一种测量夫琅和费单缝衍射光强分布的实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出了一种测量夫琅和费单缝衍射光强分布的实验装置。它是在光学平台上设置激光器、准直系统、单缝装置、观察屏、安装有光强传感器及位移传感器的直线电机及导轨，通过光强传感器位移调节旋钮及直线电机可以设定光强传感器在单缝衍射图样中的位置。实验时激光器发出激光束，经准直系统投射到单缝装置上，将光强传感器置于衍射图样中。依次改变光强传感器在衍射图样中的位置，测出对应光强，就可绘制出夫琅和费单缝衍射光强分布曲线。本实用新型专利技术采用直线电机改变光强传感器在衍射图样中的位置，定位精度高，读数方便准确，不会出现滑丝问题，操作过程简单。采用光强传感器测量光强，测量精度高。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种大学物理实验装置，具体是涉及一种测量夫琅和费单缝衍射光强分布的实验装置。
技术介绍
光的衍射是指光波在传播过程中遇到障碍物时，当障碍物(小孔、狭缝、毛发、细针等)的线度与光的波长相差不多时，所发生的偏离直线传播的现象，即光可绕过障碍物，传播到障碍物的几何阴影区域中，并在障碍物后的观察屏上呈现出光强的不均匀分布，称为衍射图样。光的衍射现象是光的波动性的一种表现。光的衍射现象是格里麦耳地发现的，他用太阳光照射小孔和单缝时观察到衍射现象。光波衍射的定量分析是由菲涅耳完成的，在此基础上夫琅和费研究了平行光的衍射，并推导出由衍射图样求波长的关系式，因此平行光衍射又称为夫琅和费衍射。光的衍射现象是光波动性的一个重要标志，也是光波在传播过程中的重要属性之一。光的衍射在近代科学技术中获得了极其重要的应用，认识光的衍射规律有助于理解和掌握诸如X射线晶体结构分析、全息照相及光信息处理等现代光学实验技术。测量夫琅和费单缝衍射光强分布是目前大学物理实验中一个常见的项目，该实验不仅有助于加深学生对光的波动特性的理解，也有助于进一步学习现代光学实验技术(如光学仪器的设计、光谱学的测量与分析及晶体结构分析等)。目前大学物理实验中测量夫琅和费单缝衍射光强分布的实验装置主要存在以下不足：其一，一般采用丝杆螺旋装置改变硅光电池在衍射图样中的位置，定位精度不高，读数不方便，而且容易产生空程误差，从而影响实验结果的准确性。其二，采用丝杆螺旋装置，操作过程比较繁琐，而且实验教学过程中发现丝杆容易滑丝。其三，采用硅光电池测量光强，线性不好，影响实验结果的精度。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述不足，本技术提出一种测量夫琅和费单缝衍射光强分布的实验装置，该装置采用带位移传感器的直线电机代替丝杆螺旋装置改变光强传感器在衍射图样中的位置，定位精度高，读数方便，还可以避免产生空程误差，不需要反复摇动丝杆，因此不会出现滑丝问题，操作过程简单。采用光强传感器代替硅光电池测量光强，测量精度高。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：在光学平台上设置激光器、准直系统、宽度可调的单缝装置、衍射条纹观察屏、安装有光强传感器及位移传感器的直线电机及导轨，直线电机、光强传感器及位移传感器分别通过接口与控制器相连。直线电机在控制器的控制下带动光强传感器及位移传感器沿着导轨移动，位移传感器用来检测光强传感器在直线电机导轨上的位置，通过控制器上的光强传感器位移调节旋钮可以设定光强传感器在导轨上的位置，并可通过控制器上的光强传感器位移显示屏显示出来，光强传感器用来检测其所在位置处的光强，可通过控制器上的光强显示屏显示出来。实验时激光器发出激光束，经准直系统(如倒置的望远镜)扩束成平行光束，投射到宽度可调的单缝装置上，并在单缝装置后比较远的地方放上衍射条纹观察屏，这样所观察到的衍射图样就可以认为是夫琅和费单缝衍射条纹。测量时去除衍射条纹观察屏，使光强传感器直接置于衍射图样中，通过控制器上的光强传感器位移调节旋钮设定光强传感器在导轨上的位置，由控制器通过控制直线电机运动，带动光强传感器移动至设定位置处，由光强传感器检测其所在位置处的光强。