螺旋波演示仪的制作方法
专利名称：螺旋波演示仪的制作方法
技术领域：
本发明公开一种螺旋波演示仪，属于教学实验仪器类制造技术领域。
背景技术：
光束除了颜色(取决于电磁波的波长)和偏振(波的方向性)特性之外，还具有轨道角 动量(定义波前的形状)。十年前，光学研究者就发现了光的这个特性，但是由于种种原因， 这个发现始终局限于部分专家的小圈子里[参见本刊2003年10期《神奇的光手》]，没有得 到宣传。甚至是天文学家，这些最需要利用光所有可能特性的人，几乎都没有注意到这点。
研究光的特性是大学物理课中最基本的内容之一，相关的演示实验对学生理解其物理图 像有重要的意义。但目前国内还没有关于螺旋波的模型演示仪，
为了产生螺旋光，物理学家将激光射向螺旋状透镜或者特殊的衍射光栅。宇宙中的自然 过程也有可能产生光线扭曲，例如星际气体密度变化引起的透镜效应，或者黑洞周围的时空 扭曲。外星文明也许是用螺旋光而不是其他编码方式来传递信息的，实际上，物理学家已经 提出将它用于陆地自由空间通信。使用一系列干涉仪也许是测量这种扭曲最灵敏
正如地球北极处于所有的时区一样，螺旋光光轴处的光波包含所有相位，天文学家们对 螺旋光的这种特殊性质倾睐有加。此处所有光波彼此相互抵消，造成完全漆黑。正因为如此， 透镜能将螺旋光会聚成一个光环而不是光点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种制造方便，实用性强的螺旋波演示仪。
本发明是通过以下技术方案实现的
本发明包括He-Ne激光器、扩束器和激光投射器，其中，所述的He-Ne激光器、扩束器 和激光投射器依次固定在底座轨道上，其中激光投射器通过移动座与底座轨道连接，底座轨 道与投射屏幕在同一条直线上。
所述投射屏幕的中心与激光发射器处于同一水平位置上。
本发明包括激光器，采用教学用小功率He-Ne激光器，激光投射器，采用带有光叉的特 制衍射光栅。其中将He-Ne激光器通过扩束器扩束。将上述激光器，激光扩束器，及激光投 射器依次通过各自的固定装置固定于同一导轨上，其中将激光投射器设计为可移动的，与此 同时该系统的接收系统，即多媒体教学屏幕也应与该轨道在同一条直线上且屏幕中心与激光 发射系统在同一水平位置上。将电源接通，打开激光器，通过观察屏幕上的衍射图样来调节 衍射光栅的位置。
本发明的优点
1..本发明具有直观性能让学生更加深刻的理解螺旋波。
2. 本发明不但可以完成螺旋波的演示，通过更换光栅也可实现其它衍射光的演示。
3. 本
图l是本发明的结构示意图； 图2是本发明的衍射光栅图。
其中，1.为He-Ne激光器2.扩束器3.激光投射器4.底座轨道5.教学屏幕
具体实施例方式
实施例结构如图1所示，本发明包括He-Ne激光器1、扩束器2和激光投射器3，其 中，所述的He-Ne激光器、扩束器和激光投射器依次固定在底座轨道4上，其中激光投射器 3通过移动座与底座轨道连接，底座轨道4与投射教学屏幕5在同一条直线上。所述投射屏 幕的中心与激光发射器处于同一水平位置上。
如图2衍射光栅的制作由于要产生的是螺旋波，所以要求只能采用带光叉的特征衍射 光栅，且该光栅的位置及张开角度都是有严格要求的，建议直接将图2拷贝。具体制作方法 是将图2拷贝到电脑上采用激光打印机将其打印到教学用幻灯片上，投影时将光栅与屏幕的 距离保持在一距离。整套设计方案结构操作易掌握，完全可以在现有教学仪器的基础上实现。 对激光器或遥远恒星产生的理想光束，波前是平的。沿光束方向的每个切面上，光波都处于 振动周期的相同相位波峰排成一周，波谷排成一周。而在稍微复杂的光束中，相位随与光 轴角度的不同而变化。切面上12点钟的位置也许对应着波峰，那么6点钟的位置对应着波谷。 如果将波峰连起来，就形成了一个螺旋形。更复杂一些的是双螺旋，这种情况下，相位变化 要快一倍，波谷出现在3点钟和9点钟的位置上；再复杂些的就是像螺旋通心粉那样的三螺 旋结构，波谷出现在2、 6和10点钟的位置上，以此类推。
