牛顿环平面检测实验装置的制作方法

xiaoxiao2020-6-26  14

专利名称:牛顿环平面检测实验装置的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种光学教学实验仪器,更具体的说是一种牛顿环平面检测实验
直O
背景技术
牛顿环现象是1675年由英国物理学家牛顿在制作天文望远镜时,偶然将一个望远镜的物镜放在平板玻璃上发现的。它是利用透明介质薄膜上下两表面对入射光的依次反射,入射光的振幅分解成具有一定光程差的几个部分,当它们在薄膜上表面某点相遇时,产生等厚干涉条纹。由于牛顿环实验具有简单鲜明地表示光学定域干涉现象,因此一直受到特别的重视,作为光学干涉实验的主要实验。现有的牛顿环实验主要用于测量凸透镜的曲率半径实验,由于实验方法简单和实验内容偏少,实验时学生完成实验操作的时间短,给学生的训练不够,对定域干涉的应用理解较少,实验效果大打折扣。
发明内容为了解决上述技术问题,本实用新型提供了一种结构简单、观察方便、测量精度高,且便于普及推广的牛顿环平面检测实验装置。本实用新型解决上述技术问题的技术方案是包括平面玻璃片、固定压环、支撑架环、螺钉和螺纹下盖板,还包括一片带有凸起或凹陷的光滑平板,所述的带有凸起或凹陷的光滑平板放置在支撑架环槽内,不平整面朝向上,平面玻璃片安放在带有凸起或凹陷的光滑平板之上,在平面玻璃片上面安装固定压环,用螺钉将支撑架环和固定压环固定连接起来,由此固定平面玻璃片和带有凸起或凹陷的光滑平板,螺纹下盖板旋入安装在支撑架环内。进一步,所述光滑平板的凸起或凹陷的高度小于60微米。进一步,所述带有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面为中间微凸的凸面。进一步,所述带有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面为中间微凹的凹面。进一步,所述带有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面为中间微凸出,然后周围微凹下,最后边缘微凸起的凹凸面。进一步,所述带有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面为中间微凹进,然后周围微凸起,最后边缘微凹下的凹凸面。进一步,所述带有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面为整个平面中有几个不同半径的圆弧面微凹进。进一步,所述带有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面为整个平面中有许多的微凸出和微凹进。由于采用上述技术方案,本实用新型的有益效果是(1)牛顿环平面检测实验只要在传统牛顿环装置上更换带有凸起或凹陷的光滑平板,通过改变不同平整度的光滑平板,可得到各种丰富的条纹图案,各种鲜明的等厚干涉条纹使学生产生好奇感,提高了学生的学习兴趣,提高了实验效果。(2)牛顿环平面检测实验给出了牛顿环的现实应用,增加了大量实验内容,加强了实验操作训练环节,扩展了知识范围,开阔了学生的眼界,适宜普及推广。(3)该牛顿环平面检测实验装置结构简单、紧凑,制造容易,成本低,使用更换快捷,扩展了牛顿环的使用功能,且无需增加新的设备投入,便于市场推广。

图1为本实用新型牛顿环平面检测实验装置结构示意图。图2为本实用新型的带有凸起或凹陷的光滑平板为平整的平面,在整个平面形成暗干涉条纹实验的装置图。图3为本实用新型的带有凸起或凹陷的光滑平板形状为中间微凸出的凸面实验装置图。图4为本实用新型的带有凸起或凹陷的光滑平板形状为中间微凹进的凹面实验装置图。图5为本实用新型的带有凸起或凹陷的光滑平板形状为中间微凸出,然后周围微凹下,最后边缘微凸起的实验装置图。图6为本实用新型的带有凸起或凹陷的光滑平板形状为中间微凹进,然后周围微凸起,最后边缘微凹下实验装置图。图7为本实用新型的带有凸起或凹陷的光滑平板形状为有几个不同半径的圆弧面微凹进实验装置图。图8为本实用新型的带有凸起或凹陷的光滑平板形状为有许多的微凸出和微凹进实验装置图。图9为牛顿环平面检测测量实验装置图。
