專利名稱：一種演示色散現(xiàn)象的物譜儀及演示方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及研究色散現(xiàn)象的來源技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)一種演示色散現(xiàn)象的物譜儀及演示方法技術(shù)背景現(xiàn)有理論普遍認(rèn)為色散來源物質(zhì)是光，可以演示色散的儀器如光譜儀、分光鏡都只能演示一連續(xù)的色散現(xiàn)象，如紅、橙、黃、綠、蘭、青、紫，而無法將其分組演示，這是因?yàn)楝F(xiàn)有儀器設(shè)計(jì)的不合理，如在三棱鏡與物質(zhì)安置板之間設(shè)有狹縫，導(dǎo)致帶有遮蓋性，遮蓋了色散來源的屬性和介矢量偏振方向，造成人們對色散來源物質(zhì)的誤認(rèn)，對其進(jìn)一步的應(yīng)用中帶來影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種演示色散現(xiàn)象的物譜儀及演示方法，通過一套設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理的物譜儀，通過物質(zhì)的變化來演示色散現(xiàn)象，證明色散現(xiàn)象的來源是物質(zhì)這一事實(shí)。
本發(fā)明所指的物譜儀是專門演示不同物質(zhì)在介矢量偏振后所出現(xiàn)的各種色散現(xiàn)象的儀器。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的物譜儀的結(jié)構(gòu)如下由光源、聚光組、物質(zhì)安置板、三棱鏡和目視系統(tǒng)構(gòu)成，它們共同安置于儀器體內(nèi)。聚光組安置在光源照射到物質(zhì)安置板的光路上，三棱鏡安置于目視系統(tǒng)與物質(zhì)安置板的光路之間，物質(zhì)安置板大于或等于三棱鏡AC面的注視范圍。本儀器另有至少一片大于或等于物質(zhì)安置板大小、并能安置于物質(zhì)安置板上的物質(zhì)片。
在上述結(jié)構(gòu)中，聚光組由依次安置的平凸鏡、凸平鏡和雙凸鏡構(gòu)成。目視系統(tǒng)由依次安置的平凹和雙凸膠合鏡、雙凸鏡和凸平鏡構(gòu)成。
光源發(fā)出的光由聚光組聚于物質(zhì)安置板表面，觀察者通過目視系統(tǒng)和三棱鏡來觀察物質(zhì)安置板上的色散出現(xiàn)和變化情況。整個(gè)儀器中物質(zhì)安置板是很重要的設(shè)置，它關(guān)系到現(xiàn)有理論認(rèn)識問題。本儀器將物質(zhì)安置板設(shè)計(jì)為單一色板。這樣在物質(zhì)安置板上未放置物質(zhì)片時(shí)進(jìn)行觀察，沒有色散現(xiàn)象出現(xiàn)。
本發(fā)明還公開了利用上述物譜儀來演示色散的方法，其總的方式是取大于或等于物質(zhì)安置板大小的物質(zhì)片安置在物質(zhì)安置板上，物質(zhì)片上至少有上下分布的兩種單一色塊，通過目視系統(tǒng)觀察色散象；然后將該物質(zhì)片上下顛倒重新放置于物質(zhì)安置板上，再通過目視系統(tǒng)觀察色散象；依照上述方法對其它具有不同色塊的物質(zhì)板進(jìn)行色散觀察，然后對所有的觀察結(jié)果進(jìn)行比較，得出結(jié)果。
通過上述方法觀察到的色散情況是在物質(zhì)安置板上沒有物質(zhì)片時(shí)觀察，無色散現(xiàn)象出現(xiàn)；當(dāng)在物質(zhì)安置板上放置上述物質(zhì)片后觀察，出現(xiàn)一組色散現(xiàn)象；當(dāng)將物質(zhì)片上下顛倒位置安置后，重新觀察，出現(xiàn)另一組色散現(xiàn)象。
