波动光学综合测试仪制造技术

波动光学综合测试仪是一种综合性实验教学仪器，它主要由光源、载物台、光屏、游标盘和刻度盘组成，光屏轨道焊接在支撑臂上，并和刻度盘焊接在一起，当转动手柄时，刻度盘和光屏轨道一起转动，在游标盘上对径设计了α游标和β游标，刻度盘的一周均匀标有0‑360°的分度线。测量时读出α游标和β游标所对应的数值，然后取平均值就是光屏的位置，从而达到测量角度的目的。该实验仪器主要用于演示和测量双缝干涉实验、单缝衍射实验、圆孔衍射实验、光栅衍射实验、验证马吕斯定律、测定布儒斯特角等多个实验项目，具有使用方便，实验现象清晰，光路外漏便于讲解，造价低，测量精准等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种波动光学综合测试仪器，尤其涉及一种能够同时测量双缝干涉实验中明(暗)条纹的宽度、单缝衍射实验中中央明纹的宽度和其它明(暗)纹的宽度、圆孔衍射实验中艾里斑的直径、光栅衍射实验中衍射角大小、验证马吕斯定律、测定布儒斯特角等数个实验内容的装置，同时也具有上述实验项目的演示功能。
技术介绍
早期教学中，人们采用光具座上插入光源、双缝、和光屏来观察双缝干涉现象，但是不能测量双缝干涉明(暗)条纹的宽度。人们采用光具座上插入光源、单缝和光屏来观察单缝衍射现象，但是并不能测量单缝衍射中央明纹的宽度和其它明(暗)纹的宽度。人们采用光具座上插入光源、圆孔、和光屏来观察圆孔衍射现象，但是不能测量圆孔衍射斑即艾里斑的直径。人们采用分光计来测量光栅衍射的衍射角但是必须通过望远镜来观察现象，不利于教学讲解，而且光源往往采用汞灯，汞灯寿命短、价格高，本专利技术的光源采用便携式激光器来代替汞灯，激光器价格低、寿命长、单色性能好。早期教学中，人们采用偏振光测试仪器来验证马吕斯定律和测量布儒斯特角，但是仪器昂贵。总之，在早期教学中，不同的实验项目需要不同的实验仪器，而且实验仪器昂贵，花费大。本次专利技术只用一套实验教学仪器就可以完成上述所有实验项目的演示和测量，使用方便，造价低，实验现象明显，测量精准。
技术实现思路
本专利技术主要设计了一种波动光学综合实验教学仪器，一套仪器可以完成双缝干涉实验、单缝衍射实验、圆孔衍射实验、光栅衍射实验、偏振光实验、验证马吕斯定律、测定布儒斯特角等数个实验项目的演示和测量，综合性强，节约成本。本专利技术设计比分光计，光路外漏、实验现象直观便于教学讲解。比光具座上所做的单缝衍射和双缝干涉和圆孔衍射实验来讲，本专利技术能够精准测量，可以用于对重要光学定理的实验验证。本专利技术中采用的光源为便携式激光器，比起汞灯寿命长、价格低。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决：仪器底座20的中心安装上细下粗逐级次递增的中心轴18，中心轴18上依次套有支撑臂19，游标盘14，轨道4和载物台5。便携式激光器1通过底座2安装在轨道4上，为了达到实验效果，激光器1上下可调，左右可移动，并且轨道4上面均匀刻有最小分度为毫米的刻度，可以测量光源到光屏或载物台的距离。备用底座3是为插入其它不同的光学器件而设计，轨道4通过立柱17支撑并通过中 心轴18固定。载物台5位于中心轴18的最上端，中央设计了插孔6，可以插入光学仪器，插入的实验仪器可以通过载物台锁紧螺丝13锁紧。载物台的上面均匀刻有0-360°的刻度，可用于测量布儒斯特角。载物台的下面有三个调平螺丝7，可以调节载物台的水平度。光屏轨道8焊接在支撑臂19上，并和刻度盘16焊接在一起，手柄11焊接在光屏轨道8的下方，当转动手柄11时，刻度盘16和光屏轨道8一起转动，从而达到测量角度的目的。光屏轨道8上带有底座10用来插入光屏9，光屏轨道上面均匀刻有最小分度为毫米的刻度用来测量距离。光屏9用黑色磨砂屏，用于吸收其它反射光，在光屏9中央画上十字白线，用来定位衍射或者干涉图样。在游标盘14的上面对径设计了α游标15和β游标12，这样设计是为了消除偏心差所产生的误差。两个游标上面分别标有最小分度值为1′的0-30′的分度线，它们的设计是为了配合刻度盘16来测量角度，刻度盘16的一周均匀标有0-360°的分度线，且每0.5°的地方还刻有短线，即最小刻度为30′。测量时读出α游标15和β游标12所对应的两个数值，然后取平均值就是光屏9的位置。立柱17和仪器底座20都是用钢铁实心铸造，它们质量大，而且结实是为了防止振动，保证所有实验能够平稳地进行。因此，本专利技术具有下述优点：1、采用的光源为便携式激光器1，单色性好，价格低，寿命长。2、光屏轨道8和刻度盘16焊接在一起，当转动手柄11时，刻度盘16和光屏轨道8一起转动，利用相对运动原理，达到测量微小角度的目的，精度高。