一种用于光栅等倾衍射实验的演示装置

1.本实用新型涉及物理实验演示设备技术领域，具体涉及一种用于光栅等倾衍射实验的演示装置。


背景技术：

2.光是现代科技发展的重要引擎，现代光学与信息、先进制造等尖端技术密切相关，光的衍射是光的波动性的重要标志之一，同时衍射也是讨论现代光学问题的基础。作为一种重要的分光器件，衍射光栅在现代光谱学、光学传感、激光加工、光通信等诸多领域中都是必不可少的核心元件。但目前的研究中大多只讨论了光线垂直入射光栅时的衍射，演示光栅衍射的装置也仅局限在一般的垂直入射角形成的光栅图像。虽然，有关光线斜入射时的光栅衍射也有不少理论研究，但呈现的物理图像不够直观形象，缺少实际操作，不利于学生对抽象物理原理的深入理解。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的不足之处，本实用新型提供了一种可用于清晰呈现光栅等倾衍射图像的实验演示装置以及演示方法。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种用于光栅等倾衍射实验的演示装置，包括
6.底座，其中心具有固定杆，所述底座的上方依次设置有转动台和刻度盘；所述转动台可沿固定杆转动；
7.透射光栅，固定在光栅调节盘上，所述光栅调节盘通过伸缩套管套设在所述固定杆上并可沿所述固定杆上下移动；所述光栅调节盘在所述伸缩套管上可水平转动；
8.光源组件，其通过转动悬臂与所述转动台连接；以及
9.显示板，包括挡板和坐标纸，所述挡板固定于所述刻度盘的边缘。
10.进一步地，所述刻度盘的顶面上还设置有游标盘。
11.进一步地，所述转动台与固定杆之间通过第一螺母连接，拧松第一螺母，转动台沿固定杆转动。
12.进一步地，所述光源组件包括设置在所述转动悬臂上的调节支架、固接在调节支架上的至少一个伸缩支架以及设置在所述伸缩支架顶部的激光器。
13.进一步地，所述光源组件还包括压紧件，其将所述激光器固定在所述伸缩支架上。
14.进一步地，所述调节支架与转动悬臂的顶端通过细调螺母连接，使调节支架在转动悬臂上可左右活动。
15.进一步地，所述透射光栅和显示板的底部均通过固定夹进行固定；所述固定夹具有凹槽，在其一侧设置有紧固螺栓，透射光栅或显示板插入凹槽内，并通过紧固螺栓固定。
16.进一步地，所述挡板具有磁性，所述坐标纸通过磁铁吸附在所述挡板上；所述挡板上还吸附有磁吸平面镜。
17.本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的光栅演示装置结构简单，可用于演示传统的光栅衍射实验，同时还可用于演示等倾衍射图像，呈现出清晰的如花朵般绽放的图样，更能激发学生们的学习兴趣，加深理论知识的深入理解；测量精度高，操作简便，适合课堂演示，也可以锻炼学生的动手能力。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本案提供的一种用于光栅等倾衍射实验的演示装置结构示意图。
20.图2为图1的另一视角的结构示意图。
21.图3为图1中固定夹的放大图。
22.图4为本案一种用于光栅等倾衍射实验的演示装置演示的等倾衍射图像示意图。
23.图中：1、底座；11、固定杆；2、转动台；21、转动悬臂；3、刻度盘；31、游标盘；4、透射光栅；41、光栅调节盘；5、伸缩套管；6、光源组件；61、调节支架；62、伸缩支架；63、激光器；64、细调节螺母；7、显示板；71、挡板；72、坐标纸；73、磁铁；74、磁性平面镜；8、固定夹；81、凹槽；82、紧固螺栓。
具体实施方式
24.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
26.实施例1：
27.如图1-3所示，本案提供一种用于光栅等倾衍射实验的演示装置，包括
28.底座1，其中心具有固定杆11，所述底座1的上方依次设置有转动台2和刻度盘3；所述转动台2可沿固定杆11转动；
