CN2684143Y - 二光点式光杠杆微小长度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种二光点式光杠杆微小长度测量装置，它含有T形支架，在T形支架的下部是呈三角形分部的三个尖足支腿，其特征是在T形支架的横梁上对称装有二个激光笔，调节二个激光笔角度的开关装在T形支架的竖梁上。具有结构简单、成本低、使用方便、准确度较高的优点。

Description

二光点式光杠杆微小长度测量装置

技术领域

本实用新型属于测量物体微小长度变化量的测量装置，尤其适用于教学中学生作实验用。

背景技术

在普通物理力学实验中，经常会采用光杠杆望远镜尺组去测量物体微小长度的变化量。例如在拉伸法测量金属丝的杨氏模量实验和测量金属棒的线胀系数实验中就用到它们。然而，光杠杆望远镜尺组的成套设备价格昂贵(近千元)，一般人若想用它来进行实验比较困难。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、成本低的测量装置。

本实用新型的技术方案如下：一种二光点式光杠杆微小长度测量装置，它含有T形支架，在T形支架的下部是呈三角形分布的三个尖足支腿，其特征是在T形支架的横梁上对称装有二个激光笔，调节二个激光笔角度的开关装在T形支架的竖梁上，两只激光笔前端在水平方向向内呈微小夹角。

本发明的积极效果是：结构简单，使用方便，成本低，测量精度较高。

附图说明：

下面结合附图及实施例对本实用新型进一步详细描述。

图1是本实用新型结构示意图；

图2，图3，图4是本实用新型测量原理图。

图中：1、2激光笔；3、4、5支腿；6支架；7、调节开关。

具体实施方式：

参照图1。本实用新型包括T形支架(6)，T形支架(6)的下面是三个呈三角形布置的夹足支腿(3)、(4)、(5)，两个激光笔(1)、(2)分别在同一水平面上装在T形支架的横梁上，前端向内呈一微小角度。在支架上的竖梁上装有可调节两个激光笔角度的调节开关(7)。

其工作原理及操作方法是：

参照图2、图3、图4

二光点式光杠杆装置工作时，两只激光笔(1)和(2)分别射出两束光线，在距离前尖足一定距离的D处的白墙上形成两个红色光点A₀、B₀。设它们距离水平地面的高度分别为a₀和b₀两光点中间竖直放置一标尺S₀。

测量原理

如果这时二光点式杠杆的后尖足支腿(3)在竖直方向上被降低一微小高度δ，它将以两个前尖足(4)、(5)的连线为轴转动θ角，因此角较小，故有

式1：

$\mathrm{\θ}\≈\frac{\mathrm{\δ}}{d}$

式中d为尖足(3)到(4)、(5)联线的垂直距离，同时，两光束随着支架也转动θ角，于是两光点竖直向上移动至A₁、B₁。设此时两光点距离水平地面的高度分别为a₁、b₁，则有

$\mathrm{\θ}\≈\frac{a_1-a_0}{D}=\frac{b_1-b_0}{D}$

由上式可知，两光点在此过程中移动的距离相等，即有

            |A₀A₁|＝|B₀B₁|

事实上，参照图3 A₀A₁B₁B₀构成了一个平行四边形，设A₀、B₀的连线与标尺相交于刻度X₀，A₁B₁的连线与标尺相交于刻度X₁，则有

            X₁＝X₀＝a₁-a₀＝b₁-b₀

所以

$\mathrm{\θ}\≈\frac{X_1-X_0}{D}$

又由式1则有

$\frac{X_1-X_0}{D}=\frac{\mathrm{\δ}}{d}$

故可得支腿(3)下降的高度

式2： $\mathrm{\δ}=\frac{D}{d}(X_1-X_0)$

从中要见它的放大倍数为

$\mathrm{\β}=\frac{X_1-X_0}{\mathrm{\δ}}=\frac{D}{d}$

根据上面的分析，我们可以用一长直尺联结某一时候的两个光点的中心，分别记下前后两次与墙上标尺相交处的刻度X₀、X₁，通过上面的式2，便可求出后尖足(3)变化的高度，进而求出所测物体的长度的变化量。

需要指出的是，采用两个光点而不是一个光点去测量，是因为实验精确性的需要，市售的激光笔所发射出光束并不是严格意义上的平行光，它仍有很大程度的发散，距离光屏越远，在光屏上形成的光斑越大，当距离为10米时，光斑的直径可达成1厘米。这样，我们就很难确定光斑的中心难以确定，但是它们大概的中心的连线与标尺的交点却比较精确地集中在一点附近。这样，实验的精确性就可大大提高了。

在实验中，如果我们适当加大二光点式光杠杆与墙面之间的距离D，并通过调节两激光笔之间的夹角，适当增加两光点之间的距离，实验的精确性可进一步提高。

Claims (2)

1、一种二光点式光杠杆微小长度测量装置，它含有T形支架，在T形支架的下部是呈三角形分布的三个尖足支腿，其特征是在T形支架的横梁上对称装有二个激光笔，调节二个激光笔角度的开关装在T形支架的竖梁上。

2、根据权利要求1所述的一种二光点式光杠杆微小长度测量装置，其特征是两只激光笔前端在水平方向向内呈微小夹角。