像偏振光一样，螺旋光也有角动量。在实验中，它能使塑料小珠发生旋转。如果我们把 光看成是粒子(光子)而不是波，并且忽略一些量子力学的限制，那么这些光子就像是沿着 螺旋状的路径在高速行进。
权利要求
1、螺旋波演示仪，包括He-Ne激光器、扩束器和激光投射器，其特征是所述的He-Ne激光器、扩束器和激光投射器依次固定在底座轨道上，其中激光投射器通过移动座与底座轨道连接，底座轨道与投射屏幕在同一条直线上。
2、 根据权利要求1所述的螺旋波演示仪，其特征是所述投射屏幕的中心与激光发射器处于 同一水平位置上。
全文摘要
本发明公开一种螺旋波演示仪，属于教学实验仪器类制造技术领域。本发明包括He-Ne激光器、扩束器和激光投射器，其中，所述的He-Ne激光器、扩束器和激光投射器依次固定在底座轨道上，其中激光投射器通过移动座与底座轨道连接，底座轨道与投射屏幕在同一条直线上。所述投射屏幕的中心与激光发射器处于同一水平位置上。将电源接通，打开激光器，通过观察屏幕上的衍射图样来调节衍射光栅的位置。本发明具有直观性能让学生更加深刻的理解螺旋波等优点，不但可以完成螺旋波的演示，通过更换光栅也可实现其它衍射光的演示。
文档编号G09B23/00GK101436358SQ200710115689
公开日2009年5月20日 申请日期2007年12月19日 优先权日2007年12月19日
发明者晶 杨, 许福运 申请人:晶 杨
技术领域：
本发明公开一种螺旋波演示仪，属于教学实验仪器类制造技术领域。
背景技术：
光束除了颜色(取决于电磁波的波长)和偏振(波的方向性)特性之外，还具有轨道角 动量(定义波前的形状)。十年前，光学研究者就发现了光的这个特性，但是由于种种原因， 这个发现始终局限于部分专家的小圈子里[参见本刊2003年10期《神奇的光手》]，没有得 到宣传。甚至是天文学家，这些最需要利用光所有可能特性的人，几乎都没有注意到这点。
研究光的特性是大学物理课中最基本的内容之一，相关的演示实验对学生理解其物理图 像有重要的意义。但目前国内还没有关于螺旋波的模型演示仪，
为了产生螺旋光，物理学家将激光射向螺旋状透镜或者特殊的衍射光栅。宇宙中的自然 过程也有可能产生光线扭曲，例如星际气体密度变化引起的透镜效应，或者黑洞周围的时空 扭曲。外星文明也许是用螺旋光而不是其他编码方式来传递信息的，实际上，物理学家已经 提出将它用于陆地自由空间通信。使用一系列干涉仪也许是测量这种扭曲最灵敏
正如地球北极处于所有的时区一样，螺旋光光轴处的光波包含所有相位，天文学家们对 螺旋光的这种特殊性质倾睐有加。此处所有光波彼此相互抵消，造成完全漆黑。正因为如此， 透镜能将螺旋光会聚成一个光环而不是光点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种制造方便，实用性强的螺旋波演示仪。
本发明是通过以下技术方案实现的
本发明包括He-Ne激光器、扩束器和激光投射器，其中，所述的He-Ne激光器、扩束器 和激光投射器依次固定在底座轨道上，其中激光投射器通过移动座与底座轨道连接，底座轨 道与投射屏幕在同一条直线上。
所述投射屏幕的中心与激光发射器处于同一水平位置上。