3、对径设计游标，消除了偏心差，降低了测量误差。4、光路外漏，实验现象明显、讲解直观，便于教学和学生实验。5、一套仪器可以实现数个实验项目的观察和测量，综合性强，效率高，节省了实验成本。附图说明：图1是本专利技术专利的结构示意图；图1中：1、便携式激光器 2、激光底座 3、备用底座 4、轨道 5、载物台 6、载物台插孔 7、载物台调平螺丝 8、光屏轨道 9、光屏 10、光屏底座 11、手柄 12、β游标 13、载物台锁紧螺丝 14、游标盘 15、α游标 16、刻度盘 17、立柱 18、中心轴 19、支撑臂 20、仪器底座具体实施方式：在仪器底座20的中心焊接上细下粗多层蛋糕式逐次递增的中心轴18。中心轴18起到支撑和轴承两个作用，中心轴18从下到上依次套有支撑臂19和游标盘14，轨道4和载物台5。立柱17固定在仪器底座20上，轨道4安装在立柱17上，轨道4的另一端套在中心轴18上，位于游标盘14的上方，轨道4上安装有激光底座2和备用底座3，激光底座2用于插入激光器1，备用底座3用于插入其它设备。轨道4上从左到右标有最小分度为mm的刻度。支撑臂19套在中心轴18上，可以绕中心轴自由转动，并和套在游标盘14外围的刻度盘16焊接在一起。支撑臂19上焊接光屏轨道8，光屏轨道8的上面安装光屏底座10用于插入光屏9，下面焊接了一个手柄11，当转到手柄11时，支撑臂带动光屏9和刻度盘16一起转动，从而达到测量角度的目的。载物台5套在中心轴18的最上端，位于轨道4的上方。载物台可以绕中心轴18转动，载物台设计为双层，上层由三个载物台调平螺丝7顶起，可以调节载物台的水平程度，载物台上刻有0-360°的刻度线，用于测量布儒斯特角。下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。实施例1——双缝干涉实验及干涉条纹的测量：把制作好的双缝(双缝的间距可以是0.1mm-0.5mm)，安装固定在一个支架上，把支架插入备用底座3上，打开激光器1，让激光通过双缝，调整光屏，使通过双缝的光投射到光屏上，形成等间距的干涉条纹。微调光屏9使干涉条纹中的其中一条干涉明(暗)条纹的中心与光屏中的白线重合，并记录下α游标15和β游标12的读数记作α1和β1，然后移动手柄11，使白线到达相邻的明(暗)条纹的中心时，记录此时两个游标的读数α2和β2，这样就可以计算出手轮(光屏)移动的角度θ，即从轨道4和光屏轨道8上可以读出光屏和双缝之间的距离L，从而可以算出干涉条纹的间距为Δx＝Lθ。在实际操作中为了减少误差，可以一次计算出十个条纹的宽度，最后再除以10.实施例2——单缝衍射实验及中央明纹的测量把制作好的单缝(单缝的宽度是0.1mm-0.3mm)，安装固定在一个支架上，把支架插入备用底座3上，打开激光器1，让激光通过单缝，调整光屏，使衍射图样投射到光屏上，移动光屏9，使十字叉丝固定在+1级暗纹中心，读出此时两个游标的读数α游标15和β游标12的读数记作α1和β1，之后转动光屏，使光屏上十字叉的交点固定在-1级暗纹中心，读出此时α游标15和β游标12的读数记作α2和β2，利用公式求出转过的角度θ，从轨道4和光屏轨道8上可以读出光屏和单缝之间的距离L，从而可以求出中央明纹的宽度为Δx0＝Lθ，同理可以测量其它明纹的宽度。实施例3——圆孔衍射实验及艾里斑直径的测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波动光学综合测试仪器设备，其特征在于一套实验仪器可以完成双缝干涉实验、单缝衍射实验、圆孔衍射实验、光栅衍射实验、验证马吕斯定律、测定布儒斯特角等多个实验项目的测量和演示，综合性强。

【技术特征摘要】
1.一种波动光学综合测试仪器设备，其特征在于一套实验仪器可以完成双缝干涉实验、单缝衍射实验、圆孔衍射实验、光栅衍射实验、验证马吕斯定律、测定布儒斯特角等多个实验项目的测量和演示，综合性强。2.根据权利要求1所述的一种波动光学综合测试仪器设备，包括仪器底座20，在底座18中央安装从上到下“多层蛋糕”式递增的中心轴18，中心轴18从下到上依次套有支撑臂19、游标盘14、轨道4和载物台5，其特征在于：中心轴起到轴承和支撑两个作用，套在中心轴上的支撑臂19可以绕中心轴转动，游标盘14、轨道4和载物台5都固定安装在中心轴上。3.根据权利要求1所述的一种波动光学综合测试仪器设备，其特征在于：刻度盘16套在游标盘14的外围，并和支撑臂19焊接在一起，当支撑臂19转动时，支撑臂带动刻度盘16和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李淑青，冯中营，刘晓菲，常峰，
申请(专利权)人：太原工业学院，
类型：发明
国别省市：山西;14