具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。如图1所示,本实用新型包括一片平面玻璃1和带有凸起或凹陷的光滑平板2,带有凸起或凹陷的光滑平板2放置在支撑架环3槽内,不平整面朝向上,平面玻璃1安放在带有凸起或凹陷的光滑平板2之上,在平面玻璃1上面安装固定压环4,然后用螺钉5将支撑架环3和固定压环4固定连接起来,由此固定平面玻璃1和带有凸起或凹陷的光滑平板2。 当螺纹下盖板6旋入支撑架环3内,即使对于透明的带有凸起或凹陷的光滑平板也可以做反射平面检测实验;当取下螺纹下盖板6,对于透明的带有凸起或凹陷的光滑平板可以做透射平面检测实验。带有凸起或凹陷的光滑平板2有微凸面、微凹面、中间微凸出周围微凹下边缘微凸起、中间微凹进周围微凸起边缘微凹下、几个不同半径的圆弧面微凹进,微凸出和微凹进等多种情况。单色光照射在平面玻璃上,并经过平面玻璃,再经不平整光滑平面反射,在平面玻璃下表面形成等厚干涉条纹,实现不同不平整度的光滑平板的不平整度测量实验。如图9所示,牛顿环平面检测测量实验装置包括目镜9、物镜10、反射玻璃片13、单色光源11、牛顿环平面检测实验装置12、载物台14、反光镜15、螺旋测微器7和物镜调节手
4轮8。牛顿环平面检测实验装置12放置于载物台14上,反射玻璃片13也放置于载物台14 上处于牛顿环平面检测实验装置12中的平面玻璃片之上,单色光照射在反射玻璃片13上, 反射到平面玻璃片上,并经过平面玻璃片,再经牛顿环平面检测实验装置12中的带有凸起或凹陷的光滑平板2反射,在平面玻璃片1下表面形成等厚干涉条纹,通过调节物镜调节手轮8,调物镜调节手轮8到观察干涉条纹清晰为止,旋转螺旋测微器7使目镜9中的叉丝交点处于条纹暗环纹上,旋转螺旋测微器7记下环纹变向之间的环纹数k,k条环纹的高度差 hk根据公式有hk = kX/2,其中λ为单色光的波长,由此计算不平整光滑平面的高度差,根据高度差的大小确定平面光滑平整度等级。结合附图1和附图9,当带有凸起或凹陷的光滑平板2材料为透明介质时,把牛顿环平面检测实验装置的螺纹下盖板6旋下,单色光照射在反射镜上,反射到透明不平整光滑平板元件上,并经过透明带有凸起或凹陷的光滑平板2元件,再经平面玻璃片1反射,在平面玻璃片1下表面形成透射等厚干涉条纹,通过调节物镜调节手轮8,调节物镜调节手轮 8到观察干涉条纹清晰为止,旋转螺旋测微器7使目镜9中的叉丝交点处于条纹暗环纹上, 旋转螺旋测微器7记下环纹变向之间的环纹数k,根据公式hk = kX/2,其中λ为单色光的波长,由此计算带不平整度的光滑平板2的高度差,根据高度差的大小确定平面光滑平整度等级。结合附图2,牛顿环平面检测实验装置由装有平整的光滑平板和平面玻璃组成的标准平面校准测试装置;在整个平面形成全暗干涉条纹图,表明平整的光滑平板表面光洁度等级最高;若有很少几条明暗相间条纹,根据公式hk = kX/2,其中λ为单色光的波长, 表明平整的光滑平板表面光洁度等级非常高。结合附图3,牛顿环平面检测实验装置由装有中间微凸出边缘低的不平整光滑平板和平面玻璃组成的平面检测装置;在整个平面形成明暗相间圆环干涉条纹图,中间为暗条纹圆斑,若有很少几条明暗相间圆环条纹,根据公式hk = kX/2,其中λ为单色光的波长,表明不平整的光滑平板表面光洁度等级非常高;若有很多条明暗相间圆环条纹,根据公式hk = kX/2,其中λ为单色光的波长,表明不平整的光滑平板表面光洁度等级低。结合附图4,牛顿环平面检测实验装置由装有中间微凹进边缘高的不平整光滑平板和平面玻璃组成的平面检测装置;在整个平面形成明暗相间圆环干涉条纹图,边缘为暗条纹圆环,中间为圆斑可能暗也可能明,若有很少几条明暗相间圆环条纹,根据公式hk = kX/2,其中λ为单色光的波长,表明不平整的光滑平板表面光洁度等级非常高;若有很多条明暗相间圆环条纹,根据公式hk = kX/2,其中λ为单色光的波长,表明不平整的光滑平板表面光洁度等级低。结合附图5,牛顿环平面检测实验装置由装有中间微凸出,然后周围微凹下,最后边缘微凸起的不平整光滑平板和平面玻璃组成的平面检测装置。在整个平面形成明暗相间圆环干涉条纹图,中间为暗条纹圆斑,边缘可能为暗也可能为明条纹圆环,若有很少几条明暗相间圆环条纹,根据公式hk = kx/2,其中λ为单色光的波长,表明不平整的光滑平板表面光洁度等级非常高;若有很多条明暗相间圆环条纹,根据公式hk = kX/2,其中λ为单色光的波长,表明不平整的光滑平板表面光洁度等级低。