一种展示光的分解与加色现象的互动装置的制作方法

本发明属于科教工具领域，具体是涉及一种展示光的分解与加色现象的互动装置。

背景技术：

在科普场馆科普展品行业和学校教育行业，传统的方式是通过图解的方式或运用现代计算机多媒体技术的方式，进行科普展示、相关教育、宣传等活动。通常情况下，这类通过图解的展品或者计算机多媒体系统都是以生涩的表现形式存在，存在着表现形式单一、难以理解的缺点；而采用虚拟现实技术，也称灵境技术或人工环境，则是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物，但存在结构复杂、造价高、不易于与观众互动等缺点。

通过棱镜的试验，白光通过棱镜后被分解成多种颜色逐渐过渡的色谱，颜色依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，形成可见光谱，是一种通过简单的互动方式展示光的分解现象。但是，这种方式显而易见的缺点是光的合成无法演示。也就是说，参观者或学习者无法通过互动的方式，在视觉上感受光的合成与分解或者是颜色的合成与分解。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种展示光的分解与加色现象的互动装置，该互动装置结构简单、观赏性和互动性好、造价成本低，在进行光的分解与合成原理的演示时，可以获得更好的展示效果。

为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：

一种展示光的分解与加色现象的互动装置，包括白色光源以及供所述白色光源所发出的白色光束通过的主光路通道，所述主光路通道一侧设有第一光路通道，所述第一光路通道两端与所述主光路通道相通，所述第一光路通道内设有第一滤光镜片，所述主光路通道内设有将所述白色光束反射至所述第一光路通道内的第一半反半透镜片以及将所述第一光路通道内滤光反射回至所述主光路通道内的第三半反半透镜片，所述第一光路通道内滤光反射回至所述主光路通道后的射出方向与所述白色光束的射出方向相同，所述主光路通道内设有第二滤光镜片，所述第二滤光镜片位于所述第一半反半透镜片、第三半反半透镜片之间，所述第一滤光镜片、第二滤光镜片的颜色不同。

进一步的技术方案，所述主光路通道另一侧设有第二光路通道，所述第二光路通道两端与所述主光路通道相通，所述第二光路通道内设有第三滤光镜片，所述主光路通道内设有将所述白色光束反射至所述第二光路通道内的第二半反半透镜片、将所述第二光路通道内滤光反射回至所述主光路通道内的第四半反半透镜片，所述第二光路通道内滤光反射回至所述主光路通道后的射出方向与所述白色光束的射出方向相同，所述第一半反半透镜片、第二半反半透镜片、第三半反半透镜片、第四半反半透镜片在所述主光路通道内依次布置，所述第二滤光镜片位于所述第二半反半透镜片、第三半反半透镜片之间，所述第一滤光镜片、第二滤光镜片、第三滤光镜片的颜色各异且三者的颜色分别为红、绿、蓝三种颜色中的一种。

进一步的技术方案，所述第一光路通道、第二光路通道均由依次连通且与所述主光路通道垂直布置的第一段、与所述主光路通道平行布置的第二段、与所述主光路通道垂直布置的第三段构成；所述第一光路通道的第一段与第二段的连接拐角处设有第一平面反射镜片，所述第一光路通道的第二段与第三段的连接拐角处设有第三平面反射镜片；所述第二光路通道的第一段与第二段的连接拐角处设有第二平面反射镜片，所述第二光路通道的第二段与第三段的连接拐角处设有第四平面反射镜片。

进一步的技术方案，所述主光路通道、第一光路通道、第二光路通道均由槽体构成，所述第一滤光镜片、第二滤光镜片、第三滤光镜片采用插拔的方式安装于相应的通道内。

进一步的技术方案，所述第一滤光镜片为红色滤光镜片、所述第二滤光镜片为绿色滤光镜片、所述第三滤光镜片为蓝色滤光镜片。

进一步的技术方案，所述第一滤光镜片、第二滤光镜片、第三滤光镜片三者之一由所述相应的通道内拔下后使用盲板进行替代。

进一步的技术方案，该互动装置包括安装盒，所述主光路通道、第一光路通道、第二光路通道位于所述安装盒内底面，所述安装盒顶部设有透明玻璃盖板，所述玻璃盖板的板面上设有供所述第一滤光镜片、第二滤光镜片、第三滤光镜片插入的缝隙。

