本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

研究透明材料的折射率、雙縫干涉、光柵衍射、單縫衍射、光的圓偏振和橢圓偏振、牛頓環(huán)觀測(cè)等厚干涉、馬呂斯定律、布儒斯特角、旋光等實(shí)驗(yàn)，基本涵蓋了物理光學(xué)中光的折射、干涉、衍射及偏振等大部分實(shí)驗(yàn)；這些實(shí)驗(yàn)在物理光學(xué)教學(xué)中占有很重要的地位，對(duì)于學(xué)生觀察光學(xué)現(xiàn)象以及掌握運(yùn)用光學(xué)知識(shí)非常重要。

目前，現(xiàn)有的大學(xué)物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)中，大部分是利用分光儀測(cè)量透明材料的折射率和光柵衍射；利用讀數(shù)顯微鏡觀察牛頓環(huán)的等厚干涉；利用光具座、光強(qiáng)測(cè)量?jī)x和起偏器共同完成光的圓偏振和橢圓偏振、單縫衍射、雙縫干涉等實(shí)驗(yàn)；利用旋光儀來測(cè)量旋光性溶液的旋光度?？梢?，在物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)進(jìn)行多個(gè)物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要利用多種獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)儀器才能實(shí)現(xiàn)，顯然，這一過程所需要使用的儀器繁多，且實(shí)施過程較為繁瑣；而且，學(xué)生需要多次課，花大量時(shí)間才能完成，由于實(shí)驗(yàn)條件缺乏或受實(shí)驗(yàn)時(shí)間限制，這不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在進(jìn)行多個(gè)物理光學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)所需要使用的儀器繁多，且實(shí)施過程較為繁瑣的問題。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種光學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)裝置，包括：

光源（1）、狹縫（2）、平行光管（3）、可拆卸的起偏器（4）、載物臺(tái)（5）、中心轉(zhuǎn)盤（6）、中心轉(zhuǎn)軸（7）、傳送帶（8）、角度編碼系統(tǒng)（9）、望遠(yuǎn)鏡（11）、電荷耦合器件CCD成像系統(tǒng)（14）、位移傳感器（15）、儀器底座（19）、望遠(yuǎn)鏡支架（20）；

其中，所述光源（1）設(shè)置在所述平行光管（3）的一端口，所述可拆卸的起偏器（4）設(shè)置在所述平行光管（3）的另一端口；所述角度編碼系統(tǒng)（9）通過所述傳送帶（8）與所述中心轉(zhuǎn)軸（7）配合轉(zhuǎn)動(dòng)；所述中心轉(zhuǎn)軸（7）通過所述望遠(yuǎn)鏡支架（20）與所述望遠(yuǎn)鏡（11）連接，并配合所述望遠(yuǎn)鏡（11）轉(zhuǎn)動(dòng)；所述CCD成像系統(tǒng)（14）和所述位移傳感器（15）均設(shè)置在所述望遠(yuǎn)鏡支架（20）上，且兩者位置均可調(diào)。

可選地，該實(shí)驗(yàn)裝置還包括：設(shè)置在所述望遠(yuǎn)鏡支架（20）上的絲桿（12），所述絲桿（12）上設(shè)置有可移動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡（11）和位移傳感器（15）；

所述CCD成像系統(tǒng)（14）設(shè)置在所述望遠(yuǎn)鏡（11）上。

可選地，所述絲桿（12）的一端設(shè)置有測(cè)微手輪（13），所述測(cè)微手輪（13）的旋轉(zhuǎn)能夠使得絲桿上的望遠(yuǎn)鏡（11）和位移傳感器（15）在水平方向同步移動(dòng)。

可選地，所述位移傳感器（15）用于測(cè)量望遠(yuǎn)鏡（11）的位移或測(cè)量光干涉條紋的寬度。

可選地，該實(shí)驗(yàn)裝置還包括：下位機(jī)系統(tǒng)（18）；其中，

所述下位機(jī)系統(tǒng)（18）通過導(dǎo)線（10）與角度編碼系統(tǒng)（9）連接，用于將接收到的所述角度編碼系統(tǒng)（9）傳輸來的信號(hào)轉(zhuǎn)換為角度值；

