专利名称：一种演示色散现象的物谱仪及演示方法
技术领域：
本发明涉及研究色散现象的来源技术领域，具体设计一种演示色散现象的物谱仪及演示方法技术背景现有理论普遍认为色散来源物质是光，可以演示色散的仪器如光谱仪、分光镜都只能演示一连续的色散现象，如红、橙、黄、绿、兰、青、紫，而无法将其分组演示，这是因为现有仪器设计的不合理，如在三棱镜与物质安置板之间设有狭缝，导致带有遮盖性，遮盖了色散来源的属性和介矢量偏振方向，造成人们对色散来源物质的误认，对其进一步的应用中带来影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种演示色散现象的物谱仪及演示方法，通过一套设计结构合理的物谱仪，通过物质的变化来演示色散现象，证明色散现象的来源是物质这一事实。
本发明所指的物谱仪是专门演示不同物质在介矢量偏振后所出现的各种色散现象的仪器。
本发明设计的物谱仪的结构如下由光源、聚光组、物质安置板、三棱镜和目视系统构成，它们共同安置于仪器体内。聚光组安置在光源照射到物质安置板的光路上，三棱镜安置于目视系统与物质安置板的光路之间，物质安置板大于或等于三棱镜AC面的注视范围。本仪器另有至少一片大于或等于物质安置板大小、并能安置于物质安置板上的物质片。
在上述结构中，聚光组由依次安置的平凸镜、凸平镜和双凸镜构成。目视系统由依次安置的平凹和双凸胶合镜、双凸镜和凸平镜构成。
光源发出的光由聚光组聚于物质安置板表面，观察者通过目视系统和三棱镜来观察物质安置板上的色散出现和变化情况。整个仪器中物质安置板是很重要的设置，它关系到现有理论认识问题。本仪器将物质安置板设计为单一色板。这样在物质安置板上未放置物质片时进行观察，没有色散现象出现。
本发明还公开了利用上述物谱仪来演示色散的方法，其总的方式是取大于或等于物质安置板大小的物质片安置在物质安置板上，物质片上至少有上下分布的两种单一色块，通过目视系统观察色散象；然后将该物质片上下颠倒重新放置于物质安置板上，再通过目视系统观察色散象；依照上述方法对其它具有不同色块的物质板进行色散观察，然后对所有的观察结果进行比较，得出结果。
通过上述方法观察到的色散情况是在物质安置板上没有物质片时观察，无色散现象出现；当在物质安置板上放置上述物质片后观察，出现一组色散现象；当将物质片上下颠倒位置安置后，重新观察，出现另一组色散现象。
由此可见，采用本物谱仪和演示方法，能够全面直接地观察到由于不同物质带来色散现象的变化，由此得出色散并非来源于光，而是来源于两种物质这一理论，为进一步将色散应用到各个学科领域，如测量物质的含量、浓度、色度、色差、物象、光学系统中的色差校正等提供了正确的理论指导。
图1是本物谱仪的结构示意图；图2是介矢量偏振方向；
图3是物质片的第一种安置方式；图4是物质片的第二种安置方式；图5是物质片的第三种安置方式；图6是物质片的第四种安置方式。
具体实施例方式
参见图1，本物谱仪的结构如下由光源1、聚光组2、物质安置板3、三棱镜4和目视系统5构成，它们共同安置于仪器体6内。其中聚光组2由依次安置的平凸镜2-1、凸平镜2-2和双凸镜2-3构成。目视系统5由依次安置的平凹和双凸胶合镜5-1、双凸镜5-2和凸平镜5-3构成。聚光组2安置在光源1照射到物质安置板3的光路上，三棱镜4安置于目视系统5与物质安置板3的光路之间，物质安置板3大于或等于三棱镜4的AC面的注视范围A`C`。本仪器中另有多片大于或等于物质安置板大小、并能安置于物质安置板上的物质片7，参见图3、图5和图6。
本仪器的演示方法如下首先，在仪器中未放置物质片的情况下进行色散观察，若选择白色的物质安置板，(考虑到白色物质吸收其它波长的光而呈白色，则当含有不同波长的白色物质通过三棱镜后，根据现有理论，应在白色物质表面出现各种波长的色散现象。)，观察的结果是无色散现象出现。当然物质安置板也可以是其它任意单一色物质，都不会出现色散现象。