29.透射光栅4，固定在光栅调节盘21上，所述光栅调节盘21通过伸缩套管5套设在所述固定杆11上并可沿所述固定杆11上下移动；所述光栅调节盘21在所述伸缩套管5上可水平转动；
30.光源组件6，其通过转动悬臂21与所述转动台2连接；以及
31.显示板7，包括挡板71和坐标纸72，所述挡板71固定于所述刻度盘3的边缘。
32.在上述实施例中，所述刻度盘3的顶面上还设置有游标盘31；刻度盘3以及游标盘31的数值用于对光源组件6的入射光角度进行定标。
33.进一步地，所述光源组件6包括设置在所述转动悬臂21上的调节支架61、固接在调节支架61上的至少一个伸缩支架62以及设置在所述伸缩支架62顶部的激光器63。激光器63
发出的光经透射光栅衍射至显示板上形成光栅衍射图像；伸缩支架62用于对激光器63的高度进行调节，在本实施例中，为了提高激光器63的稳定性，伸缩支架62设置为两组，在激光器63上还通过压紧件64来进一步加固激光器63与伸缩支架62的稳定性。
34.更进一步地，所述调节支架61与转动悬臂21的顶端通过细调螺母65连接，使调节支架61在转动悬臂21上可左右活动。在大方向上通过转动悬臂21来调节光源组件6的左右位置，之后再拧松细调螺母65，拨动调节支架61在转动悬臂21上左右微调，以确定激光器63的最终位置。
35.在本实施例中，所述透射光栅4和显示板7的底部均通过固定夹8进行固定；所述固定夹8具有凹槽81，在其一侧设置有紧固螺栓82，透射光栅4或显示板7插入凹槽81内，并通过紧固螺栓82固定。实际情况中，固定夹8的长度需根据透射光栅4和显示板7的长度而定。
36.更进一步地，所述挡板71具有磁性，所述坐标纸72通过磁铁73吸附在所述挡板71上；所述挡板71上还吸附有磁吸平面镜74。磁吸平面镜74的作用是对激光器63位置调节时辅助确定入射光的返回路径是否偏离原始射出时的路径。
37.在上述实施例中，所述转动台2与固定杆11之间通过第一螺母22连接，拧松第一螺母22，转动台2沿固定杆11转动。
38.上述演示装置的演示方法，包括如下步骤：
39.1)调节光源组件6的位置使其射出的光垂直入射到显示板7上；在本实施例中，具体地，通过伸缩支架62调节激光器63的高度，使其发射的光能到达显示板7上，拧松第一螺母22，使转动台2沿固定杆11转动，打开激光器63，调节磁吸平面镜74的位置，观察激光器63发射的光源通过磁吸平面镜74的反射光是否回到激光器63出光口，若发射光发生左右偏移，则通过调节支架进行左右微调，直至反射光回到出光口，即完成对光源组件6的位置调节，调节完成后取下磁吸平面镜74。
40.2)调节透射光栅4的位置，使光源组件6射出的光垂直入射到透射光栅4上，之后水平调节透射光栅的方向使其与所述显示板7垂直；在本实施例中，具体地，通过伸缩套管5调节透射光栅4的高度，使其适配激光器63的高度；转动光栅调节盘41以使透射光栅4与激光器63的发射光垂直，通过观察经透射光栅4衍射的光路是否返回至激光器63的出光口，若返回至出光口，此时透射光栅4与显示板7平行，记录刻度盘3和游标盘31的读数；随后转动光栅调节盘41以使其与显示板7垂直；
41.3)通过转动悬臂21使光源组件6左右转动，使射出的光以一定的角度斜射入到透射光栅4上，经透射光栅4衍射的光在坐标纸72上形成衍射光点a，观察衍射光点a是否左右对称，若没有，则继续转动光栅调节盘41，直至衍射光点a左右对称，此时透射光栅4与显示板7严格垂直，记录此时的刻度盘3和游标盘31的读数；衍射光点a构成衍射圆环，即等倾衍射图像(图4)；
42.本案设计的演示装置结构简单，可实现光栅衍射实验的演示，既可以展示经典的垂直入射光栅衍射，也可以展示出等倾衍射图样，图样清晰，可以进行定量测量，将理论与实际相结合，将会极大激发学生的学习兴趣，提高分析解决问题的实际能力。
43.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实
用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。