CN207517241U - 光学实验组件及双缝干涉实验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光学实验组件及双缝干涉实验仪，涉及教学实验仪器的技术领域，所述光学实验组件，包括激光光源、遮光筒和遮光片，所述激光光源用于产生单色线状光线；所述遮光筒的一端设置有用于放置遮光片的容纳槽，所述遮光筒的另一端设置有透光屏和长度测量工具，所述透光屏用于接收经过所述遮光片的光线。激光光源发出的线状光线经过了遮光片后，光线可以沿着遮光筒长度方向前进，最后照射在透光屏上，在透光屏的外侧形成图像，这样观察者就可以不使用目镜，而是直接在透光屏上观察到条纹的分布，然后可以使用长度测量工具对透光屏上的光条纹进行相关数据的测量，从而方便了实验现象的观察和实验数据的记录，提高了光学实验的效率。

Description

光学实验组件及双缝干涉实验仪

技术领域

本实用新型涉及教学实验仪器的技术领域，尤其是涉及一种光学实验组件及双缝干涉实验仪。

背景技术

光学实验是物理当中的一个重要知识点，例如双缝干涉实验，其光强分布规律及双缝间距与干涉条纹间距关系的探讨更是一个重点和难点，双缝干涉相关实验也是理工科高校比较基础的物理实验。

光的双缝干涉仪原理是，从灯丝发出的白光，经照明透镜会聚成像在透镜的另一侧的单缝上。白光经滤色片后变为单色光，单色光经单缝后成为振动情况相同的一束光。这一束光经双缝变成频率相同，相位相同的两束相干光，它们叠加而发生干涉，在光屏上形成干涉条纹。干涉条纹经目镜放大后用来观察。光屏和游标卡尺上的游标尺是固定在一起的，移动游标尺即可测出相邻明暗条纹之间的距离。

传统的光学实验中，采用目镜对光线进行观察与测量，在目镜中观察测量线是否对齐某一条纹，对齐后再读出测量数据，十分的不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光学实验组件及双缝干涉实验仪，以缓解了传统的光学实验中，采用目镜对光线进行观察与测量，在目镜中观察测量线是否对齐某一条纹，对齐后再读出测量数据，十分的不方便的技术问题。

本实用新型提供的光学实验组件，包括激光光源、遮光筒和遮光片，所述激光光源用于产生单色线状光线，所述遮光片上设置有透光孔或透光缝；所述遮光筒的一端设置有用于放置遮光片的容纳槽，所述遮光筒的另一端设置有透光屏和长度测量工具，所述透光屏用于接收经过所述遮光片的光线。

进一步的，所述光学实验组件包括底座，沿所述底座长度方向，所述底座的上表面设置有两道平行的第一导轨。

进一步的，所述光学实验组件包括用于固定所述激光光源的滑座，所述滑座下表面设置有与所述第一导轨对应的两道第二导轨，且两道所述第二导轨内侧壁之间的距离大于两道所述第一导轨外侧壁之间的距离，或者，

两道所述第二导轨外侧壁之间的距离小于两道所述第一导轨内侧壁之间的距离，以使所述滑座能够在垂直于所述底座长度方向上移动。

进一步的，所述激光光源包括圆柱状外壳，所述滑座包括用于套接所述激光光源的固定套，以使所述激光光源能够相对所述固定套转动。

进一步的，所述滑座的上表面设置有竖直固定部，所述固定部上设置有磁铁，所述固定套的材质为铁磁性材料，所述固定套与所述固定部连接，以使所述滑座能够在竖直平面上移动。

进一步的，所述测量工具包括固定毫米刻度尺和移动游标刻度尺，且所述固定毫米刻度尺和移动游标刻度尺平行对齐；

所述移动游标刻度尺包括可移动透明板，所述可移动透明板位于所述透光屏的后端，所述移动游标刻度尺的刻度设置在可移动透明板上，所述可移动透明板上设置有分划线。

进一步的，所述激光光源包括圆柱状玻璃柱，以使激光经过所述圆柱状玻璃柱后形成线状光线。

进一步的，所述遮光筒的长度为0.9-1.1m，宽度为70-80mm。

进一步的，所述遮光筒的底部设置有限位块，所述限位块位于两道所述第一导轨之间，防止所述遮光筒左右移动范围过大而从所述底座滑落。

本实用新型提供的双缝干涉实验仪，包括上述的光学实验组件，且所述遮光片上设置有两个平行的透光缝。

本实用新型提供的光学实验组件，包括激光光源、遮光筒和遮光片，所述激光光源可以产生单色线状光线，根据遮光片上透光孔的种类，单色线状的光线经过遮光片可以产生衍射条纹或者干涉条纹。所述遮光筒的一端设置有用于放置遮光片的容纳槽，所述遮光筒的另一端设置有透光屏和长度测量工具，激光光源发出的单色线状光线经过了遮光片后，光线可以沿着遮光筒长度方向前进，最后照射在透光屏上，在透光屏的外侧形成图像，这样观察者就可以不使用目镜，而是直接在透光屏上观察到条纹的分布，然后可以使用长度测量工具对透光屏上的光条纹进行相关数据的测量，从而方便了实验现象的观察和实验数据的记录，提高了光学实验的效率。

