CN201681526U

CN201681526U - 一种组合式多功能光学实验装置

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Publication number: CN201681526U
Application number: CN2010201791267U
Authority: CN
Inventors: 黄华圣; 郑玲玲; 刘文富; 周红艳
Original assignee: Zhejiang Tianhuang Science and Technology Industrial Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Tianhuang Science and Technology Industrial Co Ltd
Priority date: 2010-04-30
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2020-04-30

Abstract

本实用新型涉及一种光学实验装置，具体的说涉及一种组合式多功能光学实验装置。本实用新型包括光源、下端面设有安装孔的光源固定架、导轨、若干个可拆卸的安装在导轨上的滑块、若干个与滑块连接的支柱、光学器件和下端面设有安装孔的光学器件固定架，滑块与导轨滑动连接，光源固定架和光学器件固定架通过安装孔与支柱连接，所述的滑块上端面设有用于固定支柱的安装孔。本实用新型可以通过光学部件通过滑块安装在导轨上，拆装方便，便于实验更换；根据实验需求，可以搭配进行多种实验。

Description

一种组合式多功能光学实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种光学实验装置，具体的说涉及一种组合式多功能光学实验装置。

背景技术

现有的光学实验装置大多数是实验内容单一，实验装置之间的通用性较差，一般都是一种装置只能做一类的光学实验，如果做不同类的光学实验，则需要配备多种光学仪器，不仅使用不方便，且不利于存放和管理。

中国专利局于1997年9月3日公告了公告号为2261659Y的专利，名称为多功能光学组合仪，该装置包括底盘、底座、经纬调节座、光源体和调焦器，其中底座是有上、下两部分组成，采用动配合连接实现相对转动，底座下部与底盘固定，其上部与经纬调节座对接，光源体活装铰接在经纬调节座上可实现其转动，光源体的外壁上设有两条平行的导杆，各导杆上设有开槽、通过调焦器在开槽上的不同安装位置、调整底座上部及光源体的转动角度或者光原体从经纬调节座上取下再在经纬调节座上连接光具装置或者将调焦器从开槽中取出，配装各光学仪器所需的不同光学元件而形成不同功能的光学仪器。该装置虽然实现了部分光学实验可以在该装置上进行如幻灯机、望远镜、显微镜等，但能实现的光学实验仍然比较少，且装置在进行不同的实验时变动较大，变动不够灵活。

发明内容

本实用新型主要解决了：现阶段中光学仪器装置的通用性较差，不能够进行多种光学实验问题，提供了能够实施多种光学实验、且进行实验交替变动灵活的一种组合式多功能光学实验装置。

本实用新型采用的技术方案为：一种组合式多功能光学实验装置，包括光源、下端面设有安装孔的光源固定架、导轨、若干个可拆卸的安装在导轨上的滑块、若干个与滑块连接的支柱、光学器件和下端面设有安装孔的光学器件固定架，滑块与导轨滑动连接，光源固定架和光学器件固定架通过安装孔与支柱连接，所述的滑块上端面设有用于固定支柱的安装孔。

根据实验需要选择所需的光学器件和光源，因光学器件和光源通过其固定架固定在支柱上以及支柱固定在滑块上，所以只需选择合适的滑块，将滑块安装在导轨上，通过滑块在导轨上移动调整支柱之间的距离，进而调整光学器件之间的距离以便达到实验要求，这样便可以实现一套设备可以交替进行不同的实验，而且拆卸安装方便。

作为优选，所述的支柱由若干个同轴的空心圆柱相互套接而成，相邻两个圆柱的套接处的上部设有一个螺栓。通过支柱可以调节光学器件和光源的高度，便于实验操作。

作为优选，所述的光学器件包括光学镜片、白屏、像屏、干涉衍射板、劈尖、牛顿环、偏振片、若干个不同结构的波片、旋光管、三棱镜和双棱镜；

作为优选，所述的光学固定架包括光学镜片固定架、白屏固定架、像屏固定架、干涉衍射板固定架、牛顿环固定架、劈尖固定架、波片固定架、旋光管固定架、三棱镜固定架和双棱镜固定架。