依次改变光强传感器在导轨即衍射图样中的位置，测出对应的光强，就可绘制出夫琅和费单缝衍射光强分布曲线。本技术的有益效果是，该装置采用带位移传感器的直线电机改变光强传感器在衍射图样中的位置，定位精度高，读数方便准确，还可以避免产生空程误差，不会出现滑丝问题，操作过程简单。采用光强传感器测量光强，测量精度高。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。附图是本技术的结构示意图。图中1.激光器，2.激光器电源，3.准直系统，4.宽度可调的单缝装置，5.衍射条纹观察屏，6.直线电机导轨，7.直线电机，8.光强传感器，9.位移传感器，10.光强传感器位移显示屏，11.光强传感器位移调节旋钮，12.光强显示屏，13.测量启动按键，14.电源开关按键，15.控制器。具体实施方式图中，在光学平台上设置激光器1、准直系统3、宽度可调的单缝装置4、衍射条纹观察屏5、安装有光强传感器8及位移传感器9的直线电机7及直线电机导轨6，激光器1与激光器电源2相连，直线电机7、光强传感器8及位移传感器9分别通过接口与控制器15相连。直线电机7在控制器15的控制下带动光强传感器8及位移传感器9沿着直线电机导轨6移动，位移传感器9用来检测光强传感器8在直线电机导轨6上的位置，通过控制器15上的光强传感器位移调节旋钮11可以设定光强传感器8在导轨上的位置，并可通过控制器15上的光强传感器位移显示屏10显示出来，光强传感器8用来检测其所在位置处的光强，可通过控制器15上的光强显示屏12显示出来。具体实验操作步骤为：(1)将激光器1高度调节合适，使激光能水平出射，打开激光器电源2，调节其工作电流合适，激光器1发出激光束，经准直系统3扩束成平行光束，投射到宽度可调的单缝装置4上，在宽度可调的单缝装置4后比较远的地方放上衍射条纹观察屏5，这样所观察到的衍射图样就可以认为是夫琅和费单缝衍射条纹。(2)将单缝调节竖直，宽度调节合适，使激光束垂直照射在单缝上，观察衍射条纹的分布情况，再改变宽度可调的单缝装置4与衍射条纹观察屏5之间的距离，观察衍射条纹的分布(疏密)与屏距变化的关系。然后调节一个适当的屏距，使中央明纹两侧有6～8级衍射条纹。最后保持宽度可调的单缝装置4位置不变，仅转动单缝面，当观察到的衍射条纹数(单位长度上的条纹数)最多时，激光束与单缝面严格垂直。(3)测量时去除衍射条纹观察屏5，使光强传感器8直接置于衍射图样中，通过控制器15上的光强传感器位移调节旋钮11及光强传感器位移显示屏10设定光强传感器8在直线电机导轨6上的位置，按下测量启动按键13，由控制器15通过控制直线电机7运动，带动光强传感器8移动至设定位置处，由光强传感器8检测其所在位置处的光强，并通过控制器15上的光强显示屏12显示出来。依次改变光强传感器8在衍射图样中的位置，测出对应的光强，就可绘制出夫琅和费单缝衍射光强分布曲线。以上对本技术的结构进行了阐述，但是本技术所介绍的实施例并没有限制的意图，在不背离本技术主旨的范围内，本技术可有多种变化和修改。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量夫琅和费单缝衍射光强分布的实验装置，它是在光学平台上设置激光器、准直系统、宽度可调的单缝装置、衍射条纹观察屏、安装有光强传感器及位移传感器的直线电机及导轨，其特征是：直线电机、光强传感器及位移传感器分别通过接口与控制器相连，直线电机在控制器的控制下带动光强传感器及位移传感器沿着直线电机导轨移动。

【技术特征摘要】
1.一种测量夫琅和费单缝衍射光强分布的实验装置，它是在光学平台上设置激光器、准直系统、宽度可调的单缝装置、衍射条纹观察屏、安装有光强传感器及位移传感器的直线电机及导轨，其特征是：直线电机、光强传感器及位移传感器分别通过接口与控制器相连，直线电机在控制器的控制下带动光强传感器及位移传感器沿着直线电机导轨移动。2.根据权利要求1所述的测量夫琅和费单缝衍...

【专利技术属性】
技术研发人员：田凯，董雪峰，孙彩霞，王博，王宁，
申请(专利权)人：黄河科技学院，
类型：新型
国别省市：河南;41