本实用新型提供的双缝干涉实验仪，包括上述的光学实验组件，且所述遮光片上设置有两个平行的透光缝。光学实验组件包括激光光源、遮光筒和遮光片，所述激光光源可以产生单色线状光线，根据遮光片上透光孔的种类，线状的光线经过遮光片可以产生衍射条纹或者干涉条纹。所述遮光筒的一端设置有用于放置遮光片的容纳槽，所述遮光筒的另一端设置有透光屏和长度测量工具，激光光源发出的单色线状光线经过了遮光片后，光线可以沿着遮光筒长度方向前进，最后照射在透光屏上，在透光屏的外侧形成图像，这样观察者就可以不使用目镜，而是直接在透光屏上观察到条纹的分布，然后可以使用长度测量工具对透光屏上的光条纹进行相关数据的测量，从而方便了实验现象的观察和实验数据的记录，提高了光学实验的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的光学实验组件的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的光学实验组件的正视图；

图3为本实用新型实施例提供的光学实验组件的遮光筒端部的剖视图；

图4为本实用新型实施例提供的光学实验组件的长度测量工具的正视图。

图标：100-激光光源；200-遮光筒；300-容纳槽；400-底座；410-第一导轨；500-滑座；510-第二导轨；520-固定部；530-固定套；610-固定毫米刻度尺；620-移动游标刻度尺；700-透光屏。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1-3所示，本实用新型提供的光学实验组件，包括激光光源100、遮光筒200和遮光片，所述激光光源100可以产生线状光线，线状的光线经过遮光片可以产生衍射条纹或者干涉条纹。所述遮光筒200的一端设置有用于放置遮光片的容纳槽300，所述遮光筒200的另一端设置有透光屏700和长度测量工具，激光光源100发出的单色线状光线经过了遮光片后，光线可以沿着遮光筒200长度方向前进，最后照射在透光屏700上，在透光屏700的外侧形成图像，这样观察者就可以不使用目镜，而是直接在透光屏700上观察到条纹的分布，然后可以使用长度测量工具对透光屏700上的光条纹进行相关数据的测量，从而方便了实验现象的观察和实验数据的记录，提高了光学实验的效率。遮光片是用于形成衍射条纹或者干涉条纹的光学器件，遮光片可以为小孔遮光片，即在遮光片的中间位置设置有一个圆形的小孔，当将小孔遮光片放入到遮光筒200的容纳槽300后，本实用新型提供的光学实验组件可以进行小孔衍射实验。

遮光片还可以为单缝遮光片，即遮光片的中间位置设有一个狭窄的单缝，当将单缝遮光片放入到遮光筒200的容纳槽300后，本实用新型提供的光学实验组件可以进行单缝衍射实验。

遮光片还可以为双缝遮光片，即遮光片的中间位置设有两个平行的狭窄单缝，当将双缝遮光片放入到遮光筒200的容纳槽300后，本实用新型提供的光学实验组件可以进行双缝干涉实验。

需要说明的，本实施例中以遮光片为双缝遮光片为例进行说明，但是本实施例所提到的光学实验组件还可以进行其他光学实验。

以双缝干涉实验为例，目前现有的光学试验中光源为灯泡，12v工作电压，需要从0V逐渐升压才工作，直接接12Ⅴ不亮，且工作时发热大，亮度低，还需要配用学生电源才能使用。十分的繁琐，而且为了获得较亮的线状光线，还需要凸透镜，需要固定在光具座上，而且实验前需要对光源、遮光板、凸透镜、单缝、滤色镜、双缝、测量头进行共轴调平，以使各器件位于同一条直线上，同时还要用调节杆调节单缝、双缝和灯丝平行，十分的麻烦。用滤色镜获得频率相同的单色光源，用单缝光再经过双缝获得相干光，通过的光很少，到双缝时光线过弱，最后呈现明暗相间条纹时亮度太低，需要用目镜近距放大观察，所用器件太多，很不方便，且增加了制作成本，也增加了观察和测量难度。

本实用新型提供的光学实验组件的光源采用激光光源100，激光光源100输出的光线的能量高，直接经过双缝后就可以获得较好的干涉光源。激光光源100包括激光发生器和圆柱状玻璃柱，玻璃柱的长度方向垂直于激光发生器发出的激光的方向，激光发生器发出的光经过线状玻璃柱后形成单色线状光线，也就是光呈“一”字形向前传播。直接平行地照射到双缝上，避免了不必要的调节，可以提高实验课的效率，让学生将注意力放在重要的知识点上。