作为优选，所述的光源包括LED光源、激光器，所述的光源固定架包括LED光源固定架、激光器固定架。

作为优选、所述的导轨上还设置了若干个安装在所述滑块上的二维调节底座，所述的二维调节底座包括水平移动机构和竖直调节机构；

水平机构主要由上端面开有燕尾槽的水平底板和下端设有燕尾块的水平滑块组成，燕尾槽与导轨的伸长方向垂直，水平底板固定在滑块上，水平滑块通过螺丝和弹簧与水平底板活动连接，水平底板在垂直导轨伸长方向的一端连接一个螺旋测微器的固定座，螺旋测微器固定在固定座上，螺旋测微器的探头与水平滑块接触；通过螺旋测微器的探头的微调实现水平方向的横向移动。

竖直调节机构包括外套筒、升降内筒、锁紧螺母、活动柱、导向销轴、套筒，套筒竖直地固定在水平滑块上，升降内筒下端套在套筒外并固定，外套筒套在升降内筒外，且外套筒内部设有螺纹、升降内筒侧面上开有螺旋型的通孔，活动柱套在升降内筒内部的上部，活动柱的下端开有水平方向的凹槽，导向销轴穿过凹槽和通孔与外套筒的螺纹接触。旋转外套筒时，导向销轴沿着升降内筒的螺旋型的通孔上下移动，从而带动活动柱上下移动，实现竖直方向的调节。

作为优选，所述的导轨的上部的截面呈多边形，所述的滑块的下端面开有与导轨相配合的多边形槽，滑块套在导轨上。导轨与滑块的接触面为多边形有利于之间的固定避免出现晃动，同时滑块和导轨套接，滑块可以方便的拆卸或安装在导轨上。滑块下端的侧面开有若干个螺纹孔，螺纹孔垂直于导轨伸长的方向，且螺纹孔与滑块的多边形槽连通，滑块的螺纹孔上设有用于固定滑块的螺栓。通过旋紧螺栓使之与导轨接触，可以紧固滑块在导轨上的位置。

作为优选，所述的旋光管为炮式旋光管，所述的旋光管固定架包括一个底板和若干个的支座，底座固定在支柱上，支座平行的固定在底板上，且支座中部开有用于安装旋光管的半圆形的凹槽，支座的凹槽轴线共线且平行于导轨的伸长方向。通过凹槽将旋光管卡在旋光管固定架上，方便安装和拆卸。

作为优选，所述的牛顿环固定架包括中部开有圆形通孔的安装块和筒状的压盖，圆形通孔由两个不同半径的圆柱孔组成，两个圆柱孔的连接处呈台阶状，压盖一侧带有外翻边，外翻边上设有若干个用于安装的螺纹孔，压盖套在圆形通孔内并与圆形通孔内的台阶接触，压盖的外翻边通过螺栓固定在安装孔上。牛顿环固定在台架处，通过压盖将其固定在通孔的台架处，作为优选，外翻边的螺纹孔为三个，便于调节牛顿环的中心位置。

作为优选，所述的一种多功能组合光学装置还包括有测量显示系统和数字光功率计，测量显示系统主要由读数显微镜和光电探测器组成，读数显微器通过显微镜固定架与支柱上端连接，所述的光电探测器主要由硅光电池探测器组成，硅光电池探测器固定在另一个支柱的上端，硅光电池探测器的输入端通过屏蔽导线与数字光功率计相连。

作为优选，所述的光电探测器还包括一个CCD图像采集器，CCD图像采集器固定在支柱的上端。采用CCD图像采集器可以将实验图像记录，通过数据采集卡将实验图像上传至电脑，通过上位机软件进行进一步处理与分析。

本实用新型取得的有益效果：1)通过光学部件通过滑块安装在导轨上，拆装方便，便于实验更换；2)根据实验需求，可以搭配进行多种实验，如凸透镜焦距测定、凹透镜焦距测定、三棱镜折射率测定、双缝干涉测波长、单丝、单缝衍射、劈尖干涉、牛顿环干涉、双棱镜干涉测激光波长、光偏振实验、验证马吕斯定律、1/2波片实验、1/4波片实验、糖溶液浓度测定等。