进一步的技术方案，所述安装盒底部固定于墙面展架或桌面展台上。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明通过第一半反半透镜片将白色光束分成两组光束，其中第一组光束透过第一半反半透镜片继续沿主光路通道传播，第二组光束被第一半反半透镜片反射至所述第一光路通道内，所述第一滤光镜片、第二滤光镜片分别对上述两组光束进行处理并得到颜色各异的第一束滤光、第二束滤光，所述第一光路通道内的第一束滤光在第三半反半透镜片的作用下被反射回主光路通道内并与主光路通道内的第二束滤光合成为带有第三种颜色的光束。该互动装置同时展示了光的分解与加色合成现象，使得参观者或学习者可以在视觉上感受光的合成与分解或者是颜色的合成与分解。另外本发明结构简单，造价低廉，适合于在多种场所进行展示。

(2)本发明在进行展示时：通过第一半反半透镜片、第二半反半透镜片将白色光束分成三组光束，其中第一组光束依次透过第一半反半透镜片、第二半反半透镜继续沿主光路通道传播，第二组光束被第一半反半透镜片反射至所述第一光路通道内，第三组光束被第二半反半透镜片反射至所述第二光路通道内，所述第一滤光镜片、第二滤光镜片、第三滤光镜片分别对上述三组光束进行处理并得到颜色各异的第一束滤光、第二束滤光、第三束滤光，所述第一光路通道内的第一束滤光在第三半反半透镜片的作用下被反射回主光路通道内，所述第二光路通道内的第三束滤光在第四半反半透镜片的作用下也被反射回主光路通道内，所述第一束滤光、第二束滤光、第三束滤光在主光路通道通道内汇集合成白色光束。

由于人眼对红、绿、蓝最为敏感，人的眼睛就像一个三色接收器体系，大多数的颜色可以通过红、绿、蓝三色按照不同的比例合成产生，同样绝大多数白光也可以分解成红、绿、蓝三种色光，这是色度学的最基本原理，即三基色原理。三种基色是相互独立的，任何一种基色都不能由其它两种基色合成。红、绿、蓝是三基色，这三种颜色合成的颜色范围最为广泛，红、绿、蓝三基色按照不同的比例相加合成混色称为相加混色。本发明中三组光束分别通过第一滤光镜片、第二滤光镜片、第三滤光镜片后，变成了红、绿、蓝三束光并汇集合成了白色光束。

(3)本发明中第一光路通道、第二光路通道对展示光的分解与合成现象极为重要，考虑到光束的直线传播原理，将所述第一光路通道、第二光路通道设计成三段连通结构，为保证光束沿第一光路通道或第二光路通道传播，所以在相应第一光路通道、第二光路通道的拐角处设置平面反射镜片。

(4)学习者或参观者可以通过使用不同的滤光镜片组合，再配合盲板，实现如下的演示：

1)使用红色滤光镜片和绿色滤光镜片，配合盲板，可以得到黄色光束；

2)使用绿色滤光镜片和蓝色滤光镜片，配合盲板，可以得到青色光束；

3)使用红色滤光镜片和蓝色滤光镜片，配合盲板，可以得到品红光束。

这种通过插拔更换滤光镜片的简单方法，真实的再现了颜色的分解与合成，并且以互动的方式进入到观众的视线范围，从而大大提高了展品的可观赏性和与观众的互动性，增强了展示效果。

(5)本发明为了避免互动装置被损坏，将所述主光路通道、第一光路通道、第二光路通道设在所述安装盒内，并覆盖玻璃盖板进行保护。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明使用红色和绿色滤光镜片配合盲板的结构示意图。

