环形彩虹观测系统

1.本发明涉及物理实验装置。


背景技术：

2.现有的彩虹的产生装置主要是通过光栅分光、反光、透明小颗粒的折射或者是喷雾装置来实现的，但大多装置无法反应彩虹产生的物理原理，只能产生一段弧形彩虹，并且存在装置结构较为复杂、彩虹现象不稳定和适用场景受限等问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种环形彩虹观测系统，其特征在于:箱体内部是由隔板分隔为相邻的光源发生区域和环形彩虹生成区域。
4.所述光源发生区域内容纳旋转系统和照明系统。所述旋转系统安装在与隔板相对的装置前面板上。所述旋转系统由电机驱动旋转。所述照明系统包括安装在转盘上的若干平行光光源。所述转盘由旋转系统驱动旋转。所述平行光光源发出的光束射向隔板后面的环形彩虹生成区域。
5.所述环形彩虹生成区域内安装有喷雾系统。所述喷雾系统包括安装在环形彩虹生成区域顶部的喷雾装置。所述喷雾装置通过管道连接水泵。
6.所述隔板上具有标尺。所述标尺所在的区域为透明材质。
7.所述转盘的中央具有圆形观察孔。所述圆形观察孔的一侧面向隔板上的标尺、、另一侧面向装置外部；使用时，通过圆形观察孔进行观测。
8.进一步，所述旋转系统包括一个固定在装置前面板上的内齿圈。所述内齿圈与若干个齿轮啮合。这些齿轮通过轴承安装在装置前面板上，并环形分布。其中一个齿轮由电机驱动旋转。
9.进一步，所述转盘是位于内齿圈内部的齿轮。所述的若干齿轮与所述转盘的外齿啮合。
10.进一步，若干所述的平行光光源安装(嵌入)在转盘的一个圆周上。
11.进一步，所述环形彩虹生成区域的内部具有水平隔板。所述水平隔板的上方是生成彩虹的暗室、下方是液体循环系统。
12.进一步，所述水平隔板上具有通孔，该通孔的下方是液体循环系统的集水池的上端敞口。所述水泵将集水池内部的液体抽出后，经过管道输送到喷雾装置。
13.进一步，所述的喷雾装置为一行可控喷头。该行的长度方向垂直于平行光光源发出的平行光束。
14.本发明的技术效果是毋庸置疑的，通过电机带动旋转平行光光源，照射水雾，产生环形彩虹。利用喷雾装置调节散射体形状，在暗室内模拟了自然界中彩虹产生的方式，提高了观测的质量和对比度，解决了自然界中无法观察到环形彩虹和观测条件受制于场地和天气状况的问题，实现了随时随地可观测、散射体形状折射率可调的功能。
附图说明
15.图1为本发明的结构示意图；
16.图2为本发明的光源发生示意图。
17.图中：箱体s、光源发生区域c1、环形彩虹生成区域c2、旋转系统1、内齿圈101、齿轮102、照明系统2、转盘201、圆形观察孔202、平行光光源3、电机4、装置前面板5、隔板50、喷雾装置6、暗室7、角度标尺板8、抽水管道9、集水池10、水泵11。
具体实施方式
18.下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
19.环形彩虹观测系统，其特征在于:箱体s内部是由隔板50分隔为相邻的光源发生区域c1和环形彩虹生成区域c2。
20.所述光源发生区域c1内容纳旋转系统1和照明系统2。所述旋转系统1安装在与隔板50相对的装置前面板5上。所述旋转系统1由电机4驱动旋转。所述照明系统2包括安装在转盘201上的若干平行光光源3。所述转盘201由旋转系统1驱动旋转。所述平行光光源3发出的光束射向隔板50后面的环形彩虹生成区域c2。本实施例的五个所述的平行光光源3安装在转盘201表面的一个圆周上。所述旋转系统1包括一个固定在装置前面板5上的内齿圈101。所述内齿圈101与若干个齿轮102啮合。这些齿轮102通过轴承安装在装置前面板5上，并环形分布。其中一个齿轮102由电机4驱动旋转。所述转盘201是位于内齿圈101内部的齿轮。所述的若干齿轮102与所述转盘201的外齿啮合。
21.所述环形彩虹生成区域c2内安装有喷雾系统。所述喷雾系统包括安装在环形彩虹生成区域c2顶部的喷雾装置6。所述的喷雾装置6为一行可控喷头。该行的长度方向垂直于平行光光源3发出的平行光束。所述喷雾装置6通过管道连接水泵。
22.所述隔板50上具有标尺8。所述标尺8所在的区域为透明材质。
23.所述转盘201的中央具有圆形观察孔202。所述圆孔的一侧面向隔板50上的标尺8、另一侧面向装置外部。使用时，观察者通过圆形观察孔(202)进行观测。
24.所述环形彩虹生成区域c2的内部具有水平隔板。所述水平隔板的上方是生成彩虹的暗室7、下方是液体循环系统。
25.所述水平隔板上具有通孔，该通孔的下方是液体循环系统的集水池10的上端敞口。所述水泵11将集水池10内部的液体抽出后，经过管道输送到喷雾装置6。
26.实验时，通过控制系统可以开启水泵11，从集水池10里向抽水管道9内进行输水，水通过抽水管道9进入到喷雾装置6，在喷雾装置6的作用下，水被雾化，在暗室7内形成大体积的水雾，喷雾装置6产生的水雾，收集在集水池10中，再次利用。再通过控制系统打开电机4以及照明系统2，在电机4的作用下，旋转系统1带动照明系统2旋转，照明系统2上的若干平行光光源3在一定的转速下，从而叠加形成环形平行光。在圆形观察孔202处即可观察到暗室7内的环形彩虹，通过角度标尺板8即可直接读取彩虹的角度信息。
27.进一步地，可以控制开关调节喷雾装置6的喷雾类型，或者将集水池10内的液体，换成不同折射率的液体，即可观测具有不同折射率等特性的液体产生的彩虹。


