远程控制光的干涉与衍射实验仪器制造技术

本实用新型专利技术公开了远程控制光的干涉与衍射实验仪器，包括终端、光学实验平台、树莓派和电源模块，终端通过IP接口与树莓派通讯连接，在光学试验平台上设有可转动激光机构、两个可移动光栅机构和光屏，可移动光栅机构包括步进电机导轨滑台、光栅片的光栅片固定器和光栅片，在光学试验平台上设有与可移动光栅机构和光屏位置对应的三个摄像机构，摄像机构与终端无线连接，终端与树莓派通过IP接口连接，树莓派与摄像机构通过usb接口连接，树莓派与驱动可转动激光机构、可移动光栅机构的驱动器通讯连接，驱动器与可转动激光机构、可移动光栅机构电连接。本实用新型专利技术结构简单、设计合理，能够有实现实验资源共享，且解决实验仪器不便于搬运的问题。运的问题。运的问题。

【技术实现步骤摘要】
远程控制光的干涉与衍射实验仪器


[0001]本技术涉及光的干涉与衍射
，具体的说是远程控制光的干涉与衍射实验仪器。

技术介绍

[0002]推进信息技术与当今实验仪器深度融合是当前很热门课题，在航天和航空技术、生物医学工程、通信工程、工业和工程、军事和公安、文化与艺术等方面都有广泛的应用。随着互联网的日渐普及，实验室可以扩展到提供实时视频和音频传输，并且可以作为有用的课堂工具并促进远程学习。光的干涉和衍射现象是研究光特性的直接体现，因此在理工科相关专业的教学中，对于光干涉与衍射特性实验系统的应用就显得尤为重要。
[0003]单缝衍射是光在传播过程中遇到障碍物，光波会绕过障碍物继续传播的一种现象。如果波长与缝、孔或障碍物尺寸相当或者更大时，衍射现象最明显。双缝干涉是当两列频率相同，相位差恒定的光在空间中相互叠加时，便会产生干涉现象，可以在探测屏上观察到的明亮条纹，当一个波峰遇到另外一个波峰时，会产生相长干涉；暗淡的条纹是由光波的相消干涉造成的，当一个波峰遇到另外一个波谷时，会产生相消干涉。
[0004]现有的光的干涉与衍射实验仪器，主要包括以下3个部分：
[0005]1．光源：提供的光相对较杂。
[0006]2．处理光的仪器：凸透镜和滤光片。
[0007]3．光的干涉与衍射观察仪：由单缝、双缝、遮光筒和像屏构成，像屏上有刻度，可以用来读数。
[0008]传统实验中，由于干涉与衍射对实验条件的苛刻性，想要建设一座光学实验室，仪器成本及建设维护费用高昂，一般的光实验系统往往只适合于在实验室为暗室或接近暗室的条件下来进行实验的操作，对实验环境的要求较高。并且，实验现象通过接受光屏来观察，很难与实验者自己所需要的实验现象和相关的实验数据匹配。导致了目前相关的实验设备多数只是对光干涉与衍射的产生、转换进行研究，无法真正掌握实验的本质和实验现象的认知能力。如，授权公告号为CN201829108U公开了一种底座可伸缩的光干涉衍射实验仪，包括，底座、 光屏、 衍射片和激光原，在实验过程中需要手动调节，且无法实现实验资源共享。公开号为CN203325310U公开了，可视化偏振光干涉与衍射特性实验系统，虽然公开了显示装置，但是不能进行光栅片的自动调节，以及波长的自动切换。