图3为本发明使用绿色和蓝色滤光镜片配合盲板的结构示意图。

图4为本发明使用红色和蓝色滤光镜片配合盲板的结构示意图。

图5为本发明立式固定于墙面的结构示意图。

图6为本发明卧式放置于桌面的结构示意图。

图中标记的含义如下：

1—白色光源 2-1—第一半反半透镜片 2-2—第二半反半透镜片

2-3—第三半反半透镜片 2-4—第四半反半透镜片

3-1—第一滤光镜片 3-2—第二滤光镜片 3-3—第三滤光镜片

4-1—第一平面反射镜片 4-2—第二平面反射镜片

4-3—第三平面反射镜片 4-4—第四平面反射镜片 5—主光路通道

6—玻璃盖板 7—安装盒 8—盲板 9—墙面展架 10—桌面展台

具体实施方式

下面结合实施例对本发明技术方案做出更为具体的说明：

实施例1

本发明包括白色光源1以及供所述白色光源1所发出的白色光束通过的主光路通道5，所述主光路通道5一侧设有第一光路通道，所述第一光路通道两端与所述主光路通道5相通，所述第一光路通道内设有第一滤光镜片3-1，所述主光路通道5内设有将所述白色光束反射至所述第一光路通道内的第一半反半透镜片2-1以及将所述第一光路通道内滤光反射回至所述主光路通道5内的第三半反半透镜片2-3，所述第一光路通道内滤光反射回至所述主光路通道5后的射出方向与所述白光的射出方向相同，所述主光路通道5内设有第二滤光镜片3-2，所述第二滤光镜片3-2位于所述第一半反半透镜片2-1、第三半反半透镜片2-3之间，所述第一滤光镜片3-1、第二滤光镜片3-2的颜色不同。本发明通过第一半反半透镜片2-1将白色光束分成两组光束，其中第一组光束透过第一半反半透镜片2-1继续沿主光路通道5传播，第二组光束被第一半反半透镜片2-1反射至所述第一光路通道内，所述第一滤光镜片3-1、第二滤光镜片3-2分别对上述两组光束进行处理并得到颜色各异的第一束滤光、第二束滤光，所述第一光路通道内的第一束滤光在第三半反半透镜片2-3的作用下被反射回主光路通道5内并与主光路通道5内的第二束滤光合成为带有第三种颜色的光束。该互动装置同时展示了光的分解与加色合成现象，使得参观者或学习者可以在视觉上感受光的合成与分解或者是颜色的合成与分解。另外本发明结构简单，造价低廉，适合于在多种场所进行展示。

实施例2

如图1所示，在实施例1的基础上，所述主光路通道5另一侧设有第二光路通道，所述第二光路通道两端与所述主光路通道5相通，所述第二光路通道内设有第三滤光镜片3-3，所述主光路通道5内设有将所述白色光束反射至所述第二光路通道内的第二半反半透镜片2-2、将所述第二光路通道内滤光反射回至所述主光路通道5内的第四半反半透镜片2-4，所述第二光路通道内滤光反射回至所述主光路通道5后的射出方向与所述白光的射出方向相同，所述第一半反半透镜片2-1、第二半反半透镜片2-2、第三半反半透镜片2-3、第四半反半透镜片2-4在所述主光路通道5内依次布置，所述第二滤光镜片3-2位于所述第二半反半透镜片2-2、第三半反半透镜片2-3之间，所述第一滤光镜片3-1、第二滤光镜片3-2、第三滤光镜片3-3的颜色各异且三者的颜色分别为红、绿、蓝三种颜色中的一种。本发明在进行展示时：通过第一半反半透镜片2-1、第二半反半透镜片2-2将白色光束分成三组光束，其中第一组光束依次透过第一半反半透镜片2-1、第二半反半透镜2-2继续沿主光路通道5传播，第二组光束被第一半反半透镜片2-1反射至所述第一光路通道内，第三组光束被第二半反半透镜片2-2反射至所述第二光路通道内，所述第一滤光镜片3-1、第二滤光镜片3-2、第三滤光镜片3-3分别对上述三组光束进行处理并得到颜色各异的第一束滤光、第二束滤光、第三束滤光，所述第一光路通道内的第一束滤光在第三半反半透镜片2-3的作用下被反射回主光路通道5内，所述第二光路通道内的第三束滤光在第四半反半透镜片2-4的作用下也被反射回主光路通道5内，所述第一束滤光、第二束滤光、第三束滤光在主光路通道通道5内汇集合成白色光束。

所述第一光路通道、第二光路通道均由依次连通且与所述主光路通道5垂直布置的第一段、与所述主光路通道5平行布置的第二段、与所述主光路通道5垂直布置的第三段构成；所述第一光路通道的第一段与第二段的连接拐角处设有第一平面反射镜片4-1，所述第一光路通道的第二段与第三段的连接拐角处设有第三平面反射镜片4-3；所述第二光路通道的第一段与第二段的连接拐角处设有第二平面反射镜片4-2，所述第二光路通道的第二段与第三段的连接拐角处设有第四平面反射镜片4-4。本发明中第一光路通道、第二光路通道对展示光的分解与合成现象极为重要，考虑到光束的直线传播原理，将所述第一光路通道、第二光路通道设计成三段连通结构，并且为保证光束沿第一光路通道或第二光路通道长度方向传播，在相应第一光路通道、第二光路通道的拐角处设置平面反射镜片。所述平面反射镜片不透光但是可以改变光的传播方向。

