，反射镜、牛顿环仪、分光板、凸透镜的中心在同一条光轴上；所述凸透镜通过凸透镜框安装在滑块上，滑块能够沿齿条滑道固定和滑动，齿条滑道通过齿条滑道左支架、齿条滑道右支架、锁紧螺丝、安装在底板的上边缘；牛顿环仪和凸透镜等高共轴，反射镜的镜面法线朝向右下方，与光轴成45°角；分光板的法线朝向左下方，也与光轴呈45°角，反射镜和分光板的上端均靠近牛顿环仪；透射光源安装在反射镜正下方，发出的光线指向反射镜，透射光源和牛顿环仪位于反射镜法线两侧的对称区域，透射光源发出的光线经反射镜反射后指向牛顿环仪；反射光源安装在分光板正下方，发出的光线指向分光板，反射光源和牛顿环仪位于分光板法线两侧的对称区域，反射光源发出的光线经分光板反射后指向牛顿环仪。

滤色片支架安装在反射光源的出射口上；滤色片一和滤色片二镶嵌在滤色片框中构成滤色片组,滤色片组直接插入滤色片支架，完全遮住反射光源发出的光进行滤光，电源盒安装在透射光源和反射光源中间靠下位置；透射光源和反光源分别通过透射光开关及反射光开关接入电源盒；220V插头通过总开关接入电源盒；总开关、透射光开关、反射光开关安装在电源盒上，凸透镜正对箱体右侧的镜头孔。

本发明的效果是：

(1)能够不借助显示器或投影仪把牛顿环干涉图像直接投影到屏幕或者白墙上供多人观看，适用于教室理论课同步演示等室内演示。

(2)采用分光板，光路与学生分组实验的光路完全一致。

(3)箱盖可开启式结构，开启后可以取下，能够让学生看清光路以及仪器的内部结构，便于教师讲解和学生理解。

(4)可以分别演示反射、透射牛顿环图案，可以通过开关切换对比两种图案，也可以同时显示两种干涉图案的互补相消效果。

(5)调整滤色片可以滤出不同波长的单色光，进而投影出不同波长光的牛顿环干涉图案。移动滤色片改变滤色片遮盖范围还能使投影出的牛顿环连续变色，明显观察到波长与干涉条纹半径的关系。