技术实现思路

[0009]为了解决上述问题，本技术提供了可远程控制的光的干涉与衍射实验仪器。
[0010]为了达到上述目的，本技术是通过以下技术方案来实现的：
[0011]本技术是远程控制光的干涉与衍射实验仪器，包括终端、光学实验平台、树莓派和为仪器供电的电源模块，终端通过IP接口与树莓派通讯连接，在光学试验平台上设置有可转动激光机构、两个可移动光栅机构和光屏，可移动光栅机构包括步进电机导轨滑台、
光栅片的光栅片固定器和光栅片，在光学试验平台上设置有与可移动光栅机构和光屏位置对应的三个摄像机构，摄像机构与终端无线连接，终端与树莓派通过IP接口连接，树莓派与摄像机构通过usb接口连接，树莓派与驱动可转动激光机构、可移动光栅机构的驱动器通讯连接，驱动器与可转动激光机构、可移动光栅机构电连接。
[0012]本技术的进一步改进在于：树莓派通过GPIO接口与电平转换模块连接，电平转换模块与继电器、驱动器电连接，继电器与树莓派和驱动器电连接。
[0013]本技术的进一步改进在于：摄像机构包括支架和摄像头，支架固定在光学试验平台上。
[0014]本技术的进一步改进在于：可转动激光机构包括步进电机驱动的转盘，在转盘上设置有数个波长不同的激光器。
[0015]本技术的进一步改进在于：两个光栅片分为单缝和双缝光栅片。
[0016]本技术的进一步改进在于：光栅片固定器包括两个夹紧件，两个夹紧件通过螺栓固定在步进电机导轨滑台的滑块上。
[0017]本技术的有益效果是：本技术的终端通过树莓派控制整个设备，摆脱物理实验仪器沉重不便于移动的问题，能实现实验资源共享，缓解仪器价值高和仪器闲置浪费的情况，在整个操作过程中不需要人工手动操作，有助于保证实验结果的准确性。在实验过程中可以选择其中一个可移动光栅机构进行实验，另一个可移动光栅机构可以通过终端控制步进电机导轨滑台移动，使对应的光栅片不参与到实验中。
附图说明
[0018]图1是光学试验平台结构示意图。
[0019]图2是摄像机构示意图。
[0020]图3是本技术控制流程示意图。
[0021]其中：1
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激光器，2
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转台，3
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步进电机，4
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光栅片，5
‑
光栅片固定器，6
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步进电机导轨滑台，7
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光屏，8
‑
光学试验平台，9
‑
摄像机构。
具体实施方式
[0022]为了加深对本技术的理解，下面将结合实施例对本技术作进一步的详述，本实施例仅用于解释本技术，并不构成对本技术保护范围的限定。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0023]如图1
‑
3所示，本技术是远程控制光的干涉与衍射实验仪器，包括终端、光学实验平台、与路由器连接的树莓派和为仪器供电的电源模块，电源模块包含5v、36v电源，并引出多路正负极，负责给树莓派、电平转换模块、继电器、驱动器供电，激光器1需要单独接在一般电源上，终端通过IP接口与树莓派通讯连接，在光学试验平台8上设置有可转动激光机构、两个用于缝宽缝距调节的可移动光栅机构和光屏7，可移动光栅机构包括步进电机导轨滑台6、光栅片的光栅片固定器5和光栅片4，光栅片固定器5包括两个夹紧件，两个夹紧件通过螺栓固定在步进电机导轨滑台6的滑块上，在光学试验平台8上设置有与可移动光栅机
构和光屏7位置对应的三个摄像机构9，摄像机构9包括支架和摄像头，支架固定在光学试验平台8上。摄像头与终端无线连接，终端与树莓派通过IP接口连接，树莓派与摄像机构9通过usb接口连接，树莓派与驱动可转动激光机构、可移动光栅机构的驱动器通讯连接，驱动器与可转动激光机构、可移动光栅机构电连接。
[0024]树莓派通过GPIO接口与电平转换模块连接，负责在闲置状态下断开不需要启用的部件，电平转换模块与继电器、驱动器电连接，继电器与树莓派和驱动器电连接。继电器通过保护电路包括树莓派和驱动器。驱动器包括散热片和驱动芯片。步进电机3、步进电机导轨滑台6直接连接到驱动器，同时，驱动器接入36v电源，脉冲信号，方向信号以及使能信号正极均接入5v电压正极，负极连接到对应GPIO所连接的电平转换模块端口。可转动激光机构包括步进电机3驱动的转盘2，在转盘2上设置有数个波长不同的激光器1。步进电机3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.远程控制光的干涉与衍射实验仪器，包括终端、光学试验平台、与路由器连接的树莓派和为仪器供电的电源模块，所述终端通过IP接口与所述树莓派通讯连接，其特征在于：在所述光学试验平台（8）上设置有可转动激光机构、两个可移动光栅机构和光屏（7），所述可移动光栅机构包括步进电机导轨滑台（6）、光栅片的光栅片固定器（5）和光栅片（4），在所述光学试验平台（8）上设置有与所述可移动光栅机构和光屏（7）位置对应的三个摄像机构（9），所述摄像机构（9）与所述终端无线连接，所述终端与所述树莓派通过IP接口连接，所述树莓派与所述摄像机构（9）通过usb接口连接，所述树莓派与驱动可转动激光机构、可移动光栅机构的驱动器通讯连接，所述驱动器与所述可转动激光机构、可移动光栅机构电连接。2.根据权利要求1所述远程控制光的干涉与衍射实验仪器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永涛，王雪杰，熊耀，蒋茂森，王增旭，张红光，刘利清，陈伟，巩龙延，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：新型
国别省市：