CN208297261U - 新型激光反射式金属杨氏模量实验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及杨氏模量实验仪技术领域，尤其涉及一种新型激光反射式金属杨氏模量实验仪。包括光杠杆平面镜机构以及激光器标尺机构；所述激光器标尺机构包括套筒、电池式激光器、刻度尺；所述刻度尺垂直固定在所述套筒的上部，所述套筒的内部滑动配合有所述电池式激光器，在所述套筒的前部设有插槽，插槽内插入有凸透镜，凸透镜的中部横向设有狭缝。通过调节凸透镜套筒里激光器的位置，使光线通过平面镜反射到标尺上读数获得数据，本装置能够迅速在标尺上找到刻度继续进行实验。在传统实验方案的基础上节省了大量时间。本方案用半导体激光器代替传统望远镜，节约成本，相较于传统方法操作简单、方便。

Description

新型激光反射式金属杨氏模量实验仪

技术领域

本实用新型涉及杨氏模量实验仪技术领域，尤其涉及一种新型激光反射式金属杨氏模量实验仪。

背景技术

物理实验中普遍使用的静态拉伸法测量金属材料杨氏模量的杨氏模量实验仪主要两部分构成：第一部分是由立柱、望远镜和标尺组成的望远镜-标尺系统，第二部分是由平面镜光杠杆、支架、砝码和待测金属丝等组成的平面镜光杠杆系统。金属丝由于负重被拉伸，沿纵向发生微小位移，光杠杆系统将该位移放大。通过望远镜观察平面镜光杠杆标尺像的刻度变化，计算出金属丝的伸长位移。实验测量时，要求调节望远镜与平面镜等高。一般需要通过望远镜上的准星，观察并判断望远镜光轴与平面镜中心的相对高度，并进行调节，使得望远镜光轴与平面镜光轴大致等高，然后通过反复调节望远镜与平面镜的相对位置，直至在望远镜中能观察到平面镜中的标尺像。

这种传统实验装置复杂，操作方法繁琐，对环境要求较高，而且在教学中学生难以准确掌握实验操作技巧，实验数据的精度低，完成质量较差。光杠杆的原理需要反射镜面的法线与望远镜的光轴平行，但二者之间不可避免存在夹角，有一定误差，在加减砝码时会导致固定金属的圆柱体左右浮动甚至扭动，导致光杠杆的后足支点变化，引起测量误差。通过望远镜寻找平面镜内标尺的刻度较难，即使每次实验完后保持住实验仪器望远镜的位置，待下一次实验时也还是需要花费较多的时间去寻找标尺像。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种新型激光反射式金属杨氏模量实验仪，提高光杠杆的测量精度。

本实用新型为了实现上述目的，采用以下技术方案：一种新型激光反射式金属杨氏模量实验仪，其特征在于：包括光杠杆平面镜机构以及激光器标尺机构；

所述激光器标尺机构包括套筒、电池式激光器、刻度尺；所述刻度尺垂直固定在所述套筒的上部，所述套筒的内部滑动配合有所述电池式激光器，在所述套筒的前部设有插槽，插槽内插入有凸透镜，凸透镜的中部横向刻有“一”字型标线，用于读数时定位。

优选地，所述套筒的两侧设有滑槽，手柄穿过滑槽与内部的所述电池式激光器固定。

优选地，所述刻度尺为有机玻璃刻度尺，刻度尺的底部安装有LED灯。

优选地，所述套筒的底部与调节杆连接，所述调节杆的底部与底座连接。

优选地，所述光杠杆平面镜机构由载镜台、支架、钢丝和平面镜光杠杆构成；钢丝的上端用上夹头固定在支架的上部，通过空洞穿过载镜台，下方悬挂金属砝码作为负重，平面镜光杠杆安装在载镜台上，并使得平面镜光杠杆的后支脚放置到固定金属丝的夹头上。

优选地，所述平面镜光杠杆的三足有磁性，使其能够吸附到载镜台上。

本实用新型的有益效果是:通过调节凸透镜套筒里激光器的位置，使光线通过平面镜反射到标尺上读数获得数据，本装置能够迅速在标尺上找到刻度继续进行实验。在传统实验方案的基础上节省了大量时间。本方案用半导体激光器代替传统望远镜，节约成本，相较于传统方法操作简单、方便。

