
功能、作用介紹:
本作品是為解決普通物理光學實驗教學中的實際問題而研制的。普通物理幾何光學實驗中,透鏡焦距測量、自組顯微鏡望遠鏡等實驗光源多采用鎢燈光源,價格相對比較昂貴,且電源易壞,發熱高,不節能。并且,采用鎢燈作為背景光源,照亮物屏,成像存在像差。
目前國內的色度學實驗主要采用鎢燈作為光源。 傳統的加法混色實驗是以鎢燈為光源,將光分成三路,或使用三個鎢燈光源,分別透過紅、綠、藍三基色濾光片,形成紅、綠、藍三路光,再經光闌及成像透鏡會聚在一起 。實驗所需光學元件多,光路較復雜。
本作品包括兩部分:高功率陣列型白光LED光源和色度演示實驗儀。
(一)高功率陣列型白光LED光源:可用于幾何光學實驗。
該光源直接用LED排布陣列作為物體,使得物體本身發光,無需背景光源照亮,實現光源與物的結合,成像效果好。LED環保、節能,可兼容數字控制,成本低,散熱小。
“F”形單色LED陣列光源,采用 “5v 1A”的手機充電器作為工作電源,即可直接接于220v交流,提供穩定電流,保證光源的穩定性。高功率白光LED陣列光源,箭頭形陣列排布,電源可直接接于220V交流,亮度可控。
利用二次成像法測量薄透鏡焦距,普通鎢燈和物屏結合,像差明顯。單色和高亮度白光LED陣列光源,作為“發光物體”,實現了光源與物的結合,成像效果較好。且高功率白光LED陣列光源亮度強,可在明室進行實驗。
(二)LED色度演示實驗儀:可獨立進行加法、減法混色實驗以及熒光實驗。
選用新型的三基色LED作為光源(該光源將紅、綠、藍三種顏色的LED芯片封裝在一起,通過電源控制,既可以分別點亮也可以同時點亮兩個或三個LED),并制作了三路獨立可調恒流驅動電源,可進行加、減法混色和藍光激發熒光的實驗演示。
三基色LED是將紅、綠、藍三個LED封裝在一起的共陽極結構??瑟毩⒖刂萍t、綠、藍三個LED的開關,并能通過分別調整每一路電流的大小,來控制每個LED的發光強度。電源供電電壓為交流220V±10%,驅動電壓輸出為直流,小于5V,具體電壓由LED壓降決定,驅動電流調節范圍:0-20mA。單路五圈電位器可連續調節,電流調整率小于0.1%。使用環境:0-50℃干燥無腐蝕氣體環境。
1 加法混色的實驗演示
將乒乓球作為混色實驗的混色裝置。 在乒乓球上鉆一個直徑恰好等于三基色LED光源大小的孔,使三基色LED插入到乒乓球內固定住。 LED發出的光,經乒乓球內壁漫反射后,均勻混色。
調節通過紅、綠、藍LED的電流強度,可改變紅、綠、藍三基色LED顏色的配比,得到不同顏色的光。 例如:紅、綠LED以不同配比可得到黃綠色、綠黃色、黃色、橙色。
2 減法混色的實驗演示
紅、綠、藍三基色LED發出的光,經乒乓球勻光混色,得到白光,照射到濾光片,觀察減法混色實驗現象。 白光經過濾色片后,得到不同顏色的光。
3 熒光的實驗演示
用黃色和桔黃色熒光筆涂色在白紙條上,制成黃色和桔黃色熒光紙, 在乒乓球垂直入光孔處再鉆一個較大的孔,將黃色和桔黃色熒光紙分別放入乒乓球內,且正對光源,使藍光LED發出的光大部分直接照射到熒光紙上,可觀察熒光激發現象。
作品名稱:多功能LED色度演示儀
完成單位:南開大學物理科學學院物理實驗教學中心