选择如图3所示的上白下黑两物质构成的物质片安装于物质安置板中，当光学系统完善，则矢量往X方向偏振时，参见图2，放置在物质安置板中的物质片的两物质(黑和白)在介矢量偏振后，可以观察到在两物质相交处只出现一组红、橙、黄色散象C1。
若把该物质片颠倒放置，即上黑下白，如图4所示，观察发现原来的色散组变为一组兰、青、紫色散象C2。
由此可见，介矢量振动方式X是一种覆盖形式偏振，在偏振方向中据有前后关系和覆盖与被覆盖关系。如C1和C2两组色散象，在介矢量震动方向中图3是黑色物质向白色物质中偏振，则出现的是色散象C1，如采用图4，则白色物质向黑色物质中偏振，出现色散象C2。两物质在介矢量振动方向中前后变换出现的两组色散现象，称为覆盖与被覆盖现象。
再换用图5所示的物质片，即上下是黑色，中间是白色，将其安置于物质安置板中观察，出现C1和C2两组色散连续在一起，形成红、橙、黄、绿、青、兰、紫色散象(这个色散象也是现用仪器显示的400-760nm范围色散象)。如果在此基础上增大物质片中中间白色物质的面积，即选用如图6所示的物质片，观察到的又变为C1和C2两组独立的色散象，中间的绿色消失，即图5所显示的连续色散象被从中上下分开了。
以上只是演示的两个物质的色散象(即白色和黑色物质)，若选择其它物质组合，则回获得与上述不相同的色散象几千种，这是现有仪器所无法显示的。现有仪器所显示的连续的色散象只是两个物质的巧合现象，是因为光路上狭缝的存在，使除光这种物质之外，实际还有由狭缝造成的阴影形成的另一种物质，即仍然是由于有两种物质的存在，才巧合地出现了色散现象。但原有理论没有考虑到这一点，而误认为色散的来源是光。
因此本物谱仪作为专门演示色散来源、变化和组成的仪器，以及所采用的实验方法，明显要比现有仪器和方法完善、准确。
权利要求
1.一种演示色散现象的物谱仪，其特征在于由光源(1)、聚光组(2)、物质安置板(3)、三棱镜(4)和目视系统(5)构成，它们共同安置于仪器体(6)内，聚光组(2)安置在光源(1)照射到物质安置板(3)的光路上，三棱镜(4)安置于目视系统(5)与物质安置板(3)的光路之间，物质安置板(3)大于或等于三棱镜(4)AC面的注视范围；另有至少一片大于或等于物质安置板大小、并能安置于其上的物质片(7)。
2.根据权利要求1所述的物谱仪，其特征在于物质安置板(3)为单一色板。
3.根据权利要求1或2所述的物谱仪，其特征在于聚光组(2)由依次安置的平凸镜(2-1)、凸平镜(2-2)和双凸镜(2-3)构成。
4.根据权利要求1或2所述的物谱仪，其特征在于目视系统(5)由依次安置的平凹和双凸胶合镜(5-1)、双凸镜(5-2)和凸平镜(5-3)构成。
5.利用权利要求1或2所述的物谱仪来演示色散的方法，其特征在于取物质片(7)安置在物质安置板(3)上，物质片(7)上至少有上下分布的两种单一色块，通过目视系统(5)观察色散象；然后将该物质片上下颠倒重新放置于物质安置板(3)上，再通过目视系统(5)观察色散象；依照上述方法对其它具有不同色块的物质板进行色散观察，然后对所有的观察结果进行比较，得出结果。
全文摘要
本发明是一种演示色散现象的物谱仪及演示方法，仪器由光源、聚光组、物质安置板、三棱镜和目视系统置于仪器体内构成，聚光组安置在光源与物质安置板的光路之间，三棱镜安置于目视系统与物质安置板的光路之间，物质安置板大于或等于三棱镜AC面的注视范围，为单一色板，另有物质片，至少由上下分布的两种单一色块构成。演示方法是在物质安置板上没有物质片时观察，无色散现象出现，将不同的物质片安置于物质安置板上进行观察，获得不同的色散象。采用本物谱仪和演示方法，能够全面直接地观察到由于不同物质带来色散现象的变化，由此得出色散并非来源于光，而是来源于两种物质这一理论，为进一步将色散应用到各个学科领域提供了正确的理论指导。
文档编号G09B23/00GK1414527SQ02133939
公开日2003年4月30日 申请日期2002年10月20日 优先权日2002年10月20日
发明者余荣新 申请人:余荣新