附图说明

图1为本实用新型结构的一种示意图；

图2为本实用新型的光学器件结构的一种示意图；

图3为本实用新型的牛顿环固定架结构的一种示意图；

图4为本实用新型的二维调节底座结构的一种示意图；

图5为本实用新型的凸透镜焦距测定结构的一种示意图

图6为本实用新型的单丝、单缝衍射实验结构的一种示意图；

图7为本实用新型的双棱镜干涉测波长结构的一种示意图；

图8为本实用新型的糖溶液浓度的测定结构的一种示意图；

图9为本实用新型的支柱结构的一种示意图；

图中：1、LED光源固定架，2、激光器固定架，3、光学器件，4、光学器件固定架，5、读数显微镜，6、光电探测器，7、凸透镜，8、凹透镜，9、三棱镜，10、干涉衍射板，11、劈尖，12、双棱镜，13、牛顿环，14、偏振片，15、1/2波片，16、1/4波片，17、旋光管，18、光学镜片固定架，19、旋光管固定架，20、牛顿环固定架，21、劈尖固定架，22、双棱镜固定架，23、二维调节底座，24、水平移动机构，25、竖直移动机构，26、硅光电池探测器，27、CCD图像采集器，28、水平底板，29、水平滑块，30、螺旋测微器，31、外套筒，32、套筒，33、锁紧螺母，34、升降内筒，35、螺栓，36、干涉衍射板固定架，37、滑块，38、导轨，39、压盖，40、白屏固定架，41、像屏，42、支柱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

实施例1：一种组合式多功能光学实验装置(参见附图1)，包括光源、下端面设有安装孔的光源固定架、导轨38、多个可拆卸的安装在导轨38上的滑块37、支柱42，二维调节底座23、光学器件3、下端面设有安装孔的光学器件固定架4、测量显示系统和数字光功率计，光源固定架和光学器件固定架4通过安装孔与支柱42连接，滑块37上端面设有用于固定支柱42的安装孔，支柱42和二维调节底座23均安装在滑块37上，导轨38的上部的截面呈倒立的直角梯形，滑块37的下端面开有与导轨38相配合的直角梯形槽(参见附图4)，滑块37套在导轨38上并与导轨38滑动连接。

支柱42由两个同轴的空心圆柱相互套接而成，在两个空心圆柱的套接处的上部设有一个螺栓35(参见附图9)。

二维调节底座23由水平移动机构24和竖直调节机构组成(参见附图4)，水平机构主要由上端面开有燕尾槽的水平底板28和下端设有燕尾块的水平滑块29组成，燕尾槽与导轨38的伸长方向垂直，水平底板28固定在滑块37上，水平滑块29通过螺丝和弹簧与水平底板28活动连接、水平底板28在垂直导轨伸长方向的一端连接一个螺旋测微器30的固定座，螺旋测微器30固定在固定座上，，螺旋测微器30的探头与水平滑块29接触，通过螺旋测微器30的探头的微调实现水平方向的横向移动；竖直调节机构包括外套筒31、升降内筒34、锁紧螺母33、活动柱、导向销轴、套筒32，套筒32竖直地固定在水平滑块29上，升降内筒34下端套在套筒32外并固定，外套筒31套在升降内筒34外，且外套筒31内部设有螺纹、升降内筒34侧面上开有螺旋型的通孔，活动柱套在升降内筒34内部的上部，活动柱的下端开有水平方向的凹槽，导向销轴穿过凹槽和通孔与外套筒31的螺纹接触，旋转外套筒31时，导向销轴沿着升降内筒34的螺旋型的通孔上下移动，从而带动活动柱上下移动，实现竖直方向的调节。