所述下位機(jī)系統(tǒng)（18）通過導(dǎo)線（16）與位移傳感器（15）連接，用于將接收到的所述位移傳感器（15）傳輸來的信號(hào)轉(zhuǎn)換為位移值；

所述下位機(jī)系統(tǒng)（18）通過導(dǎo)線（17）與CCD成像系統(tǒng)（14）連接，用于將接收到的所述CCD成像系統(tǒng)（14）傳輸來的信號(hào)轉(zhuǎn)換為光強(qiáng)值。

可選地，所述下位機(jī)系統(tǒng)（18）包含能夠顯示信息的顯示屏。

可選地，所述載物臺(tái)（5）上放置雙縫裝置或牛頓環(huán)裝置，以能夠觀察干涉現(xiàn)象并測(cè)量干涉條紋寬度。

可選地，所述載物臺(tái)（5）上放置三棱鏡裝置或光柵裝置，以能夠觀察并測(cè)量折射率、光柵常數(shù)、最小偏向角或衍射角。

可選地，所述平行光管（3）的出光口設(shè)置一可拆卸的起偏器（4），且在所述望遠(yuǎn)鏡（11）前端設(shè)置一檢偏器，以能夠觀察線偏振現(xiàn)象。

可選地，所述光源是具有多個(gè)波長(zhǎng)段的可調(diào)節(jié)激光器。

本發(fā)明有益效果如下：

本發(fā)明采用上述方案，可在該儀器上依次完成10多個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，簡(jiǎn)化了進(jìn)行多個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)所需的實(shí)驗(yàn)儀器；遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度可以由角度編碼器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，也可以旋轉(zhuǎn)測(cè)微手輪通過絲杠在水平方向左右移動(dòng)，其位移量可通過位移傳感器實(shí)現(xiàn)測(cè)量，大大擴(kuò)展了望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的使用范圍，既可以測(cè)量角度，又可以測(cè)量位移。測(cè)量角度、測(cè)量距離、測(cè)量光強(qiáng)都是通過傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象清晰容易觀察，儀器操作簡(jiǎn)單方便，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)傳感器很有幫助，豐富和拓展了學(xué)生所學(xué)知識(shí)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種光學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中各部件的含義：光源（1）、狹縫（2）、平行光管（3）、可拆卸的起偏器（4）、載物臺(tái)（5）、中心轉(zhuǎn)盤（6）、中心轉(zhuǎn)軸（7）、傳送帶（8）、角度編碼系統(tǒng)（9）、導(dǎo)線（10）、望遠(yuǎn)鏡（11）、絲桿（12）、測(cè)微手輪（13）、電荷耦合器件CCD成像系統(tǒng)（14）、位移傳感器（15）、導(dǎo)線（16）、導(dǎo)線（17）、下位機(jī)系統(tǒng)（18）、儀器底座（19）、望遠(yuǎn)鏡支架（20）。

具體實(shí)施方式

下面通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所涉及的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述，本發(fā)明包括但并不限于以下實(shí)施例。

如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種光學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該實(shí)驗(yàn)裝置主要包括：光源（1）、狹縫（2）、平行光管（3）、可拆卸的起偏器（4）、載物臺(tái)（5）、中心轉(zhuǎn)盤（6）、中心轉(zhuǎn)軸（7）、傳送帶（8）、角度編碼系統(tǒng)（9）、望遠(yuǎn)鏡（11）、電荷耦合器件CCD成像系統(tǒng)（14）、位移傳感器（15）、儀器底座（19）、望遠(yuǎn)鏡支架（20）；

其中，所述光源（1）設(shè)置在所述平行光管（3）的一端口，所述可拆卸的起偏器（4）設(shè)置在所述平行光管（3）的另一端口；所述角度編碼系統(tǒng)（9）通過所述傳送帶（8）與所述中心轉(zhuǎn)軸（7）配合轉(zhuǎn)動(dòng)；所述中心轉(zhuǎn)軸（7）通過所述望遠(yuǎn)鏡支架（20）與所述望遠(yuǎn)鏡（11）連接，并配合所述望遠(yuǎn)鏡（11）轉(zhuǎn)動(dòng)；所述CCD成像系統(tǒng)（14）和所述位移傳感器（15）均設(shè)置在所述望遠(yuǎn)鏡支架（20）上，且兩者位置均可調(diào)。