传统的光具底座400架为双管架，灯泡光源、透镜、遮光筒200、遮光板等都要固定在上面，还需要调节高度至共轴后锁定，十分的不方便，尤其是调节等高，会浪费很多课上时间。

光学实验组件包括底座400，沿所述底座400长度方向，所述底座400的上表面可以设置有两道平行的第一导轨410，底座400的下表面可以设置有两道平行的第三导轨，起到支撑的作用，而且，两道第三导轨之间的距离大于两道第一导轨410之间的距离，这样这个底座400呈现上窄下宽的形状，更加的稳定，不容易侧翻。同时遮光筒200测量端还可以左右微调，使干涉条纹居中，便于测量。

进一步的，所述光学实验组件包括用于固定所述激光光源100的滑座500，滑座500可以放置在底座400上，所述滑座500下表面可以设置有与所述第一导轨410对应的两道第二导轨510，且两道所述第二导轨510内侧壁之间的距离可以大于两道所述第一导轨410外侧壁之间的距离，也就是两道第二导轨510分别在两道第一导轨410的外侧，并且相邻的第一导轨410与第二导轨510之间还具有间隙，间隙可以为5mm，这样设置可以使滑座500相对于底座400左右平移或者左右的转动，可以使激光光源100发出的单色线状光线射入遮光筒200内。

类似的，滑座500上的两道所述第二导轨510外侧壁之间的距离可以小于两道所述第一导轨410内侧壁之间的距离。也就是两道第二导轨510位于两道第一导轨410之间，且相邻的第一导轨410与第二导轨510之间还具有间隙，间隙可以为5mm，这样设置同样可以使滑座500相对于底座400左右平移或者左右的转动，可以使激光光源100发出的单色线状光线射入遮光筒200内。

传统的光学组件线状灯丝需要与单缝平行，同时还要用调节杆使单缝与双缝平行，即灯丝、单缝、双缝三者平行，还要控制相同高度，调节难度高，不易调节。本光学实验组件的激光光源100可以包括圆柱状外壳，所述滑座500包括用于套接所述激光光源100的固定套530，可以使所述激光光源100能够相对所述固定套530转动，这样在调节单色线状光线的角度时候，直接转动圆柱形外壳即可，让单色线状光线与双缝平行。

激光光源100的圆柱状外壳的材料可以为金属铜，可以利于光源的散热。

所述滑座500的上表面设置有固定部520，固定部520可以为垂直于滑座500表面的板状结构，在板状结构的内部设置有磁铁片，所述固定套530的材质为铁磁性材料，可以使所述固定套530吸在固定部520上，从而完成激光光源100的固定，安装十分的方便，节省时间。可以使所述滑座500能够在竖直平面上平移或者转动。

如图4所示，进一步的，所述测量工具可以包括固定毫米刻度尺610和移动游标刻度尺620，且所述固定毫米刻度尺610和移动游标刻度尺620对齐；所述移动游标刻度尺620包括可移动透明板，所述可移动透明板位于所述透光屏700的后端，所述移动游标刻度尺620的刻度设置在可移动透明板上，所述可移动透明板上设置有分划线，可以通过移动透明板使干涉条纹与移动游标刻度尺620的刻度对齐，从而进行测量。测量工具与遮光筒200固定，提高了测量工具的稳定性，不容易产生测量偏差。采用直接推拉式移动透明游标尺，而不采用螺旋式移动游标尺，避免和减轻了对测量头稳定度的影响。

进一步的，固定毫米刻度尺610的下边沿为倾斜的，移动游标刻度尺620的上边沿同样为倾斜的，固定毫米刻度尺610的下边沿可以将移动游标刻度尺620卡住，起到卡槽的作用。

透光片可以为毛玻璃，毛玻璃用金刚砂等磨过或以化学方法处理过﹐表面粗糙的半透明玻璃。平行条纹直接成像在毛玻璃上，一方面避免光直射入眼睛，造成眼睛疲劳或损伤；另一方面省去了观察目镜，结构更简单，节约了材料，提高了观察条纹的方便性，也提高了读数效率。

进一步的，所述遮光筒200的长度为0.9-1.1m之间，通过增加遮光筒200的长度，可以使透光片上形成的条纹的间距增加，遮光筒200的宽度为70-80mm，可以使透光片上呈现的条纹的数量增加，观察实验现象更加明显。进一步的，所述遮光筒200的横截面可以为长方形，并增大横截面的宽度，可以显示更多的条纹，从而提高测量精度。

