专利名称：旋光现象演示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种教学演示装置，具体地说，涉及的是一种旋光现象演示装置。
背景技术：
旋光现象是偏振光的一个重要属性。然而，要想观察到这个现象，并且有很好的效 果，却不是很容易的。而且，光学的内容现在中学课本中涉及较少，这是一个很好的补充内 容的科普手段，能够提高学生学习物理的兴趣。单色平行线偏振光通过盛有糖溶液、带有平行平面窗口的玻璃管，透射出来的光 的振动面会以光线为轴转过一定的角度，这种现象叫光的旋光效应。能够产生旋光效应的 物质称为旋光物质，葡萄糖溶液就是一种典型的旋光物质。实验表明，单色线偏振光的振动 面转过的角度Ap与所经过的溶液的长度L、溶液的浓度C成正比，即式中a是与 波长有关的比例系数。由于a与波长有关，因此，对于不同波长的线偏振光，通过相同长度 的糖溶液后，光振动方向转过的角度不同。实验表明，波长越短的光转过的角度越大，物质 的旋光本领随波长变化的现象叫旋光色散。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的上述不足，提供一种旋光现象演示装置，能 够清楚的演示旋光现象，提高学生们学习物理的兴趣，以及培养他们进行科学观察的能力。为实现上述的目的，本发明所述的旋光现象演示装置，包括光源、起偏镜、第一光 阑、玻璃管、检偏镜、第二光阑、透镜以及观察屏。所述玻璃管两端封闭且装满糖溶液，所述 光源、起偏镜、第一光阑、玻璃管、检偏镜、第二光阑和透镜水平共轴设置，并且按照从前到 后的顺序依次排列，其中光源发出光线，经起偏镜和第一光阑后，平行的线偏振光进入玻 璃管后，从玻璃管端面出射的光变成一束平行光，再经检偏镜、第二光阑到达透镜，最后经 透镜成像到观察屏上。进一步的，所述起偏镜和检偏镜的透光方向放在相互正交的位置，两端封闭且装 满糖溶液的玻璃管放在起偏镜和检偏镜光路中，使玻璃管保持水平且与透镜、偏振片(即 起偏镜、检偏镜)和两个光阑的中心共轴，以使光线能沿着玻璃管的轴线通过。进一步的，所述第一光阑后设有滤光片，或者在所述第二光阑后设有滤光片。进一步的，为减少杂光对演示效果的影响，尽量缩短偏振片、光阑、滤色片与玻璃 管两端口的距离，移动透镜，使从玻璃管端面出射的光变成一束平行光。将观察屏放在距离 第二光阑约为lm远的地方，调节透镜与第二光阑之问的距离，使第二光阑在观察屏上成的 像最清晰。本发明中，旋转检偏镜的角度，观察屏幕上明暗变化情况。更换不同中心波长的单 色滤光片，观察糖溶液对各种不同波长的旋光本领。取下单色滤光片，旋转检偏镜观察屏幕 上色彩变化。当白色平行线偏振光通过糖溶液透射出来再经过偏振片(检偏镜)后，白光 就变成了彩色光，当检偏镜绕光轴旋转时，观察屏屏幕上的色彩也随着变化。偏振光通过糖溶液后，光振动方向转过的角度还与光通过糖溶液的距离有关。若将白光从盛有糖溶液的 玻璃管的一个端面射入，由于糖溶液中杂质的散射，在管的侧面就有可能看到“螺旋彩虹” 现象。本发明结构简单，使用方便，能够很好的演示旋光现象，提高学生的学习兴趣和理 解能力，增强他们的科学观察能力。
图1为本发明一实施例结构示意图。图中1为光源，2为起偏镜，3为第一光阑，4为玻璃管，5为检偏镜，6为第二光阑， 7为透镜，8为观察屏。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的解释，但是以下的内容不 用于限定本发明的保护范围。如图1所示，本实施例提供一种旋光现象演示装置，包括光源1、起偏镜2、第一光 阑3、玻璃管4、检偏镜5、第二光阑6、透镜7以及观察屏8。所述玻璃管4两端封闭且装满 糖溶液，所述光源1、起偏镜2、第一光阑3、玻璃管4、检偏镜5、第二光阑6和透镜7水平共 轴设置，并且按照从前到后的顺序依次排列，其中光源1发出光线，经起偏镜2和第一光阑 3后，平行的线偏振光进入玻璃管4后，从玻璃管4端面出射的光变成一束平行光，再经检偏 镜5、第二光阑6到达透镜7，最后经透镜7成像到观察屏8上。本实施例进行演示时，按照以下步骤进行1、溶液的旋光现象及旋光色散现象(1)先使起偏镜2和检偏镜5的透光方向放在相互正交的位置，然后将装满糖溶液 的玻璃管4放在光路中(两端封闭)，使玻璃管4保持水平且与透镜7、偏振片和光阑3、6 的中心共轴，以使光线能沿着玻璃管4的轴线通过。