本實(shí)用新型涉及一種大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)裝置，具體是涉及一種測(cè)量夫瑯和費(fèi)單縫衍射光強(qiáng)分布的實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

光的衍射是指光波在傳播過程中遇到障礙物時(shí)，當(dāng)障礙物(小孔、狹縫、毛發(fā)、細(xì)針等)的線度與光的波長(zhǎng)相差不多時(shí)，所發(fā)生的偏離直線傳播的現(xiàn)象，即光可繞過障礙物，傳播到障礙物的幾何陰影區(qū)域中，并在障礙物后的觀察屏上呈現(xiàn)出光強(qiáng)的不均勻分布，稱為衍射圖樣。光的衍射現(xiàn)象是光的波動(dòng)性的一種表現(xiàn)。光的衍射現(xiàn)象是格里麥耳地發(fā)現(xiàn)的，他用太陽(yáng)光照射小孔和單縫時(shí)觀察到衍射現(xiàn)象。光波衍射的定量分析是由菲涅耳完成的，在此基礎(chǔ)上夫瑯和費(fèi)研究了平行光的衍射，并推導(dǎo)出由衍射圖樣求波長(zhǎng)的關(guān)系式，因此平行光衍射又稱為夫瑯和費(fèi)衍射。

光的衍射現(xiàn)象是光波動(dòng)性的一個(gè)重要標(biāo)志，也是光波在傳播過程中的重要屬性之一。光的衍射在近代科學(xué)技術(shù)中獲得了極其重要的應(yīng)用，認(rèn)識(shí)光的衍射規(guī)律有助于理解和掌握諸如X射線晶體結(jié)構(gòu)分析、全息照相及光信息處理等現(xiàn)代光學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)。測(cè)量夫瑯和費(fèi)單縫衍射光強(qiáng)分布是目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中一個(gè)常見的項(xiàng)目，該實(shí)驗(yàn)不僅有助于加深學(xué)生對(duì)光的波動(dòng)特性的理解，也有助于進(jìn)一步學(xué)習(xí)現(xiàn)代光學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)(如光學(xué)儀器的設(shè)計(jì)、光譜學(xué)的測(cè)量與分析及晶體結(jié)構(gòu)分析等)。

目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中測(cè)量夫瑯和費(fèi)單縫衍射光強(qiáng)分布的實(shí)驗(yàn)裝置主要存在以下不足：

其一，一般采用絲桿螺旋裝置改變硅光電池在衍射圖樣中的位置，定位精度不高，讀數(shù)不方便，而且容易產(chǎn)生空程誤差，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

其二，采用絲桿螺旋裝置，操作過程比較繁瑣，而且實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)絲桿容易滑絲。

其三，采用硅光電池測(cè)量光強(qiáng)，線性不好，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本實(shí)用新型提出一種測(cè)量夫瑯和費(fèi)單縫衍射光強(qiáng)分布的實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置采用帶位移傳感器的直線電機(jī)代替絲桿螺旋裝置改變光強(qiáng)傳感器在衍射圖樣中的位置，定位精度高，讀數(shù)方便，還可以避免產(chǎn)生空程誤差，不需要反復(fù)搖動(dòng)絲桿，因此不會(huì)出現(xiàn)滑絲問題，操作過程簡(jiǎn)單。采用光強(qiáng)傳感器代替硅光電池測(cè)量光強(qiáng)，測(cè)量精度高。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：在光學(xué)平臺(tái)上設(shè)置激光器、準(zhǔn)直系統(tǒng)、寬度可調(diào)的單縫裝置、衍射條紋觀察屏、安裝有光強(qiáng)傳感器及位移傳感器的直線電機(jī)及導(dǎo)軌，直線電機(jī)、光強(qiáng)傳感器及位移傳感器分別通過接口與控制器相連。直線電機(jī)在控制器的控制下帶動(dòng)光強(qiáng)傳感器及位移傳感器沿著導(dǎo)軌移動(dòng)，位移傳感器用來檢測(cè)光強(qiáng)傳感器在直線電機(jī)導(dǎo)軌上的位置，通過控制器上的光強(qiáng)傳感器位移調(diào)節(jié)旋鈕可以設(shè)定光強(qiáng)傳感器在導(dǎo)軌上的位置，并可通過控制器上的光強(qiáng)傳感器位移顯示屏顯示出來，光強(qiáng)傳感器用來檢測(cè)其所在位置處的光強(qiáng)，可通過控制器上的光強(qiáng)顯示屏顯示出來。實(shí)驗(yàn)時(shí)激光器發(fā)出激光束，經(jīng)準(zhǔn)直系統(tǒng)(如倒置的望遠(yuǎn)鏡)擴(kuò)束成平行光束，投射到寬度可調(diào)的單縫裝置上，并在單縫裝置后比較遠(yuǎn)的地方放上衍射條紋觀察屏，這樣所觀察到的衍射圖樣就可以認(rèn)為是夫瑯和費(fèi)單縫衍射條紋。測(cè)量時(shí)去除衍射條紋觀察屏，使光強(qiáng)傳感器直接置于衍射圖樣中，通過控制器上的光強(qiáng)傳感器位移調(diào)節(jié)旋鈕設(shè)定光強(qiáng)傳感器在導(dǎo)軌上的位置，由控制器通過控制直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)光強(qiáng)傳感器移動(dòng)至設(shè)定位置處，由光強(qiáng)傳感器檢測(cè)其所在位置處的光強(qiáng)。依次改變光強(qiáng)傳感器在導(dǎo)軌即衍射圖樣中的位置，測(cè)出對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)，就可繪制出夫瑯和費(fèi)單縫衍射光強(qiáng)分布曲線。