进一步的，所述遮光筒200的底部可以设置有限位块，所述限位块位于两道所述第一导轨410之间，可以防止所述遮光筒200左右移动范围过大而脱离底座400而掉落。

现有的实验中需要对红光和绿光产生的干涉条纹进行测量，需要更换滤光片。而本申请中如果测量另外一种单色光的波长，只需要更换另外颜色的激光光源100即可，其他操作相同，而省去了加装滤色片，加装滤色片对光线亮度减弱很多。

综上所述，本实用新型提供的光学实验组件，可以进行多种光学实验，包括激光光源100、遮光筒200和遮光片，所述激光光源100可以产生单色线状光线，线状的光线经过遮光片可以产生衍射条纹或者干涉条纹。所述遮光筒200的一端设置有用于放置遮光片的容纳槽300，所述遮光筒200的另一端设置有透光屏700和长度测量工具，激光光源100发出的单色线状光线经过了遮光片后，光线可以沿着遮光筒200长度方向前进，最后照射在透光屏700上，在透光屏700的外侧形成图像，这样观察者就可以不使用目镜，而是直接在透光屏700上观察到条纹的分布，然后可以使用长度测量工具对透光屏700上的光条纹进行相关数据的测量，从而方便了实验现象的观察和实验数据的记录，提高了光学实验的效率。

本实用新型提供的双缝干涉实验仪，包括上述的光学实验组件，且所述遮光片为双缝，即遮光片上设置有两个平行的透光缝。光学实验组件包括激光光源100、遮光筒200和遮光片，所述激光光源100可以产生单色线状光线，线状的光线经过遮光片可以产生衍射条纹或者干涉条纹。所述遮光筒200的一端设置有用于放置遮光片的容纳槽300，所述遮光筒200的另一端设置有透光屏700和长度测量工具，激光光源100发出的单色线状光线经过了遮光片后，光线可以沿着遮光筒200长度方向前进，最后照射在透光屏700上，在透光屏700的外侧形成图像，这样观察者就可以不使用目镜，而是直接在透光屏700上观察到条纹的分布，然后可以使用长度测量工具对透光屏700上的光条纹进行相关数据的测量，从而方便了实验现象的观察和实验数据的记录，提高了光学实验的效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种光学实验组件，其特征在于，包括激光光源、遮光筒和遮光片，所述激光光源用于产生单色线状光线，所述遮光片上设置有透光孔或透光缝；所述遮光筒的一端设置有用于放置遮光片的容纳槽，所述遮光筒的另一端设置有透光屏和长度测量工具，所述透光屏用于接收经过所述遮光片的光线。

2.根据权利要求1所述的光学实验组件，其特征在于，所述光学实验组件包括底座，沿所述底座长度方向，所述底座的上表面设置有两道平行的第一导轨。

3.根据权利要求2所述的光学实验组件，其特征在于，所述光学实验组件包括用于固定所述激光光源的滑座，所述滑座下表面设置有与所述第一导轨对应的两道第二导轨，且两道所述第二导轨内侧壁之间的距离大于两道所述第一导轨外侧壁之间的距离，或者，

两道所述第二导轨外侧壁之间的距离小于两道所述第一导轨内侧壁之间的距离，以使所述滑座能够在垂直于所述底座长度方向上移动。

4.根据权利要求3所述的光学实验组件，其特征在于，所述激光光源包括圆柱状外壳，所述滑座包括用于套接所述激光光源的固定套，以使所述激光光源能够相对所述固定套转动。

5.根据权利要求4所述的光学实验组件，其特征在于，所述滑座的上表面设置有竖直固定部，所述固定部上设置有磁铁，所述固定套的材质为铁磁性材料，所述固定套与所述固定部连接，以使所述滑座能够在竖直平面上移动。

6.根据权利要求1所述的光学实验组件，其特征在于，所述测量工具包括固定毫米刻度尺和移动游标刻度尺，且所述固定毫米刻度尺和移动游标刻度尺平行对齐；

所述移动游标刻度尺包括可移动透明板，所述可移动透明板位于所述透光屏的后端，所述移动游标刻度尺的刻度设置在可移动透明板上，所述可移动透明板上设置有分划线。

7.根据权利要求1所述的光学实验组件，其特征在于，所述激光光源包括圆柱状玻璃柱，以使激光经过所述圆柱状玻璃柱后形成线状光线。

8.根据权利要求1所述的光学实验组件，其特征在于，所述遮光筒的长度为0.9-1.1m，宽度为70-80mm。

9.根据权利要求2所述的光学实验组件，其特征在于，所述遮光筒的底部设置有限位块，所述限位块位于两道所述第一导轨之间，防止所述遮光筒左右移动范围过大而从所述底座滑落。

10.一种双缝干涉实验仪，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的光学实验组件，且所述遮光片上设置有两个平行的透光缝。