技术特征：
1.环形彩虹观测系统，其特征在于:箱体(s)内部是由所述隔板(50)分隔为相邻的光源发生区域(c1)和环形彩虹生成区域(c2)；所述光源发生区域(c1)内容纳旋转系统(1)和照明系统(2)；所述旋转系统(1)安装在与隔板(50)相对的装置前面板(5)上；所述旋转系统(1)由电机(4)驱动旋转；所述照明系统(2)包括安装在转盘(201)上的若干平行光光源(3)；所述转盘(201)由旋转系统(1)驱动旋转；所述平行光光源(3)发出的光束射向隔板(50)后面的环形彩虹生成区域(c2)；所述环形彩虹生成区域(c2)内安装有喷雾系统；所述喷雾系统包括安装在环形彩虹生成区域(c2)顶部的喷雾装置(6)；所述喷雾装置(6)通过管道(9)连接水泵(11)；所述隔板(50)上具有标尺(8)；所述标尺(8)所在的区域为透明材质；所述转盘(201)的中央具有圆形观察孔(202)；所述圆形观察孔(202)的一侧面向隔板(50)上的标尺(8)、另一侧面向装置外部；使用时，通过圆形观察孔(202)进行观测。2.根据权利要求1所述的环形彩虹观测系统，其特征在于：所述旋转系统(1)包括一个固定在装置前面板(5)上的内齿圈(101)；所述内齿圈(101)与若干个齿轮(102)啮合；这些齿轮(102)通过轴承安装在装置前面板(5)上，并环形分布；其中一个齿轮(102)由电机(4)驱动旋转；所述转盘(201)是位于内齿圈(101)内部的齿轮；所述的若干齿轮(102)与所述转盘(201)的外齿啮合。3.根据权利要求1或2所述的环形彩虹观测系统，其特征在于：若干所述的平行光光源(3)嵌入在转盘(201)的一个圆周上。4.根据权利要求1或3所述的环形彩虹观测系统，其特征在于：所述环形彩虹生成区域(c2)的内部具有水平隔板；所述水平隔板的上方是生成彩虹的暗室(7)、下方是液体循环系统；所述水平隔板上具有通孔，该通孔的下方是液体循环系统的集水池(10)的上端敞口；所述水泵(11)将集水池(10)内部的液体抽出后，经过管道输送到喷雾装置(6)。5.根据权利要求1或3所述的环形彩虹观测系统，其特征在于：若干所述的喷雾装置(6)为一行可控喷头；该行的长度方向垂直于平行光光源(3)发出的平行光束。

技术总结
本发明的目的是提供一种环形彩虹观测系统，箱体内部是由隔板分隔为相邻的光源发生区域和环形彩虹生成区域。所述光源发生区域内容纳旋转系统和照明系统。所述旋转系统安装在与隔板相对的装置前面板上。所述照明系统包括安装在转盘上的若干平行光光源。所述平行光光源发出的光束射向隔板后面的环形彩虹生成区域。环形彩虹生成区域内安装有喷雾系统。通过电机带动旋转平行光光源，照射水雾，产生环形彩虹。利用喷雾装置调节散射体形状，在暗室内模拟了自然界中彩虹产生的方式，提高了观测的质量和对比度，解决了自然界中无法观察到环形彩虹和观测条件受制于场地和天气状况的问题，实现了随时随地可观测、散射体形状折射率可调的功能。能。能。


技术研发人员：韩德专 向红 漆元臻 刘杰
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2021.12.28
技术公布日：2022/5/10