附图说明

图1为本实用新型的立体图。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。如图1 所示，一种新型激光反射式金属杨氏模量实验仪，包括光杠杆平面镜机构以及激光器标尺机构；所述激光器标尺机构包括套筒1、电池式激光器2、刻度尺3；所述刻度尺垂直固定在所述套筒的上部，所述套筒的内部滑动配合有所述电池式激光器，在所述套筒的前部设有插槽4，插槽内插入有凸透镜5，凸透镜的中部横向设有狭缝6。所述套筒的两侧设有滑槽7，手柄8穿过滑槽与内部的所述电池式激光器固定，便于调整电池式激光器在套筒内移动。所述套筒的底部与调节杆9连接，所述调节杆的底部与底座10连接。所述刻度尺为有机玻璃刻度尺，刻度尺的底部设有LED灯。采用电池式激光器并增加带有“一”字形刻线的透镜，使打在标尺上的激光可以形成“一”字形浅光区，可根据“一”字形浅光区的上边缘(或下边缘)进行读数，从而减少读数的难度，提高实验结果的精度；

在本实用新型中，所述光杠杆平面镜机构由载镜台11、支架12、钢丝13 和平面镜光杠杆14构成；钢丝的上端用上夹头固定在支架的上部，通过空洞穿过载镜台，下方悬挂金属砝15作为负重，平面镜光杠杆安装在载镜台上，并使得平面镜光杠杆的后支脚放置到固定金属丝的夹头上。所述平面镜光杠杆的三足由磁性材料制成，能够增加光杠杆与钢丝座之间的贴合度，确保反射镜能够更加准确及时地对钢丝长度的变化进行响应，并且镜子不会因为增减砝码而移动，导致反射角度改变，避免多次调整仪器导致实验繁琐。

工作原理：通过带有“一”字形透镜的套筒调节光路，然后使用固定有电池式激光器的手柄在有滑槽的套筒内滑动，调整激光光源到凸透镜的距离，确保被反射镜反射回来的带有“一”字形浅光区落在刻度尺上，可根据“一”字形浅光区的上边缘(或下边缘)在标尺上的位置进行读数。

传统杨氏模量实验仪通过光杠杆的移动放大钢丝的伸长量，并使用望远镜观察反光镜中标尺的读数，从而对钢丝的杨氏模量进行测定，但是由于该套实验装置需要用望远镜，学生对望远镜的调整不熟练，且视觉中的标尺图像不清晰，极易造成较大的读数误差。所以本发明采用小功率激光代替望远镜，通过激光光束的光来回运动，将带有刻线的光点打在标尺上，直接从标尺上读出钢丝的伸长量数值。

因为单一的激光光源较为发散，且通过反光镜反射在标尺上的光斑较大，不易准确读出数据，使测量出数据误差较大。所以本装置将带有一”字横线标注的透镜把光源发出的光斑通过透镜将原来较为发散的光斑转变为带有横线的光斑，将较大圆形光斑转变为细小线段，清楚的打在反光镜上，使横线线段标注清晰的反射到标尺上，使读数更准确。

通过使用可调节光源来回移动的套筒，调节激光器到透镜的之间距离，改变焦距，从而使标尺上的横线线段更加细小、清晰，使读数更加方便、准确，减小实验误差。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种新型激光反射式金属杨氏模量实验仪，其特征在于：包括光杠杆平面镜机构以及激光器标尺机构；

所述激光器标尺机构包括套筒、电池式激光器、刻度尺；所述刻度尺垂直固定在所述套筒的上部，所述套筒的内部滑动配合有所述电池式激光器，在所述套筒的前部设有插槽，插槽内插入有凸透镜，凸透镜的中部横向刻有“一”字型标线，用于读数时定位。

2.根据权利要求1所述的新型激光反射式金属杨氏模量实验仪，其特征在于：所述套筒的两侧设有滑槽，手柄穿过滑槽与内部的所述电池式激光器固定。

3.根据权利要求1所述的新型激光反射式金属杨氏模量实验仪，其特征在于：所述刻度尺为有机玻璃刻度尺，刻度尺的底部安装有LED灯。

4.根据权利要求1所述的新型激光反射式金属杨氏模量实验仪，其特征在于：所述套筒的底部与调节杆连接，所述调节杆的底部与底座连接。

5.根据权利要求1所述的新型激光反射式金属杨氏模量实验仪，其特征在于：所述光杠杆平面镜机构由载镜台、支架、钢丝和平面镜光杠杆构成；钢丝的上端用上夹头固定在支架的上部，通过空洞穿过载镜台，下方悬挂金属砝码作为负重，平面镜光杠杆安装在载镜台上，并使得平面镜光杠杆的后支脚放置到固定金属丝的夹头上。

6.根据权利要求5所述的新型激光反射式金属杨氏模量实验仪，其特征在于：所述平面镜光杠杆的三足有磁性，使其能够吸附到载镜台上。