本實(shí)用新型的有益效果是，該裝置采用帶位移傳感器的直線電機(jī)改變光強(qiáng)傳感器在衍射圖樣中的位置，定位精度高，讀數(shù)方便準(zhǔn)確，還可以避免產(chǎn)生空程誤差，不會(huì)出現(xiàn)滑絲問題，操作過程簡(jiǎn)單。采用光強(qiáng)傳感器測(cè)量光強(qiáng)，測(cè)量精度高。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

附圖是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中1.激光器，2.激光器電源，3.準(zhǔn)直系統(tǒng)，4.寬度可調(diào)的單縫裝置，5.衍射條紋觀察屏，6.直線電機(jī)導(dǎo)軌，7.直線電機(jī)，8.光強(qiáng)傳感器，9.位移傳感器，10.光強(qiáng)傳感器位移顯示屏，11.光強(qiáng)傳感器位移調(diào)節(jié)旋鈕，12.光強(qiáng)顯示屏，13.測(cè)量啟動(dòng)按鍵，14.電源開關(guān)按鍵，15.控制器。

具體實(shí)施方式

圖中，在光學(xué)平臺(tái)上設(shè)置激光器1、準(zhǔn)直系統(tǒng)3、寬度可調(diào)的單縫裝置4、衍射條紋觀察屏5、安裝有光強(qiáng)傳感器8及位移傳感器9的直線電機(jī)7及直線電機(jī)導(dǎo)軌6，激光器1與激光器電源2相連，直線電機(jī)7、光強(qiáng)傳感器8及位移傳感器9分別通過接口與控制器15相連。直線電機(jī)7在控制器15的控制下帶動(dòng)光強(qiáng)傳感器8及位移傳感器9沿著直線電機(jī)導(dǎo)軌6移動(dòng)，位移傳感器9用來檢測(cè)光強(qiáng)傳感器8在直線電機(jī)導(dǎo)軌6上的位置，通過控制器15上的光強(qiáng)傳感器位移調(diào)節(jié)旋鈕11可以設(shè)定光強(qiáng)傳感器8在導(dǎo)軌上的位置，并可通過控制器15上的光強(qiáng)傳感器位移顯示屏10顯示出來，光強(qiáng)傳感器8用來檢測(cè)其所在位置處的光強(qiáng)，可通過控制器15上的光強(qiáng)顯示屏12顯示出來。

具體實(shí)驗(yàn)操作步驟為：

(1)將激光器1高度調(diào)節(jié)合適，使激光能水平出射，打開激光器電源2，調(diào)節(jié)其工作電流合適，激光器1發(fā)出激光束，經(jīng)準(zhǔn)直系統(tǒng)3擴(kuò)束成平行光束，投射到寬度可調(diào)的單縫裝置4上，在寬度可調(diào)的單縫裝置4后比較遠(yuǎn)的地方放上衍射條紋觀察屏5，這樣所觀察到的衍射圖樣就可以認(rèn)為是夫瑯和費(fèi)單縫衍射條紋。

(2)將單縫調(diào)節(jié)豎直，寬度調(diào)節(jié)合適，使激光束垂直照射在單縫上，觀察衍射條紋的分布情況，再改變寬度可調(diào)的單縫裝置4與衍射條紋觀察屏5之間的距離，觀察衍射條紋的分布(疏密)與屏距變化的關(guān)系。然后調(diào)節(jié)一個(gè)適當(dāng)?shù)钠辆啵怪醒朊骷y兩側(cè)有6～8級(jí)衍射條紋。最后保持寬度可調(diào)的單縫裝置4位置不變，僅轉(zhuǎn)動(dòng)單縫面，當(dāng)觀察到的衍射條紋數(shù)(單位長(zhǎng)度上的條紋數(shù))最多時(shí)，激光束與單縫面嚴(yán)格垂直。

(3)測(cè)量時(shí)去除衍射條紋觀察屏5，使光強(qiáng)傳感器8直接置于衍射圖樣中，通過控制器15上的光強(qiáng)傳感器位移調(diào)節(jié)旋鈕11及光強(qiáng)傳感器位移顯示屏10設(shè)定光強(qiáng)傳感器8在直線電機(jī)導(dǎo)軌6上的位置，按下測(cè)量啟動(dòng)按鍵13，由控制器15通過控制直線電機(jī)7運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)光強(qiáng)傳感器8移動(dòng)至設(shè)定位置處，由光強(qiáng)傳感器8檢測(cè)其所在位置處的光強(qiáng)，并通過控制器15上的光強(qiáng)顯示屏12顯示出來。依次改變光強(qiáng)傳感器8在衍射圖樣中的位置，測(cè)出對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)，就可繪制出夫瑯和費(fèi)單縫衍射光強(qiáng)分布曲線。

以上對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了闡述，但是本實(shí)用新型所介紹的實(shí)施例并沒有限制的意圖，在不背離本實(shí)用新型主旨的范圍內(nèi)，本實(shí)用新型可有多種變化和修改。