测量显示系统由读数显微镜和光电探测器6组成，读数显微器通过显微镜固定架与支柱42上端连接，光电探测器6包括硅光电池探测器26和CCD图像采集器27。

光学器件3(参见附图2)包括光学镜片、白屏、像屏41、干涉衍射板10、劈尖11、牛顿环13、偏振片14、若干个不同结构的波片、旋光管17、三棱镜9、双棱镜12；光学镜片包括：凸透镜7、凹透镜8、凸镜、凹镜、1/2波片15、1/4波片16等，光学固定架(参见附图1)包括光学镜片固定架18、白屏固定架40、像屏固定架、干涉衍射板固定架36、牛顿环固定架20(参见附图3)、劈尖固定架21、波片固定架、旋光管固定架19、三棱镜9固定架、双棱镜固定架22。光源包括LED光源、激光器，光源固定架包括LED光源固定架1、激光器固定架2。

牛顿环固定架20包括中部开有圆形通孔的安装块和筒状的压盖39，圆形通孔由两个不同半径的圆柱孔组成，两个圆柱孔的连接处呈台阶状，压盖39一侧带有外翻边，外翻边上设有三个用于安装的螺纹孔，压盖39套在圆形通孔内并与圆形通孔内的台阶接触，压盖的外翻边通过螺栓固定在安装孔上(参见附图3)。

实施例2：凸透镜焦距测定实验(参见附图5)，将装有LED光源的LED光源固定架1、安装有像屏41的像屏固定架、装有凸透镜7的光学镜片固定架18和安装有白屏的白屏固定架40分别固定在支柱42的上端，支柱42下端固定在滑块37上，将组合后的各光学器件按照实验原理的顺序放置到导轨38上，接通LED电源，通过调节支柱42的高度来调整各光学器件高度，以及通过调整各个滑块37在导轨38的位置来达到实验的最佳效果，使白屏上接收到清晰的像，可采用物距像距法和二次成像法测定凸透镜焦距。

实施例3：单丝、单缝衍射实验(参见附图6)，将装有激光器的激光器固定架2、安装有白屏的白屏固定架40分别与支柱42上端连接，支柱42下端安装在滑块37上，将装有干涉衍射板10的干涉衍射板固定架36固定在二维调节底座23上，二维调节底座23安装在滑块37上，将安装后的三个滑块37安装实验原理顺序依次放置到导轨38上，通过调节支柱42的高度来调节各光学器件固定架4到恰当位置，接通激光器电源，通过调节二维调节底座23的水平移动机构24和竖直移动机构25来微调干涉衍射器件的位置，使激光出射光点恰好打在单缝或单丝中心，用白屏接收清晰的衍射条纹进行观察分析。

实施例4：双棱镜干涉测波长实验(参见附图7)，将装有激光器的激光器固定架2、装有双棱镜12的双棱镜固定架22、装有偏振片14的光学镜片固定架18、和读数显微镜5分别安装在支柱42的上端，支柱42安装在滑块37上，将安装后的各光学器件安装实验原理顺序依次放置到导轨38上，接通激光器电源，调整支柱42的高度和滑块37在导轨上的位置，以便达到实验最佳效果，通过读数显微镜5可观察得到相应的干涉条纹宽度，进而计算出光波波长。

实施例5：糖溶液浓度的测定(参见附图8)，将装有半导体激光器的激光器固定架2、装有偏振片14的光学镜片固定架18、旋光管固定架19和硅光电池探测器26分别安装在支柱42的上端，支柱42固定在滑块37上，将安装后的各光学器件按照实验原理顺序依次放置到导轨38上，接通半导体激光器电源，将硅光电池探测器26用屏蔽线接至光功率计39，将装有不同浓度糖溶液的旋光管17放置到旋光管固定架19上，通过光功率计示数观察糖溶液的旋光性，并定量测量各种不同浓度糖溶液的旋光度。

上述实施例均可采用CCD图像采集器27，通过数据采集卡将实验图像上传至电脑，通过上位机软件进行进一步处理与分析。

本实用新型不限于上述实施例，还可以任意搭配、自由组合完成更多光学实验项目。

Claims

1.一种组合式多功能光学实验装置，其特征在于：其包括光源、下端面设有安装孔的光源固定架、导轨、若干个可拆卸的安装在导轨上的滑块、若干个与滑块连接的支柱、光学器件和下端面设有安装孔的光学器件固定架，滑块与导轨滑动连接，光源固定架和光学器件固定架通过安装孔与支柱连接，所述的滑块上端面设有用于固定支柱的安装孔。