由此可見，采用本物譜儀和演示方法，能夠全面直接地觀察到由于不同物質(zhì)帶來色散現(xiàn)象的變化，由此得出色散并非來源于光，而是來源于兩種物質(zhì)這一理論，為進(jìn)一步將色散應(yīng)用到各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，如測量物質(zhì)的含量、濃度、色度、色差、物象、光學(xué)系統(tǒng)中的色差校正等提供了正確的理論指導(dǎo)。


圖1是本物譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是介矢量偏振方向；
圖3是物質(zhì)片的第一種安置方式；圖4是物質(zhì)片的第二種安置方式；圖5是物質(zhì)片的第三種安置方式；圖6是物質(zhì)片的第四種安置方式。
具體實(shí)施例方式
參見圖1，本物譜儀的結(jié)構(gòu)如下由光源1、聚光組2、物質(zhì)安置板3、三棱鏡4和目視系統(tǒng)5構(gòu)成，它們共同安置于儀器體6內(nèi)。其中聚光組2由依次安置的平凸鏡2-1、凸平鏡2-2和雙凸鏡2-3構(gòu)成。目視系統(tǒng)5由依次安置的平凹和雙凸膠合鏡5-1、雙凸鏡5-2和凸平鏡5-3構(gòu)成。聚光組2安置在光源1照射到物質(zhì)安置板3的光路上，三棱鏡4安置于目視系統(tǒng)5與物質(zhì)安置板3的光路之間，物質(zhì)安置板3大于或等于三棱鏡4的AC面的注視范圍A`C`。本儀器中另有多片大于或等于物質(zhì)安置板大小、并能安置于物質(zhì)安置板上的物質(zhì)片7，參見圖3、圖5和圖6。
本儀器的演示方法如下首先，在儀器中未放置物質(zhì)片的情況下進(jìn)行色散觀察，若選擇白色的物質(zhì)安置板，(考慮到白色物質(zhì)吸收其它波長的光而呈白色，則當(dāng)含有不同波長的白色物質(zhì)通過三棱鏡后，根據(jù)現(xiàn)有理論，應(yīng)在白色物質(zhì)表面出現(xiàn)各種波長的色散現(xiàn)象。)，觀察的結(jié)果是無色散現(xiàn)象出現(xiàn)。當(dāng)然物質(zhì)安置板也可以是其它任意單一色物質(zhì)，都不會出現(xiàn)色散現(xiàn)象。
選擇如圖3所示的上白下黑兩物質(zhì)構(gòu)成的物質(zhì)片安裝于物質(zhì)安置板中，當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)完善，則矢量往X方向偏振時(shí)，參見圖2，放置在物質(zhì)安置板中的物質(zhì)片的兩物質(zhì)(黑和白)在介矢量偏振后，可以觀察到在兩物質(zhì)相交處只出現(xiàn)一組紅、橙、黃色散象C1。
若把該物質(zhì)片顛倒放置，即上黑下白，如圖4所示，觀察發(fā)現(xiàn)原來的色散組變?yōu)橐唤M蘭、青、紫色散象C2。
由此可見，介矢量振動方式X是一種覆蓋形式偏振，在偏振方向中據(jù)有前后關(guān)系和覆蓋與被覆蓋關(guān)系。如C1和C2兩組色散象，在介矢量震動方向中圖3是黑色物質(zhì)向白色物質(zhì)中偏振，則出現(xiàn)的是色散象C1，如采用圖4，則白色物質(zhì)向黑色物質(zhì)中偏振，出現(xiàn)色散象C2。兩物質(zhì)在介矢量振動方向中前后變換出現(xiàn)的兩組色散現(xiàn)象，稱為覆蓋與被覆蓋現(xiàn)象。
再換用圖5所示的物質(zhì)片，即上下是黑色，中間是白色，將其安置于物質(zhì)安置板中觀察，出現(xiàn)C1和C2兩組色散連續(xù)在一起，形成紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫色散象(這個(gè)色散象也是現(xiàn)用儀器顯示的400-760nm范圍色散象)。如果在此基礎(chǔ)上增大物質(zhì)片中中間白色物質(zhì)的面積，即選用如圖6所示的物質(zhì)片，觀察到的又變?yōu)镃1和C2兩組獨(dú)立的色散象，中間的綠色消失，即圖5所顯示的連續(xù)色散象被從中上下分開了。