结合附图6,牛顿环平面检测实验装置由装有中间微凹进,然后周围微凸起,最后边缘微凹下的不平整光滑平板和平面玻璃组成的平面检测装置;在整个平面形成明暗相间圆环干涉条纹图,中间为圆斑可能暗也可能明,边缘可能为暗也可能为明条纹圆环,若有很少几条明暗相间圆环条纹,根据公式hk = kx/2,其中λ为单色光的波长,表明不平整的光滑平板表面光洁度等级非常高;若有很多条明暗相间圆环条纹,根据公式hk = kX/2,其中 λ为单色光的波长,表明不平整的光滑平板表面光洁度等级低。结合附图7,牛顿环平面检测实验装置由装有几个不同半径的圆弧面微凹进的不平整光滑平板和平面玻璃组成的平面检测装置;在整个平面平坦部分形成暗干涉条纹图, 微凹进圆弧面区域为明暗相间圆环条纹,若有很少几条明暗相间圆环条纹,根据公式hk = kX/2,其中λ为单色光的波长,表明不平整的光滑平板表面光洁度等级非常高;若有很多条明暗相间圆环条纹,根据公式hk = kX/2,其中λ为单色光的波长,表明不平整的光滑平板表面光洁度等级低。结合附图8,牛顿环平面检测实验装置由装有许多的微凸出和微凹进的不平整光滑平板和平面玻璃组成的平面检测装置;在整个平面形成许多随意图形的明暗相间干涉条纹,若有很少几条明暗相间随意图形条纹,根据公式hk = kX/2,其中λ为单色光的波长, 表明不平整的光滑平板表面光洁度等级非常高;若有很多条明暗相间随意图形条纹,根据公式hk = kX/2,其中λ为单色光的波长,表明不平整的光滑平板表面光洁度等级低。
权利要求1.一种牛顿环平面检测实验装置,包括平面玻璃片、固定压环、支撑架环、螺钉和螺纹下盖板,其特征在于,还包括带有凸起或凹陷的光滑平板,所述的带有凸起或凹陷的光滑平板放置在支撑架环槽内,不平整面朝向上,平面玻璃片安放在带有凸起或凹陷的光滑平板之上,在平面玻璃片上面安装固定压环,用螺钉将支撑架环和固定压环固定连接起来,由此固定平面玻璃片和带有凸起或凹陷的光滑平板,螺纹下盖板旋入安装在支撑架环内。
2.根据权利要求1所述的牛顿环平面检测实验装置,其特征在于所述光滑平板的凸起或凹陷的高度小于60微米。
3.根据权利要求2所述的牛顿环平面检测实验装置,其特征在于所述带有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面为中间微凸的凸面。
4.根据权利要求2所述的牛顿环平面检测实验装置,其特征在于所述带有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面为中间微凹的凹面。
5.根据权利要求2所述的牛顿环平面检测实验装置,其特征在于所述带有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面为中间微凸出,然后周围微凹下,最后边缘微凸起的凹凸面。
6.根据权利要求2所述的牛顿环平面检测实验装置,其特征在于所述带有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面为中间微凹进,然后周围微凸起,最后边缘微凹下的凹凸面。
7.根据权利要求2所述的牛顿环平面检测实验装置,其特征在于所述带有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面为整个平面中有几个不同半径的圆弧面微凹进。
8.根据权利要求2所述的牛顿环平面检测实验装置,其特征在于所述带有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面为整个平面中有许多的微凸出和微凹进。
专利摘要本实用新型公开了一种牛顿环平面检测实验装置。它包括平面玻璃片、固定压环、支撑架环、螺钉和螺纹下盖板,还包括带有凸起或凹陷的光滑平板,所述的带有凸起或凹陷的光滑平板放置在支撑架环槽内,不平整面朝向上,平面玻璃片安放在带有凸起或凹陷的光滑平板之上,在平面玻璃片上面安装固定压环,用螺钉将支撑架环和固定压环固定连接起来,由此固定平面玻璃片和带有凸起或凹陷的光滑平板,螺纹下盖板旋入安装在支撑架环内。本实用新型结构简单、观察方便、测量精度高,且便于普及推广。
文档编号G09B23/22GK202230653SQ201120323518
公开日2012年5月23日 申请日期2011年8月31日 优先权日2011年8月31日
发明者吴松安, 孙航宾, 黄笃之 申请人:湖南科技大学

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