可選地，參照?qǐng)D1所示，該實(shí)驗(yàn)裝置還包括：設(shè)置在所述望遠(yuǎn)鏡支架（20）上的絲桿（12），所述絲桿（12）上設(shè)置有可移動(dòng)的望遠(yuǎn)鏡（11）和位移傳感器（15）；所述CCD成像系統(tǒng)（14）設(shè)置在所述望遠(yuǎn)鏡（11）上。

進(jìn)一步，所述絲桿（12）的一端設(shè)置有測(cè)微手輪（13），所述測(cè)微手輪（13）的旋轉(zhuǎn)能夠使得絲桿上的望遠(yuǎn)鏡（11）和位移傳感器（15）在水平方向同步移動(dòng)。

基于上述的結(jié)構(gòu)，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡（11）和位移傳感器（15）隨著測(cè)微手輪（13）的旋轉(zhuǎn)在水平方向上同步移動(dòng)時(shí)，所述位移傳感器（15）可用于測(cè)量望遠(yuǎn)鏡（11）的位移或測(cè)量光干涉條紋的寬度。

進(jìn)一步，本申請(qǐng)中的實(shí)驗(yàn)裝置還包括：下位機(jī)系統(tǒng)（18）；其中，參照?qǐng)D1所示，所述下位機(jī)系統(tǒng)（18）通過導(dǎo)線（10）與角度編碼系統(tǒng)（9）連接，用于將接收到的所述角度編碼系統(tǒng)（9）傳輸來的信號(hào)轉(zhuǎn)換為角度值；所述下位機(jī)系統(tǒng)（18）通過導(dǎo)線（16）與位移傳感器（15）連接，用于將接收到的所述位移傳感器（15）傳輸來的信號(hào)轉(zhuǎn)換為位移值；所述下位機(jī)系統(tǒng)（18）通過導(dǎo)線（17）與CCD成像系統(tǒng)（14）連接，用于將接收到的所述CCD成像系統(tǒng)（14）傳輸來的信號(hào)轉(zhuǎn)換為光強(qiáng)值。

此外，所述下位機(jī)系統(tǒng)（18）還包含能夠顯示信息的顯示屏，用以對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行展示。

其實(shí)，在具體的實(shí)驗(yàn)過程中，所述載物臺(tái)（5）上可放置雙縫裝置或牛頓環(huán)裝置，以能夠觀察干涉現(xiàn)象并測(cè)量干涉條紋寬度。

另外，所述載物臺(tái)（5）上還可以放置三棱鏡裝置或光柵裝置，以能夠觀察并測(cè)量折射率、光柵常數(shù)、最小偏向角或衍射角。

或者，基于上面的任一種放置策略，所述平行光管（3）的出光口設(shè)置一可拆卸的起偏器（4），且在所述望遠(yuǎn)鏡（11）前端設(shè)置一檢偏器，以能夠觀察線偏振現(xiàn)象下的干涉現(xiàn)象或折射現(xiàn)象或者衍射現(xiàn)象。

在本發(fā)明中，所述光源是具有多個(gè)波長(zhǎng)段的可調(diào)節(jié)激光器。

下面通過幾個(gè)具體的實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)所涉及的綜合實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行簡(jiǎn)單說明。

實(shí)施例一

測(cè)量雙縫干涉、用牛頓環(huán)觀察等厚干涉現(xiàn)象這2個(gè)實(shí)驗(yàn)，如圖1所示，平行光管（3）固定在儀器底座（19）上，雙縫裝置或牛頓環(huán)裝置放在載物臺(tái)（5）中央，光源（1）發(fā)出的光通過平行光管（3）照射到雙縫裝置或牛頓環(huán)裝置后，可以形成相應(yīng)的光干涉現(xiàn)象，分別為雙縫干涉、等厚干涉；此現(xiàn)象進(jìn)一步還可以通過CCD成像系統(tǒng)（14）觀察到明暗相間的條紋，望遠(yuǎn)鏡支架（20）與中心轉(zhuǎn)軸（7）固定不動(dòng)，而轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微手輪（13），使望遠(yuǎn)鏡（11）和CCD成像系統(tǒng)（14）在絲桿（12）上水平移動(dòng)，用位移傳感器（15）測(cè)量對(duì)應(yīng)的光干涉條紋的寬度，并傳輸給下位機(jī)系統(tǒng)（18）進(jìn)行處理，待處理完畢之后將其寬度值顯示；已知測(cè)量的距離，即可根據(jù)對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)給定的光干涉的條件，完成對(duì)不同光波長(zhǎng)，曲率半徑的測(cè)量要求。

