專利名稱：一種雙折射實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種物理實(shí)驗(yàn)儀器，特別是光學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器。
在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中，將一束光入射到各向異性的晶體上(如冰洲石)，常會(huì)分解為兩束折射光，這就是雙折射現(xiàn)象。這兩束光當(dāng)中，有一束在晶體內(nèi)的傳播方向遵從折射定律，稱為尋常光，即o光；另一束光線在晶體內(nèi)行進(jìn)方向與折射定律不符，稱為非尋常光，即e光。o光和e光都是線偏振光。在這種各向異性的晶體中有一個(gè)固定的方向，當(dāng)沿著這個(gè)方向有入射光時(shí)并不產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，光在這個(gè)方向的傳播如同在各向同性介質(zhì)中傳播一樣，這個(gè)固定方向稱為該晶體的光軸，包含晶體光軸和光線的平面稱為晶體的主截面。
在以偏振光作為入射光時(shí)，由晶體產(chǎn)生的o光和e光的相對(duì)光強(qiáng)度將隨入射光的振動(dòng)面與光在晶體內(nèi)的主截面間的夾角而變。
在教學(xué)過程中，講授上述內(nèi)容常用冰洲石作為光入射的晶體，對(duì)光軸、雙折射及o光和e光相對(duì)強(qiáng)度的變化進(jìn)行觀察，但在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中并沒有專門的儀器，只能用模型或手持冰洲石進(jìn)行演示，不能清楚、準(zhǔn)確、生動(dòng)、具體地說明上述物理現(xiàn)象。
本實(shí)用新型的目的是提供一種專用的光學(xué)折射實(shí)驗(yàn)儀器，它能方便、準(zhǔn)確地將光軸、雙折射、折射光相對(duì)強(qiáng)度變化等現(xiàn)象演示出來。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種雙折射實(shí)驗(yàn)儀，其基本構(gòu)成在于它由光具基座、光源、屏幕及折射晶體支架所構(gòu)成，所述支架上安裝一可轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，軸承內(nèi)安放產(chǎn)生雙折射的晶體，折射晶體支架位于光源和屏幕之間，支架下部垂直座落于光具基座之上。
上述雙折射實(shí)驗(yàn)儀，所述晶體裝置兩塊，相應(yīng)的安裝軸承有兩套，每套軸承內(nèi)安放一塊晶體，所述晶體是冰洲石，兩套軸承之間有傳動(dòng)皮帶聯(lián)動(dòng)。
上述雙折射實(shí)驗(yàn)儀，所述晶體之一是將冰洲石的鈍隅頂角磨制成工作面，使該工作面垂直于鈍隅頂角的角平分線，該工作面與光具基座軸線垂直放置，另一塊晶體冰洲石的六個(gè)天然面均為工作面。
上述雙折射實(shí)驗(yàn)儀，所述折射晶體支架下部與光具基座為可移動(dòng)連接。
上述雙折射實(shí)驗(yàn)儀，所述具有六個(gè)天然工作面冰洲石的夾持軸承由一半環(huán)型支架支持，使軸承可沿水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，半環(huán)支架固定在折射晶體支架之上。
上述雙折射實(shí)驗(yàn)儀，所述光具基座上還可加裝偏振片，該偏振片位子光源與晶體支架之間。
上述雙折射實(shí)驗(yàn)儀，所述光具基座上還可加裝凸透鏡，該凸透鏡位于晶體支架與屏幕之間。
上述雙折射實(shí)驗(yàn)儀，所述光源是點(diǎn)光源。
由于采用上述結(jié)構(gòu)，通過本雙折射實(shí)驗(yàn)儀可以清楚地觀察到晶體的光軸；通過雙折射冰洲石可以清楚地觀察到o光和e光的光斑，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)雙折射冰洲石時(shí)，改變?nèi)肷涔庹駝?dòng)面與光在晶體內(nèi)的主截面的夾角，又可以清楚地看到o光和e光相對(duì)強(qiáng)度的有規(guī)律的變化。上述實(shí)驗(yàn)生動(dòng)、具體、清晰，使學(xué)生易于理解。除此之外，本實(shí)用新型還具有制作簡(jiǎn)單、成本低、效果好的優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述

圖1是本實(shí)用新型雙折射實(shí)驗(yàn)儀的整體結(jié)構(gòu)排列及光路示意圖；圖2是本實(shí)用新型的晶體支架的示意圖；圖3是圖2的右視圖；圖4是圖2的左視圖。
從圖1中可以看到作為本實(shí)用新型主要部分的折射晶體支架4，該支架上安裝有兩套滾動(dòng)軸承5、6，每套軸承中安放一塊冰洲石。一塊冰洲石用來演示光軸實(shí)驗(yàn)，稱為光軸冰軸石7，另一塊冰洲石用來演示雙折射實(shí)驗(yàn)，稱為雙折射冰洲石8。光軸冰洲石7是將一塊冰洲石所含三個(gè)鈍角面的頂角磨制成工作面，該工作面應(yīng)垂直于鈍隅頂角的角平分線。磨制時(shí)，可將匯于該頂角的三條棱邊磨去相等長(zhǎng)度，所得平面即為所求工作面。安裝時(shí)，應(yīng)將平面正對(duì)光源光軸使入射光垂直入射該平面。光軸冰洲石7所屬的軸承5的內(nèi)環(huán)9比外環(huán)10寬，在內(nèi)環(huán)寬于外環(huán)的部分，其下端與支架上橫梁固定，并在上、下各有一頂絲11、12。將光軸冰洲石7固定。在該軸承的外環(huán)10上有V型皮帶槽13。雙折射冰洲石8的軸承6外有一半環(huán)支架14，支架有頂絲15頂住軸承6外環(huán)兩側(cè)中心，使整個(gè)軸承6可沿水平軸前后轉(zhuǎn)動(dòng)。該軸承的內(nèi)環(huán)16也比外環(huán)17寬，超出的部分上有頂絲18將冰洲石固定，在另一側(cè)超出的部分上有V型皮帶槽19，用皮帶20可將光軸冰洲石軸承外環(huán)與雙折射冰洲石軸承內(nèi)環(huán)聯(lián)動(dòng)。雙折射冰洲石可在垂直軸，水平軸，前后縱軸三方向轉(zhuǎn)動(dòng)，因此可靈活調(diào)節(jié)冰洲石的方位，使其任意一個(gè)表面都能被選作工作面，接受光束并在任意入射角方向上的照射，從而驗(yàn)證冰洲石在各不方向上都有雙折射功能，以及觀察雙折射的o光和e光的光強(qiáng)度的變化規(guī)律。
