幻燈機的工作原理與結(jié)構(gòu)

圖2-2-1 幻燈機光路圖

2．幻燈機的光學(xué)系統(tǒng)

幻燈機的光學(xué)系統(tǒng)包括反光碗、光源、聚光鏡、放映鏡頭等，它們在幻燈機中的作用和對它們的要求如下：

（1）光源

它的作用是發(fā)光并照射到幻燈片上。對光源的要求：滿足“白晝放映”條件，應(yīng)有足夠的亮度；滿足“點光源”條件，燈絲排列面積??；光源表面附近溫度低，以免烤壞幻燈片；有較高的色溫，以利彩色還原；光源的開關(guān)效應(yīng)靈敏；壽命長。

幻燈機常用的光源主要有溴鎢燈（鹵素燈）和鏑燈。溴鎢燈的結(jié)構(gòu)如圖2-2-2所示，它具有體積小、色溫高（3 200～3 400 K）、有效壽命長（約200 h）、開關(guān)效應(yīng)靈敏等優(yōu)點，但需變壓器降壓和散熱裝置?；脽魴C常用的溴鎢燈有12 V/100 W，12 V/150 W，24 V/150 W和24 V/250 W等規(guī)格。

鏑燈的結(jié)構(gòu)如圖2-2-3所示。鏑燈發(fā)光效率高，達到80 lm/W，而溴鎢燈僅為30 lm/W；使用壽命長，為一百至幾百小時，遠大于溴鎢燈的使用壽命；色溫高達5 000 K以上，接近日光，彩色還原性好；但開關(guān)效應(yīng)差，拉弧光時間長，觸發(fā)電源笨重。所以，鏑燈投影設(shè)備不適用于課堂教學(xué)。

圖2-2-2 溴鎢燈的結(jié)構(gòu) 圖2-2-3 鏑燈的結(jié)構(gòu)

（2）反光碗

反光碗的作用是把光源向后射的光反射到聚光鏡，提高光源的光能利用率。反光碗是凹面鏡，有金屬拋光鍍鋁的，也有玻璃涂銀的?；脽魴C要求反光碗的孔徑不大于聚光鏡孔徑，與光源的相對位置應(yīng)保證燈的像與絲重合（即燈絲在該凹面鏡的球心上）。

（3）聚光鏡

聚光鏡的作用是使光源發(fā)出的光線更多地并均勻地照射在幻燈片上，而且通過幻燈片的光線聚集到放映鏡頭的調(diào)焦范圍內(nèi)，如圖2-2-4所示。其中立體角W2表示無聚光鏡時光源發(fā)出的光線進入幻燈片所形成的立體角（也稱為包容角），W1表示有聚光鏡光源發(fā)出的光線進入幻燈片所形成的立體角，顯然W1>W2。包容角愈大，被利用的光通量就愈多。擴大包容角的途徑有兩個：一是擴大聚光鏡的孔徑，二是縮短聚光鏡和光源的距離?；脽魴C要求聚光鏡的孔徑比幻燈片的有效畫面稍大一些；光源在聚光鏡的焦點處。

圖2-2-4 聚光鏡的作用

（4）放映鏡頭

放映鏡頭的作用是在銀幕上形成一個幻燈片的放大的、清晰的、倒立的實像?；脽魴C要求放映鏡頭克服像差的能力強；應(yīng)有合適的孔徑，使放映鏡頭在可移動的范圍內(nèi)，讓匯聚來的光線全部通過放映鏡頭。

目前幻燈機都使用由幾片敷膜透鏡組成的復(fù)合透鏡，以減少甚至消除像差。敷膜鏡頭判別的方法是：在反射方向（從側(cè)面）觀察敷膜鏡頭時，鏡片呈藍紫色或金黃色，但透過鏡頭（從正面）觀察時，卻不帶顏色。

放映鏡頭上標有焦距F和相對孔徑O，它們的關(guān)系為：

其中，D是放映鏡頭的有效直徑。一般把相對孔徑O習(xí)慣表示為1∶（F/D）的值，例如1∶1.2，1∶1.3等，表明“∶”后的數(shù)值越小，該鏡頭的單位時間通光量越大。

3．幻燈機的機身部分

它是用來支持各個光學(xué)部件、置放幻燈片及其他附件的承載體。它包括燈箱、片門、片架、鏡頭筒、底盤、馬達、電風(fēng)扇等。通常燈箱用鐵皮或硬塑料制成，箱壁有通風(fēng)散熱窗口。