實(shí)施例二

對(duì)于測(cè)量玻璃棱鏡的折射率、光柵常數(shù)這2個(gè)實(shí)驗(yàn)，將三棱鏡、光柵放在載物臺(tái)（5）中央，光源（1）發(fā)出的光通過平行光管（3）照射到三棱鏡、光柵后，可以形成相應(yīng)的光學(xué)現(xiàn)象，固定望遠(yuǎn)鏡（11）的水平位置，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡支架（20），使望遠(yuǎn)鏡（11）和CCD成像系統(tǒng)（14）同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，可以觀察對(duì)應(yīng)的光學(xué)現(xiàn)象，通過角度編碼系統(tǒng)（9）測(cè)量望遠(yuǎn)鏡（11）帶動(dòng)中心轉(zhuǎn)軸（7）旋轉(zhuǎn)的角度，并傳輸給下位機(jī)系統(tǒng)（18）進(jìn)行處理，待處理完畢之后顯示；后續(xù)即可以測(cè)量最小偏向角和衍射角，即可完成對(duì)于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)測(cè)量要求。

實(shí)施例三

對(duì)于單縫衍射、馬呂斯定律、布儒斯特角、旋光度、圓偏振和橢圓偏振這6個(gè)實(shí)驗(yàn)，需要在平行光管（3）的出光口安裝一個(gè)可拆卸的起偏器（4），可拆卸的起偏器（4）可把對(duì)應(yīng)的光源（1）變?yōu)榫€偏振光，照射到單縫、旋光溶液等實(shí)驗(yàn)裝置上，在望遠(yuǎn)鏡（11）前端安裝帶有角度盤的檢偏器，旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡（11）和CCD成像系統(tǒng)（14）可以觀察對(duì)應(yīng)的光學(xué)現(xiàn)象，角度編碼系統(tǒng)（9）把需要測(cè)量的角度測(cè)出，CCD成像系統(tǒng)（14）把對(duì)應(yīng)要檢測(cè)的光強(qiáng)度值測(cè)量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，即可完成對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的驗(yàn)證。

本發(fā)明采用上述方案，可在該儀器上依次完成10多個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而且學(xué)生還可以自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，覆蓋了基礎(chǔ)光學(xué)實(shí)驗(yàn)的所有項(xiàng)目，對(duì)學(xué)生掌握和運(yùn)用光學(xué)知識(shí)有極大的提高，且將所有的光學(xué)實(shí)驗(yàn)所需要的實(shí)驗(yàn)條件綜合在1臺(tái)儀器上，為實(shí)驗(yàn)室節(jié)省了場(chǎng)地空間，為學(xué)生節(jié)省了學(xué)習(xí)時(shí)間；最為關(guān)鍵的是簡(jiǎn)化了進(jìn)行多個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)所需的實(shí)驗(yàn)儀器。

望遠(yuǎn)鏡繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度可以由角度編碼器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，也可以旋轉(zhuǎn)測(cè)微手輪通過絲杠在水平方向左右移動(dòng)，其位移量可通過位移傳感器實(shí)現(xiàn)測(cè)量，大大擴(kuò)展了望遠(yuǎn)鏡的使用范圍，既可以測(cè)量角度，又可以測(cè)量位移。

測(cè)量角度、測(cè)量距離、測(cè)量光強(qiáng)都是通過傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象清晰容易觀察，儀器操作簡(jiǎn)單方便，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)傳感器很有幫助，豐富和拓展了學(xué)生所學(xué)知識(shí)。

盡管已描述了本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例做出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本申請(qǐng)范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本申請(qǐng)的精神和范圍。這樣，倘若本申請(qǐng)的這些修改和變型屬于本申請(qǐng)權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本申請(qǐng)也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。