[发明专利]一种再现霓与虹的观测装置

权利要求书

1.一种再现霓与虹的观测装置，其特征在于，所述的观测装置基于光学方法实现，能够同时再现整圆形霓与虹现象，演示霓与虹形成的光学原理，测量虹观测位置与入射光线的夹角；所述观测装置包括白光光源(1)、带光源口的遮光盖(2)、圆柱形白屏(3)、霓与虹标尺(4)、透明玻璃球(5)、透明玻璃球支架(6)、暗箱骨架(7)、圆柱暗箱(8)和底座(9)；

所述的暗箱骨架(7)由三个复合板构成，任意两个相邻复合板之间的夹角为120度；三个复合板的底部固定在底座(9)上，三个复合板的顶部相交处安装带光源口的遮光盖(2)；三个复合板靠近中心的一侧中部均设有相同大小的矩形缺口，用于放置圆柱暗箱(8)；所述的三个复合板为复合板A(7-1)、复合板B(7-2)、复合板C(7-3)，其中，复合板A(7-1)与复合板B(7-2)之间为观测面，复合板A(7-1)与复合板C(7-3)，复合板B(7-2)与复合板C(7-3)之间为观测装置背面；

所述的圆柱暗箱(8)固定在暗箱骨架(7)三个复合板中间的矩形缺口处，圆柱暗箱(8)包括上下两部分：所述圆柱暗箱(8)的下半部分为完整空心圆柱结构且底部有封口，其底面不与底座(9)表面接触；所述圆柱暗箱(8)的上半部分在观测面开口120度的豁口，复合板A(7-1)与复合板C(7-3)之间和复合板B(7-2)与复合板C(7-3)之间设有弧形壁面结构，圆柱形白屏(3)贴在该弧形壁面的内壁，圆柱暗箱(8)的上半部分的顶部嵌在遮光盖(2)圆环结构内；

所述的带光源口的遮光盖(2)为顶部封口的圆环结构，顶面中部设有通孔，用于安装白光光源(1)；所述白光光源(1)在垂直方向可上下移动；

标尺A(4-1)、标尺B(4-2)均用于标记霓和虹的对应位置，具体的：所述的标尺A(4-1)为薄片状结构，其上设有刻度线，标尺A(4-1)粘贴在圆柱形白屏(3)最右侧壁面上，紧邻复合板A(7-1)开设的矩形缺口处，其中标尺A(4-1)的刻度线贴合白屏(3)壁面；所述的标尺B(4-2)为矩形板状结构，其上设有刻度线，标尺B(4-2)垂直布置在复合板A(7-1)上其中标尺B(4-2)的刻度线与复合板A(7-1)垂直；所述标尺A(4-1)、标尺B(4-2)的长度相同，其顶部与圆柱暗箱(8)顶部平齐，底部与透明玻璃球(5)的顶面平齐；所述的标尺A(4-1)、标尺B(4-2)能够标记出虹的对应位置，通过两个标尺之间的水平距离及相应的几何关系式，获得其出射光线与入射光线的夹角；

所述的透明玻璃球支架(6)位于圆柱暗箱(8)下部圆环结构的中间，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)的出射光中心正对透明玻璃球(5)球心，经透明玻璃球(5)折射反射在圆柱形白屏(3)上能同时观测到霓和虹现象；白光光源(1)发出的光照射在透明玻璃球(5)，在圆柱形白屏(3)上呈现圆形霓与虹，虹在上面而霓在下面，通过放置不同直径大小的透明玻璃球(5)，能够模拟水滴大小对形成霓与虹现象的影响。

2.根据权利要求1所述的一种再现霓与虹的观测装置，其特征在于，所述的标尺A(4-1)、标尺B(4-2)安装位置之间的水平距离为2.5cm，所述标尺B(4-2)距离复合板A(7-1)开设的矩形缺口为2.5cm。

3.根据权利要求1所述的一种再现霓与虹的观测装置，其特征在于，所述的透明玻璃球(5)直径尺寸为5cm-10cm。