便携式等厚干涉教学演示仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及物理实验仪器领域，具体的说是一种携带方便、操作简便、成本低廉、观测效果好、适用范围广、便于教学演示的便携式等厚干涉教学演示仪。
【背景技术】
[0002]薄膜干涉分为两种一种叫等倾干涉，另一种称做等厚干涉。等厚干涉是由平行光入射到厚度变化均匀、折射率均匀的薄膜上、下表面而形成的干涉条纹。薄膜厚度相同的地方形成同条干涉条纹，故称等厚干涉。
[0003]牛顿环和楔形平板干涉都属等厚干涉。其在生产生活实践中有很大的作用，例如测量光波波长、精确地测量微小物体的长度、厚度以及角度、检测工件表面的光洁度和平整度及机械零件的内应力分布等多种应用。由此可知等厚干涉在大学光学课程中占有重要的地位，学习理论知识的同时让同学们更好的理解等厚干涉现象具有重要的意义。
[0004]牛顿环装置通常是由光学玻璃制成的一个平面和一个曲率半径较大的球面组成，在两个表面之间形成一劈尖状空气薄层。以凸面为例，当单色光垂直入射时，入射光在空气薄层的上下表面依次发生反射，在透镜表面相遇就会发生干涉现象。空气膜厚度相同的地方干涉条纹相同，这种干涉称为等厚干涉。该干涉条纹是以接触点为中心的一系列明暗相间的同心圆环，称为牛顿环。
[0005]目前实验室所用等厚干涉仪器主要由读数显微镜和牛顿环装置组成，目前大多数学校的实验方法是通过读数显微镜观察牛顿环现象，学生在显微镜中观察，记录视野中的条纹数，然后读取等厚干涉实验仪上标尺的读数，再对读数进行手抄，所提交的实验报告都是以手抄的实验数据为基础的。传统等厚干涉仪器不仅观察体积庞大，实验准备时间长，且观察起来相当困难，极容易产生错误。
【发明内容】
[0006]本实用新型旨在提供一种携带方便、操作简便、成本低廉、观测效果好、携带方便、适用范围广、便于教学演示的便携式等厚干涉教学演示仪。
[0007]为了达到上述目的，本实用新型提供了以下技术方案:
[0008]一种便携式等厚干涉教学演示仪，包括方形定位板、点光源、牛顿环装置、漫反射板、凸透镜和图像传感器，其特征在于定位板设有阵列分布的定位孔，漫反射板经支杆与定位板相连接，漫反射板左右两侧分别设有与漫反射板夹角相同的光轴，一个光轴上依次设有第一凸透镜和点光源，另一个光轴上依次设有牛顿环装置、第二凸透镜和图像传感器，图像传感器经数据线与PC相连接，方形定位板、点光源、牛顿环装置、漫反射板、凸透镜和图像传感器均可通过定位孔进行位置和距离的调节。点光源经过漫反射板反射得到光强较弱，且排除了平面镜所成虚像的干扰，便于牛顿环的观察，可以通过微调凸透镜三的角度来观察牛顿环，可以得到清晰的像从而完成等厚干涉实验。
[0009]本实用新型所述牛顿环装置处于第二凸透镜两倍焦距和一倍焦距之间且图像传感器位于第二凸透镜两倍焦距以外，或者牛顿环装置处于第二凸透镜一倍焦距以内，以实现放大效果。
[0010]本实用新型整体质量轻便，可随身携带演示，占用空间小。本实用新型所用的光学元件全为可拆装元件，组装方便，可快速进行实验，同时具有非常明显的现象，便于在教学中演示等厚干涉现象和物理知识的普及。同时由于没有使用光学显微镜，平型激光束等成本高的光学器材，仅使用成本低的普通光学元件完成实验，对于其他等厚干涉仪器有更强的市场竞争力。除此之外，本实用新型设有小型的定位板，可以进行除等厚干涉以外的很多光学实验，例:凸、凹透镜成像演示，焦距测量等，使用范围广。本实用新型具有携带方便、操作简便、成本低廉、观测效果好、适用范围广、便于教学演示等优点。
【附图说明】
[0011]图1是牛顿环装置的原理图。