以上只是演示的兩個(gè)物質(zhì)的色散象(即白色和黑色物質(zhì))，若選擇其它物質(zhì)組合，則回獲得與上述不相同的色散象幾千種，這是現(xiàn)有儀器所無法顯示的?，F(xiàn)有儀器所顯示的連續(xù)的色散象只是兩個(gè)物質(zhì)的巧合現(xiàn)象，是因?yàn)楣饴飞溪M縫的存在，使除光這種物質(zhì)之外，實(shí)際還有由狹縫造成的陰影形成的另一種物質(zhì)，即仍然是由于有兩種物質(zhì)的存在，才巧合地出現(xiàn)了色散現(xiàn)象。但原有理論沒有考慮到這一點(diǎn)，而誤認(rèn)為色散的來源是光。
因此本物譜儀作為專門演示色散來源、變化和組成的儀器，以及所采用的實(shí)驗(yàn)方法，明顯要比現(xiàn)有儀器和方法完善、準(zhǔn)確。
權(quán)利要求
1.一種演示色散現(xiàn)象的物譜儀，其特征在于由光源(1)、聚光組(2)、物質(zhì)安置板(3)、三棱鏡(4)和目視系統(tǒng)(5)構(gòu)成，它們共同安置于儀器體(6)內(nèi)，聚光組(2)安置在光源(1)照射到物質(zhì)安置板(3)的光路上，三棱鏡(4)安置于目視系統(tǒng)(5)與物質(zhì)安置板(3)的光路之間，物質(zhì)安置板(3)大于或等于三棱鏡(4)AC面的注視范圍；另有至少一片大于或等于物質(zhì)安置板大小、并能安置于其上的物質(zhì)片(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物譜儀，其特征在于物質(zhì)安置板(3)為單一色板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的物譜儀，其特征在于聚光組(2)由依次安置的平凸鏡(2-1)、凸平鏡(2-2)和雙凸鏡(2-3)構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的物譜儀，其特征在于目視系統(tǒng)(5)由依次安置的平凹和雙凸膠合鏡(5-1)、雙凸鏡(5-2)和凸平鏡(5-3)構(gòu)成。
5.利用權(quán)利要求1或2所述的物譜儀來演示色散的方法，其特征在于取物質(zhì)片(7)安置在物質(zhì)安置板(3)上，物質(zhì)片(7)上至少有上下分布的兩種單一色塊，通過目視系統(tǒng)(5)觀察色散象；然后將該物質(zhì)片上下顛倒重新放置于物質(zhì)安置板(3)上，再通過目視系統(tǒng)(5)觀察色散象；依照上述方法對其它具有不同色塊的物質(zhì)板進(jìn)行色散觀察，然后對所有的觀察結(jié)果進(jìn)行比較，得出結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明是一種演示色散現(xiàn)象的物譜儀及演示方法，儀器由光源、聚光組、物質(zhì)安置板、三棱鏡和目視系統(tǒng)置于儀器體內(nèi)構(gòu)成，聚光組安置在光源與物質(zhì)安置板的光路之間，三棱鏡安置于目視系統(tǒng)與物質(zhì)安置板的光路之間，物質(zhì)安置板大于或等于三棱鏡AC面的注視范圍，為單一色板，另有物質(zhì)片，至少由上下分布的兩種單一色塊構(gòu)成。演示方法是在物質(zhì)安置板上沒有物質(zhì)片時(shí)觀察，無色散現(xiàn)象出現(xiàn)，將不同的物質(zhì)片安置于物質(zhì)安置板上進(jìn)行觀察，獲得不同的色散象。采用本物譜儀和演示方法，能夠全面直接地觀察到由于不同物質(zhì)帶來色散現(xiàn)象的變化，由此得出色散并非來源于光，而是來源于兩種物質(zhì)這一理論，為進(jìn)一步將色散應(yīng)用到各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域提供了正確的理論指導(dǎo)。
文檔編號G09B23/00GK1414527SQ02133939
公開日2003年4月30日 申請日期2002年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月20日
發(fā)明者余榮新 申請人:余榮新