专利名称：一种双折射实验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种物理实验仪器，特别是光学教学实验仪器。
在光学实验中，将一束光入射到各向异性的晶体上(如冰洲石)，常会分解为两束折射光，这就是双折射现象。这两束光当中，有一束在晶体内的传播方向遵从折射定律，称为寻常光，即o光；另一束光线在晶体内行进方向与折射定律不符，称为非寻常光，即e光。o光和e光都是线偏振光。在这种各向异性的晶体中有一个固定的方向，当沿着这个方向有入射光时并不产生双折射现象，光在这个方向的传播如同在各向同性介质中传播一样，这个固定方向称为该晶体的光轴，包含晶体光轴和光线的平面称为晶体的主截面。
在以偏振光作为入射光时，由晶体产生的o光和e光的相对光强度将随入射光的振动面与光在晶体内的主截面间的夹角而变。
在教学过程中，讲授上述内容常用冰洲石作为光入射的晶体，对光轴、双折射及o光和e光相对强度的变化进行观察，但在教学实验中并没有专门的仪器，只能用模型或手持冰洲石进行演示，不能清楚、准确、生动、具体地说明上述物理现象。
本实用新型的目的是提供一种专用的光学折射实验仪器，它能方便、准确地将光轴、双折射、折射光相对强度变化等现象演示出来。
本实用新型的目的是这样实现的一种双折射实验仪，其基本构成在于它由光具基座、光源、屏幕及折射晶体支架所构成，所述支架上安装一可转动轴承，轴承内安放产生双折射的晶体，折射晶体支架位于光源和屏幕之间，支架下部垂直座落于光具基座之上。
上述双折射实验仪，所述晶体装置两块，相应的安装轴承有两套，每套轴承内安放一块晶体，所述晶体是冰洲石，两套轴承之间有传动皮带联动。
上述双折射实验仪，所述晶体之一是将冰洲石的钝隅顶角磨制成工作面，使该工作面垂直于钝隅顶角的角平分线，该工作面与光具基座轴线垂直放置，另一块晶体冰洲石的六个天然面均为工作面。
上述双折射实验仪，所述折射晶体支架下部与光具基座为可移动连接。
上述双折射实验仪，所述具有六个天然工作面冰洲石的夹持轴承由一半环型支架支持，使轴承可沿水平轴转动，半环支架固定在折射晶体支架之上。
上述双折射实验仪，所述光具基座上还可加装偏振片，该偏振片位子光源与晶体支架之间。
上述双折射实验仪，所述光具基座上还可加装凸透镜，该凸透镜位于晶体支架与屏幕之间。
上述双折射实验仪，所述光源是点光源。
由于采用上述结构，通过本双折射实验仪可以清楚地观察到晶体的光轴；通过双折射冰洲石可以清楚地观察到o光和e光的光斑，当转动双折射冰洲石时，改变入射光振动面与光在晶体内的主截面的夹角，又可以清楚地看到o光和e光相对强度的有规律的变化。上述实验生动、具体、清晰，使学生易于理解。除此之外，本实用新型还具有制作简单、成本低、效果好的优点。
以下结合附图对本实用新型作进一步详述
图1是本实用新型双折射实验仪的整体结构排列及光路示意图；图2是本实用新型的晶体支架的示意图；图3是图2的右视图；图4是图2的左视图。
从图1中可以看到作为本实用新型主要部分的折射晶体支架4，该支架上安装有两套滚动轴承5、6，每套轴承中安放一块冰洲石。一块冰洲石用来演示光轴实验，称为光轴冰轴石7，另一块冰洲石用来演示双折射实验，称为双折射冰洲石8。光轴冰洲石7是将一块冰洲石所含三个钝角面的顶角磨制成工作面，该工作面应垂直于钝隅顶角的角平分线。磨制时，可将汇于该顶角的三条棱边磨去相等长度，所得平面即为所求工作面。安装时，应将平面正对光源光轴使入射光垂直入射该平面。光轴冰洲石7所属的轴承5的内环9比外环10宽，在内环宽于外环的部分，其下端与支架上横梁固定，并在上、下各有一顶丝11、12。将光轴冰洲石7固定。在该轴承的外环10上有V型皮带槽13。双折射冰洲石8的轴承6外有一半环支架14，支架有顶丝15顶住轴承6外环两侧中心，使整个轴承6可沿水平轴前后转动。该轴承的内环16也比外环17宽，超出的部分上有顶丝18将冰洲石固定，在另一侧超出的部分上有V型皮带槽19，用皮带20可将光轴冰洲石轴承外环与双折射冰洲石轴承内环联动。双折射冰洲石可在垂直轴，水平轴，前后纵轴三方向转动，因此可灵活调节冰洲石的方位，使其任意一个表面都能被选作工作面，接受光束并在任意入射角方向上的照射，从而验证冰洲石在各不方向上都有双折射功能，以及观察双折射的o光和e光的光强度的变化规律。