2.根据权利要求1所述的一种多功能组合光学装置，其特征在于：所述的支柱由若干个同轴的空心柱体依次套接而成，相邻两个柱体的套接处的上部设有一个螺栓。

3.根据权利要求1所述的一种多功能组合光学装置，其特征在于：所述的光学器件包括光学镜片、白屏、像屏、干涉衍射板、劈尖、牛顿环、偏振片、若干个不同结构的波片、旋光管、三棱镜和双棱镜；所述的光学固定架包括光学镜片固定架、白屏固定架、像屏固定架、干涉衍射板固定架、牛顿环固定架、劈尖固定架、波片固定架、旋光管固定架、三棱镜固定架、双棱镜固定架。

4.根据权利要求1所述的一种多功能组合光学装置，其特征在于：所述的光源包括LED光源和激光器，所述的光源固定架包括LED光源固定架和激光器固定架。

5.根据权利要求1所述的一种多功能组合光学装置，其特征在于：所述的导轨上还设置了若干个安装在所述滑块上的二维调节底座，所述的二维调节底座包括水平移动机构和竖直调节机构；水平机构主要由上端面开有燕尾槽的水平底板和下端设有燕尾块的水平滑块组成，燕尾槽与导轨的伸长方向垂直，水平底板固定在滑块上，水平滑块通过螺丝和弹簧与水平底板活动连接、水平底板在垂直导轨伸长方向的一端连接一个螺旋测微器的固定座，螺旋测微器固定在固定座上，螺旋测微头的探头与水平导轨接触；竖直调节机构包括外套筒、升降内筒、锁紧螺母、活动柱、导向销轴、套筒，套筒竖直地固定在水平滑块上，升降内筒下端套在套筒外并固定，外套筒套在升降内筒外，且外套筒内部设有螺纹，升降内筒侧面上开有螺旋型的通孔，活动柱套在升降内筒内部的上部，活动柱的下端开有水平方向的凹槽，导向销轴穿过凹槽和通孔与外套筒的螺纹接触。

6.根据权利要求1或5所述的一种多功能组合光学装置，其特征在于：所述的导轨的上部截面呈多边形，所述的滑块下端面开有与导轨上端相配合的多边形槽，滑块套在导轨上，滑块下端的侧面开有若干个螺纹孔，螺纹孔垂直于导轨伸长的方向，且螺纹孔与滑块的多边形槽连通，滑块的螺纹孔上设有用于固定滑块的螺栓。

7.根据权利要求3所述的一种多功能组合光学装置，其特征在于：所述的旋光管为炮式旋光管，所述的旋光管固定架包括一个底板和若干个的支座，底座固定在支柱上，支座平行的固定在底板上，且支座中部开有用于安装旋光管的半圆形的凹槽，支座的凹槽轴线共线且平行于导轨的伸长方向。

8.根据权利要求3所述的一种多功能组合光学装置，其特征在于：所述的牛顿环固定架包括中部开有圆形通孔的安装块和筒状的压盖，圆形通孔由两个不同半径的圆柱孔组成，两个圆柱孔的连接处呈台阶状，压盖一侧带有外翻边，外翻边上设有若干个用于安装的螺纹孔，压盖套在圆形通孔内并与圆形通孔内的台阶接触，压盖的外翻边通过螺栓固定在安装孔上。

9.根据权利要求1所述的一种多功能组合光学装置，其特征在于：所述的一种多功能组合光学装置还包括有测量显示系统和数字光功率计，测量显示系统主要由读数显微镜和光电探测器组成，读数显微器通过显微镜固定架与支柱上端连接；所述的光电探测器主要由硅光电池探测器组成，硅光电池探测器固定在另一个支柱的上端，硅光电池探测器的输入端通过屏蔽导线与数字光功率计相连。

10.根据权利要求9所述的一种多功能组合光学装置，其特征在于：所述的光电探测器还包括一个CCD图像采集器，CCD图像采集器固定在支柱的上端。