[0012]图2是牛顿环干涉图样。
[0013]图3是本实用新型的立体结构示意图。
[0014]图4是本实用新型的流程图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本实用新型进一步说明:
[0016]一种便携式等厚干涉教学演示仪，包括方形定位板1、点光源5、牛顿环装置2、漫反射板7、凸透镜和图像传感器9，牛顿环装置2由平面玻璃板3和凸面向下且大曲率半径的第三凸透镜4组成，其特征在于定位板I设有阵列分布的定位孔11，漫反射板7经支杆与定位板I相连接，漫反射板7左右两侧分别设有与漫反射板7夹角相同的光轴，一个光轴上依次设有第一凸透镜6和点光源5，另一个光轴上依次设有牛顿环装置2、第二凸透镜8和图像传感器9，图像传感器9经数据线与PC 10相连接，装置中的点光源5和第一凸透镜6也可以直接用平行光取代，方形定位板1、点光源5、牛顿环装置2、漫反射板7、凸透镜和图像传感器9均可通过定位孔11进行位置、角度和距离的调节。当点光源5经过漫反射板7反射得到光线较强时，可以通过微调凸透镜三的角度来观察牛顿环，可以得到清晰的像从而完成等厚干涉实验。
[0017]本实用新型所述牛顿环装置2处于第二凸透镜8两倍焦距和一倍焦距之间且图像传感器9位于第二凸透镜8两倍焦距以外，或者牛顿环装置2处于第二凸透镜8 一倍焦距以内，以实现放大效果。
[0018]本实用新型整体质量轻便，可随身携带演示，占用空间小。本实用新型所用的光学元件全为可拆装元件，组装方便，可快速进行实验，同时具有非常明显的现象，便于在教学中演示等厚干涉现象和物理知识的普及。同时由于没有使用光学显微镜，平型激光束等成本高的光学器材，仅使用成本低的普通光学元件完成实验，对于其他等厚干涉仪器有更强的市场竞争力。除此之外，本实用新型设有小型的定位板，可以进行除等厚干涉以外的很多光学实验，例:凸、凹透镜成像演示，焦距测量等，使用范围广。本实用新型具有携带方便、操作简便、成本低廉、观测效果好、携带方便、适用范围广、便于教学演示等优点。
【主权项】
1.一种便携式等厚干涉教学演示仪，包括方形定位板、点光源、牛顿环装置、漫反射板、凸透镜和图像传感器，其特征在于定位板设有阵列分布的定位孔，漫反射板经支杆与定位板相连接，漫反射板左右两侧分别设有与漫反射板夹角相同的光轴，一个光轴上依次设有第一凸透镜和点光源，另一个光轴上依次设有牛顿环装置、第二凸透镜和图像传感器，图像传感器经数据线与PC相连接。
2.根据权利要求书I所述的一种便携式等厚干涉教学演示仪，其特征在于牛顿环装置处于第二凸透镜两倍焦距和一倍焦距之间且图像传感器位于第二凸透镜两倍焦距以外，或者牛顿环装置处于第二凸透镜一倍焦距以内。
【专利摘要】本实用新型涉及物理实验仪器领域，具体的说是一种便携式等厚干涉教学演示仪，包括方形定位板、点光源、牛顿环装置、漫反射板、凸透镜和图像传感器，其特征在于定位板设有阵列分布的定位孔，漫反射板经支杆与定位板相连接，漫反射板左右两侧分别设有与漫反射板夹角相同的光轴，一个光轴上依次设有第一凸透镜和点光源，另一个光轴上依次设有牛顿环装置、第二凸透镜和图像传感器，图像传感器经数据线与PC相连接，本实用新型具有携带方便、操作简便、成本低廉、观测效果好、适用范围广、便于教学演示等优点。
【IPC分类】G09B23-22
【公开号】CN204516210
【申请号】CN201520210222
【发明人】徐路耀, 杨田林, 宋琦, 张志明
【申请人】徐路耀
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月9日