本发明包括激光器，采用教学用小功率He-Ne激光器，激光投射器，采用带有光叉的特 制衍射光栅。其中将He-Ne激光器通过扩束器扩束。将上述激光器，激光扩束器，及激光投 射器依次通过各自的固定装置固定于同一导轨上，其中将激光投射器设计为可移动的，与此 同时该系统的接收系统，即多媒体教学屏幕也应与该轨道在同一条直线上且屏幕中心与激光 发射系统在同一水平位置上。将电源接通，打开激光器，通过观察屏幕上的衍射图样来调节 衍射光栅的位置。
本发明的优点
1..本发明具有直观性能让学生更加深刻的理解螺旋波。
2. 本发明不但可以完成螺旋波的演示，通过更换光栅也可实现其它衍射光的演示。
3. 本
图l是本发明的结构示意图； 图2是本发明的衍射光栅图。
其中，1.为He-Ne激光器2.扩束器3.激光投射器4.底座轨道5.教学屏幕
具体实施例方式
实施例结构如图1所示，本发明包括He-Ne激光器1、扩束器2和激光投射器3，其 中，所述的He-Ne激光器、扩束器和激光投射器依次固定在底座轨道4上，其中激光投射器 3通过移动座与底座轨道连接，底座轨道4与投射教学屏幕5在同一条直线上。所述投射屏 幕的中心与激光发射器处于同一水平位置上。
如图2衍射光栅的制作由于要产生的是螺旋波，所以要求只能采用带光叉的特征衍射 光栅，且该光栅的位置及张开角度都是有严格要求的，建议直接将图2拷贝。具体制作方法 是将图2拷贝到电脑上采用激光打印机将其打印到教学用幻灯片上，投影时将光栅与屏幕的 距离保持在一距离。整套设计方案结构操作易掌握，完全可以在现有教学仪器的基础上实现。 对激光器或遥远恒星产生的理想光束，波前是平的。沿光束方向的每个切面上，光波都处于 振动周期的相同相位波峰排成一周，波谷排成一周。而在稍微复杂的光束中，相位随与光 轴角度的不同而变化。切面上12点钟的位置也许对应着波峰，那么6点钟的位置对应着波谷。 如果将波峰连起来，就形成了一个螺旋形。更复杂一些的是双螺旋，这种情况下，相位变化 要快一倍，波谷出现在3点钟和9点钟的位置上；再复杂些的就是像螺旋通心粉那样的三螺 旋结构，波谷出现在2、 6和10点钟的位置上，以此类推。
像偏振光一样，螺旋光也有角动量。在实验中，它能使塑料小珠发生旋转。如果我们把 光看成是粒子(光子)而不是波，并且忽略一些量子力学的限制，那么这些光子就像是沿着 螺旋状的路径在高速行进。
权利要求
1、螺旋波演示仪，包括He-Ne激光器、扩束器和激光投射器，其特征是所述的He-Ne激光器、扩束器和激光投射器依次固定在底座轨道上，其中激光投射器通过移动座与底座轨道连接，底座轨道与投射屏幕在同一条直线上。
2、 根据权利要求1所述的螺旋波演示仪，其特征是所述投射屏幕的中心与激光发射器处于 同一水平位置上。
全文摘要
本发明公开一种螺旋波演示仪，属于教学实验仪器类制造技术领域。本发明包括He-Ne激光器、扩束器和激光投射器，其中，所述的He-Ne激光器、扩束器和激光投射器依次固定在底座轨道上，其中激光投射器通过移动座与底座轨道连接，底座轨道与投射屏幕在同一条直线上。所述投射屏幕的中心与激光发射器处于同一水平位置上。将电源接通，打开激光器，通过观察屏幕上的衍射图样来调节衍射光栅的位置。本发明具有直观性能让学生更加深刻的理解螺旋波等优点，不但可以完成螺旋波的演示，通过更换光栅也可实现其它衍射光的演示。
文档编号G09B23/00GK101436358SQ200710115689
公开日2009年5月20日 申请日期2007年12月19日 优先权日2007年12月19日
发明者晶 杨, 许福运 申请人:晶 杨
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