在光軸實(shí)驗(yàn)中，移動(dòng)支架4，將光軸冰洲石7移到光具基座1的軸線位置，并使入射光束垂直入射工作面，在屏幕3上就會(huì)看到一個(gè)光斑，說明在此方向上入射光沒有產(chǎn)生折射，冰洲石的光軸就是此方向。
在雙折射實(shí)驗(yàn)中，移動(dòng)支架4，使雙折射冰洲石8移動(dòng)到光具基座2的軸線位置，任選一個(gè)平面的工作面，光束入射到冰洲石后產(chǎn)生雙折射，在屏幕3上產(chǎn)生兩個(gè)光斑，一個(gè)是o光，一個(gè)是e光。然后轉(zhuǎn)動(dòng)光軸冰洲石軸承外環(huán)10上的搖柄21，外環(huán)皮帶槽的皮帶20帶動(dòng)雙折射冰洲石軸承內(nèi)環(huán)16轉(zhuǎn)動(dòng)，雙折射冰洲石也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)在屏幕上就會(huì)看到一個(gè)光斑圍繞另一個(gè)光斑轉(zhuǎn)動(dòng)。
在觀察光強(qiáng)度變化的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在光源2和支架4之間要加上偏振片22，從光源2發(fā)出的白光經(jīng)過偏振片后變成線偏振光，線偏振光入射到冰洲石8后也會(huì)發(fā)生雙折射，但此時(shí)再轉(zhuǎn)動(dòng)冰洲石8會(huì)看到屏幕上的兩個(gè)光斑不但旋轉(zhuǎn)，而且每隔90度轉(zhuǎn)角，明、暗交替變化一次，生動(dòng)地演示出o光和e光的相對(duì)光強(qiáng)度將隨入射光的振動(dòng)面與光在晶體的主截面間的夾角而變化。
圖4中顯示，在光具基座1上還有凸透鏡23，它位于屏幕3與折射晶體支架4之間，其作用是將光斑放大，使觀看更清楚。
圖中所示光源2是點(diǎn)光源，該光源可采用激光束，或采用由透鏡組產(chǎn)生的平行光束，或采用小燈泡經(jīng)反射會(huì)聚后再經(jīng)小孔發(fā)發(fā)射出細(xì)光束。圖1所示光源采用的是小孔發(fā)射出的細(xì)光束，選擇燈泡時(shí)應(yīng)使光斑成為一光滑光點(diǎn)，不應(yīng)有燈絲形狀。
權(quán)利要求1.一種雙折射實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，它由光具基座、光源[2]屏幕[3]及折射晶體支架[4]構(gòu)成，所述支架上安裝一可轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，軸承內(nèi)安放產(chǎn)生雙折射的晶體，折射晶體支架位于光源和屏幕之間.支架下部垂直座落于光具基座[1]之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙折射實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述軸承有兩套，軸承[5]、軸承[6]，每套軸承內(nèi)分別安放晶體[7]、晶體[8]，所述晶體是冰洲石。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙折射實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述冰洲石[7]是將冰洲石的鈍隅頂角磨制成工作面，使該工作面垂直于鈍隅頂角的角平分線，該工作面與光具基座[1]軸線垂直放置，所述另一塊冰洲石[8]的六個(gè)天然面均為工作面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙折射實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述折射晶體支架[4]下部與光具基座[1]為可移動(dòng)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙折射實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述兩套軸承之間用傳動(dòng)皮帶[20]聯(lián)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙折射實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述具有六個(gè)天然工作面的冰洲石[8]的夾持軸承[6]由一半環(huán)型支架[14]支持，使軸承[6]可沿水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，半環(huán)支架固定在折射晶體支架之上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙折射實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述光具基座[1]上還可加裝偏振片[22]，該偏振片位于光源[2]與折射晶體支架[4]之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙折射實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述光具基座[1]上還可加裝凸透鏡[23]，該凸透鏡位于折射晶體支架[4]與屏幕[3]之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙折射實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述光源[2]是點(diǎn)光源。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種光學(xué)實(shí)驗(yàn)用雙折射實(shí)驗(yàn)儀,它由光具基座、光源、屏幕和折射晶體支架等構(gòu)成。支架上裝有軸承,軸承中安放產(chǎn)生折射的晶體冰洲石,調(diào)節(jié)冰洲石的方位,可進(jìn)行晶體光軸、雙折射及入射晶體光束強(qiáng)度變化規(guī)律等方面的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果生動(dòng)、具體、清晰、直觀。本實(shí)用新型還具有制作簡(jiǎn)單、成本低、效果好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N21/41GK2295214SQ9721731
公開日1998年10月21日 申請(qǐng)日期1997年5月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月10日
發(fā)明者胡成心, 劉鵬 申請(qǐng)人:胡成心