检偏镜5与第二光阑6后设有滤光片。 为减少杂光对演示效果的影响，尽量缩短检偏镜5、第二光阑6、滤光片与玻璃管4两端口的 距离，移动透镜7，使从玻璃管4端面出射的光变成一束平行光。将观察屏8放在距离第二 光阑6约为lm远的地方，调节透镜与第二光阑之间的距离，使第二光阑在观察屏幕上成的 像最清晰。(2)旋转检偏镜5的角度，观察屏幕上明暗变化情况。更换不同中心波长的单色滤 光片，观察糖溶液对各种不同波长的旋光本领。(3)取下单色滤光片，旋转P2观察屏幕上色彩变化。2、观察糖溶液的“螺旋彩虹”现象(功能拓展)(1)将配制好的未经过滤的糖溶液灌满玻璃管4，注意排出玻璃管4溶液中的气 泡。糖融化时一定会发生轻微的浑浊，不滤掉这些杂质，反而会促进光的色散，便于观察“螺 旋彩虹”现象。(2)调节透镜7的位置，使一束平行的线偏振光射入糖溶液的玻璃管4中，改变第 一光阑的孔径，使光束的宽度大约等于玻璃管4的宽度，这样才能观察到好的效果。(3)先用单色光照射玻璃管4，把滤光片放在第一光阑3的后面，玻璃管4中的糖溶液就现出带色的螺旋线。更换滤光片，螺旋线的螺距也随着改变。然后取下滤光片，以白 光照射玻璃管4，这时在玻璃管4的正侧面就会看到彩色的螺旋线，称为“螺旋彩虹”。旋转 起偏镜2，彩色的螺旋线也随著转动。若通过检偏镜5从玻璃管4侧面观察时，可以看到更 清晰的“螺旋彩虹”，转动检偏镜5，能够使“螺旋彩虹”看去好像在“拧入”和“拧出”。
由以上的实施例可以看出，当白色平行线偏振光通过糖溶液透射出来再经过偏振 片(检偏镜)后，白光就变成了彩色光，当检偏镜绕光轴旋转时，观察屏屏幕上的色彩也随 着变化。偏振光通过糖溶液后，光振动方向转过的角度还与光通过糖溶液的距离有关。若 将白光从盛有糖溶液的玻璃管的一个端面射入，由于糖溶液中杂质的散射，在管的侧面就 有可能看到“螺旋彩虹”现象。本发明结构简单，使用方便，能够很好的演示旋光现象，提高 学生的学习兴趣和理解能力，增强他们的科学观察能力。
权利要求
一种旋光现象演示装置，其特征在于包括光源、起偏镜、第一光阑、玻璃管、检偏镜、第二光阑、透镜以及观察屏；所述玻璃管两端封闭且装满糖溶液，所述光源、起偏镜、第一光阑、玻璃管、检偏镜、第二光阑和透镜水平共轴设置，并且按照从前到后的顺序依次排列，其中光源发出光线，经起偏镜和第一光阑后，平行的线偏振光进入玻璃管后，从玻璃管端面出射的光变成一束平行光，再经检偏镜、第二光阑到达透镜，最后经透镜成像到观察屏上。
2.根据权利要求1所述的旋光现象演示装置，其特征在于所述起偏镜和检偏镜的透 光方向放在相互正交的位置，两端封闭且装满糖溶液的玻璃管放在起偏镜和检偏镜光路 中，使玻璃管保持水平且与透镜、起偏镜、检偏镜和两个光阑的中心共轴，以使光线能沿着 玻璃管的轴线通过。
3.根据权利要求1所述的旋光现象演示装置，其特征在于所述第一光阑后设有滤光 片，或者在所述第二光阑后设有滤光片。
4.根据权利要求1所述的旋光现象演示装置，其特征在于所述偏振片、光阑、滤色片 与玻璃管两端口的距离尽量缩小，移动透镜，使从玻璃管端面出射的光变成一束平行光。
5.根据权利要求1所述的旋光现象演示装置，其特征在于将观察屏放在距离第二光 阑约为Im远的地方，调节透镜与第二光阑之问的距离，使第二光阑在观察屏上成的像最清 晰。
全文摘要
本发明公开一种旋光现象演示装置，包括光源、起偏镜、第一光阑、玻璃管、检偏镜、第二光阑、透镜以及观察屏；所述玻璃管两端封闭且装满糖溶液，所述光源、起偏镜、第一光阑、玻璃管、检偏镜、第二光阑和透镜水平共轴设置，并且按照从前到后的顺序依次排列，其中光源发出光线，经起偏镜和第一光阑后，平行的线偏振光进入玻璃管后，从玻璃管端面出射的光变成一束平行光，再经检偏镜、第二光阑到达透镜，最后经透镜成像到观察屏上。本发明结构简单，使用方便，能够很好的演示旋光现象，提高学生的学习兴趣和理解能力，增强他们的科学观察能力。
文档编号G09B23/22GK101853597SQ20101015958
公开日2010年10月6日 申请日期2010年4月27日 优先权日2010年4月27日
发明者归鼎 申请人:上海市莘格高级中学