在光轴实验中，移动支架4，将光轴冰洲石7移到光具基座1的轴线位置，并使入射光束垂直入射工作面，在屏幕3上就会看到一个光斑，说明在此方向上入射光没有产生折射，冰洲石的光轴就是此方向。
在双折射实验中，移动支架4，使双折射冰洲石8移动到光具基座2的轴线位置，任选一个平面的工作面，光束入射到冰洲石后产生双折射，在屏幕3上产生两个光斑，一个是o光，一个是e光。然后转动光轴冰洲石轴承外环10上的摇柄21，外环皮带槽的皮带20带动双折射冰洲石轴承内环16转动，双折射冰洲石也随之转动，这时在屏幕上就会看到一个光斑围绕另一个光斑转动。
在观察光强度变化的实验时，在光源2和支架4之间要加上偏振片22，从光源2发出的白光经过偏振片后变成线偏振光，线偏振光入射到冰洲石8后也会发生双折射，但此时再转动冰洲石8会看到屏幕上的两个光斑不但旋转，而且每隔90度转角，明、暗交替变化一次，生动地演示出o光和e光的相对光强度将随入射光的振动面与光在晶体的主截面间的夹角而变化。
图4中显示，在光具基座1上还有凸透镜23，它位于屏幕3与折射晶体支架4之间，其作用是将光斑放大，使观看更清楚。
图中所示光源2是点光源，该光源可采用激光束，或采用由透镜组产生的平行光束，或采用小灯泡经反射会聚后再经小孔发发射出细光束。图1所示光源采用的是小孔发射出的细光束，选择灯泡时应使光斑成为一光滑光点，不应有灯丝形状。
权利要求1.一种双折射实验仪，其特征在于，它由光具基座、光源[2]屏幕[3]及折射晶体支架[4]构成，所述支架上安装一可转动轴承，轴承内安放产生双折射的晶体，折射晶体支架位于光源和屏幕之间.支架下部垂直座落于光具基座[1]之上。
2.根据权利要求1所述的双折射实验仪，其特征在于，所述轴承有两套，轴承[5]、轴承[6]，每套轴承内分别安放晶体[7]、晶体[8]，所述晶体是冰洲石。
3.根据权利要求2所述的双折射实验仪，其特征在于，所述冰洲石[7]是将冰洲石的钝隅顶角磨制成工作面，使该工作面垂直于钝隅顶角的角平分线，该工作面与光具基座[1]轴线垂直放置，所述另一块冰洲石[8]的六个天然面均为工作面。
4.根据权利要求3所述的双折射实验仪，其特征在于，所述折射晶体支架[4]下部与光具基座[1]为可移动连接。
5.根据权利要求4所述的双折射实验仪，其特征在于，所述两套轴承之间用传动皮带[20]联动。
6.根据权利要求5所述的双折射实验仪，其特征在于，所述具有六个天然工作面的冰洲石[8]的夹持轴承[6]由一半环型支架[14]支持，使轴承[6]可沿水平轴转动，半环支架固定在折射晶体支架之上。
7.根据权利要求6所述的双折射实验仪，其特征在于，所述光具基座[1]上还可加装偏振片[22]，该偏振片位于光源[2]与折射晶体支架[4]之间。
8.根据权利要求7所述的双折射实验仪，其特征在于，所述光具基座[1]上还可加装凸透镜[23]，该凸透镜位于折射晶体支架[4]与屏幕[3]之间。
9.根据权利要求8所述的双折射实验仪，其特征在于，所述光源[2]是点光源。
专利摘要本实用新型公开了一种光学实验用双折射实验仪,它由光具基座、光源、屏幕和折射晶体支架等构成。支架上装有轴承,轴承中安放产生折射的晶体冰洲石,调节冰洲石的方位,可进行晶体光轴、双折射及入射晶体光束强度变化规律等方面的实验。实验结果生动、具体、清晰、直观。本实用新型还具有制作简单、成本低、效果好的优点。
文档编号G01N21/41GK2295214SQ9721731
公开日1998年10月21日 申请日期1997年5月10日 优先权日1997年5月10日
发明者胡成心, 刘鹏 申请人:胡成心