所述主光路通道5、第一光路通道、第二光路通道均由槽体构成，所述第一滤光镜片3-1、第二滤光镜片3-2、第三滤光镜片3-3采用插拔的方式安装于相应的通道内。

所述第一滤光镜片3-1为红色滤光镜片、所述第二滤光镜片3-2为绿色滤光镜片、所述第三滤光镜片3-3为蓝色滤光镜片。

所述第一滤光镜片3-1、第二滤光镜片3-2、第三滤光镜片3-3三者之一由所述相应的通道内拔下后使用盲板8进行替代。

针对本实施例中的互动装置，学习者或参观者可以通过使用不同的滤光镜片组合，再配合盲板8，实现如下的演示：

1)当使用红色滤光镜片和绿色滤光镜片组合，配合盲板，可以得到黄色光束。如图2所示，将第三滤光镜片3-3即蓝色滤光镜片使用盲板8替代。

当打开白色光源后，本演示互动装置的白色光束通过第一半反半透镜片2-1、第一平面反射镜片4-1、第一滤光镜片3-1、第三平面反射镜片4-3，形成红色光束并到达第三半反半透镜片2-3；

与此同时白色光束又可以通过第一半反半透镜片2-1、第二半反半透镜片2-2、第二滤光镜片3-2形成绿色光束到达第三半反半透镜片2-3，并与红色光束汇集形成黄色光束，并透过第四半反半透镜片2-4到达主光路通道5的另一侧；

与此同时白色光束还可以通过第一半反半透镜片2-1、第二半反半透镜片2-2、第二平面反射镜片4-2到盲板8上，并且光线被盲板8所阻挡。

2)当使用绿色滤光镜片和蓝色滤光镜片组合，配合盲板，可以得到青色光束。如图3所示，将第一滤光镜片3-1即红色滤光镜片使用盲板8替代。

当打开白色光源后，本演示装置的白色光束通过第一半反半透镜片2-1、第二半反半透镜片2-2、第二滤光镜片3-2形成绿色光束并透过第三半反半透镜片2-3到达第四半反半透镜片2-4；

与此同时白色光束又可以通过第一半反半透镜片2-1、第二半反半透镜片2-2、第二平面反射镜片4-2、第三滤光镜片3-3和第四平面反射镜片4-4形成蓝色光束，并在第四半反半透镜片2-4处与绿色光束汇集，形成青色光束到达主光路通道5的另一侧；

与此同时白色光束还可以通过第一半反半透镜片2-1、第一平面反射镜片4-1到盲板8上，并且光线被盲板8所阻挡。

3)当使用红色滤光镜片和蓝色滤光镜片组合，配合盲板，可以得到品红光束。如图4所示，将第二滤光镜片3-2即绿色滤光镜片使用盲板8替代。

当打开白色光源后，本演示装置的白色光束通过第一半反半透镜片2-1、第一平面反射镜片4-1、第一滤光镜片3-1、第三平面反射镜片4-3、第三半反半透镜片2-3形成红色光束到达第四半反半透镜片2-4；

与此同时白色光束又可以通过第一半反半透镜片2-1、第二半反半透镜片2-2、第二平面反射镜片4-2、第三滤光镜片3-3和第四平面反射镜片4-4形成蓝色光束，在第四半反半透镜片2-4处与红色光束汇集，形成品红色光束到达主光路通道5的另一侧；

与此同时白色光束还可以通过第一半反半透镜片2-1、第二半反半透镜片2-2到盲板8上，并且光线被盲板8所阻挡。

这种通过插拔更换滤光镜片的简单方法，真实的再现了颜色的分解与合成，并且以互动的方式进入到观众的视线范围，从而大大提高了展品的可观赏性和与观众的互动性，增强了展示效果。

该互动装置还包括安装盒7，所述主光路通道5、第一光路通道、第二光路通道位于所述安装盒7内底面，所述安装盒7顶部设有透明玻璃盖板6，所述玻璃盖板6的板面上设有供所述第一滤光镜片3-1、第二滤光镜片3-2、第三滤光镜片3-3插入的缝隙。本发明为了避免互动装置被损坏，将所述主光路通道5、第一光路通道、第二光路通道设在所述安装盒7内，并覆盖玻璃盖板6进行保护。

如图5所示，本装置可以通过墙面展架9立式安装在墙面上。

如图6所示，本装置也可以通过桌面展台10卧式放置于桌面上。