[实用新型]一种采用光学方法再现彩虹的观测装置

说明书

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。

技术领域

本实用新型属于物理光学领域，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。

背景技术

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。

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。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型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。本实用新型设计和使用简便，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。

为了解决上述问题，本实用新型采用的技术方案为：

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。

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上滑动。

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。

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。

进一步的，所述白光光源为点光源。

进一步的，所述透明玻璃球3的直径大小在10mm-100mm。

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。

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。

本实用新型的实现过程及原理为：

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。