一种双折射干涉现象展示装置的制作方法

1.本实用新型涉及双折射干涉光学现象的展示装置领域，尤其涉及的是一种双折射干涉现象展示装置。


背景技术：

2.当线偏振光通过双折射率物质吋，分解成振动方向互相垂直、传播速度不同、折射率不等的寻常折射率o光和非寻常折射率e光，然而用肉眼无法直接观察和分辨这两种光。
3.玻璃、塑料、环氧树脂等物质在常态下，并不会使穿过这些物质的光发生双折射现象，而当这些物质在外界压力或冷热的作用下使其内部产生应力时，就会使穿过这些物质的光发生双折射现象；还有硝基苯、钛酸钡、部分生物检材等物质在常态下，也不会使穿过这些物质的光发生双折射现象，而当这些物质在电场或磁场的作用下，也会使穿过这些物质的光发生双折射现象。
4.但是，现有技术中的双折射干涉仪器结构复杂、成本高昂，极大阻碍了对双折射干涉现象进行展示、测量和实验等推广使用。
5.因此，现有技术尚有待改进和发展。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种双折射干涉现象展示装置，可实现肉眼观察和分辨双折射干涉现象；且结构简单，成本低廉，并便于更换双折射物体。
7.本实用新型的技术方案如下：一种双折射干涉现象展示装置，包括平板光源、起偏器、双折射物组件、检偏器和镜子；起偏器平放在平板光源之上，双折射物组件平放在检偏器之上，检偏器平放在镜子之上；镜子位于平板光源的后方，且两者之间的夹角在30
°
至 120
°
之间。
8.所述的双折射干涉现象展示装置，其中：所述平板光源与水平面之间的夹角在
‑
30
°
至 70
°
之间。
9.所述的双折射干涉现象展示装置，其中：所述平板光源水平放置。
10.所述的双折射干涉现象展示装置，其中：所述镜子与平板光源之间的夹角为75
°
。
11.所述的双折射干涉现象展示装置，其中：所述双折射物组件包括应力效应物体板、双折射矿物体板或者具有双折射效应的生物体板。
12.所述的双折射干涉现象展示装置，其中：所述应力效应物体板包括冻结热应力物体板。
13.所述的双折射干涉现象展示装置，其中：所述双折射物组件由薄膜和梯度薄膜板组成；梯度薄膜板位于薄膜之上。
14.所述的双折射干涉现象展示装置，其中：所述双折射物组件包括梯度薄膜板、光弹性效应物体板、有机玻璃板和o型密封圈；光弹性效应物体板位于有机玻璃板之上；o型密封圈夹在光弹性效应物体板与有机玻璃板之间，且三者之间组成一个密闭空间；并利用真空
泵改变该密闭空间的真空度；梯度薄膜板在平行有机玻璃板的平面内，沿与平板光源和镜子的延长连接线呈45
°
或135
°
的方向移动至光弹性性效应物体板之上。
15.所述的双折射干涉现象展示装置，其中：所述检偏器上印制有干涉色色谱表。
16.所述的双折射干涉现象展示装置，其中：所述平板光源为单色光。
17.本实用新型所提供的一种双折射干涉现象展示装置，由于采用了在平板光源上贴装起偏器和在其后方的镜子上贴装检偏器的简单结构，使得肉眼可以直接观察和分辨单色光穿过放置在起偏器上的双折射材料板时产生的双折射干涉现象，且结构简单，成本低廉，更便于更换双折射物体，非常适合对双折射干涉现象进行展示、测量和实验等推广使用。
附图说明
18.在此描述的附图仅用于解释目的，而非意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围；图中各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并非是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸；本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。
19.图1是本实用新型双折射干涉现象展示装置实施例的结构示意图；
20.图中各标号汇总：平板光源110、起偏器120、双折射物组件130、检偏器140和镜子150。
具体实施方式
21.以下将结合附图，对本实用新型的具体实施方式和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的具体实施方式。
22.如图1所示，图1是本实用新型双折射干涉现象展示装置实施例的结构示意图，该双折射干涉现象展示装置包括平板光源110、起偏器120、双折射物组件130、检偏器140 和镜子150；其中，起偏器120平放在平板光源110之上，双折射物组件130平放在检偏器 140之上，检偏器140平放在镜子150之上；镜子150位于平板光源110的后方，且镜子 150和平板光源110之间的夹角在30
°
至120
°
之间，优选75
°
。
23.起偏器120用于从普通光源发出的自然光中获得偏振光的器件，常用的起偏器120 有偏振片、尼科耳棱镜等；检偏器140也就是偏振片，主要作用是把入射光变成线偏振光出射；例如，当偏振片放置在光源上时叫做起偏器120，用来将光源发出的光变成线偏振光，而当偏振片放置在光电传感器前方，用来检测某一束光的偏振态时，被称为检偏器140；镜子150即普通的镜面，是一种表面光滑并且具有反射光线能力的物品，本文中指的是平面镜。
24.进一步地，平板光源110在放置时，与水平面之间的夹角在
‑
30
°
至 70
°
之间，优选平板光源110水平放置。
25.进一步地，双折射物组件130包括薄膜、光弹性效应物体板、应力效应物体板、双折射矿物体板或者具有双折射效应的生物体板等双折射材料板；其中，应力效应物体板包括热应力物体板，而热应力物体板又包括冻结热应力物体板和自制热应力物体板，例如，若环氧树脂在凝固过程被施加应力，凝固之后就成为冻结热应力物体。
26.以薄膜为例，双折射物组件130由薄膜和梯度薄膜板组成；梯度薄膜板即具有梯度结构的薄膜板，其各部位的薄膜层数各不相同，属于现有技术，也称薄膜梯度板，用来与双
折射材料板相组合，在光线穿过时使其产生干涉，可单独使用，通过镜子150可观察到不同的干涉颜色；梯度薄膜板放置在薄膜之上，由于梯度薄膜板各部位的薄膜层数不同，通过设置在其后方带有检偏器140的镜子150，即可肉眼观察到双折射干涉现象，且不同种类的薄膜也会产生不同的干涉条纹和颜色，通过比对被广泛采用的干涉色谱表，还可估算出该薄膜的折射率，非常的方便和实用。
27.而以光弹性效应塑料板等光弹性效应物体板为例，双折射物组件130包括梯度薄膜板、光弹性效应物体板、有机玻璃板和o型密封圈；光弹性效应物体板位于有机玻璃板之上；如图1所示，长圆形的o型密封圈夹在光弹性效应物体板与有机玻璃板之间，且三者之间组成一个密闭空间；并利用抽气筒或真空泵(图未示出)和导管缓慢改变该密闭空间的真空度；与此同时，梯度薄膜板在平行有机玻璃板的平面内，沿与平板光源110和镜子150的延长连接线呈45
°
或135
°
的方向移动至光弹性性效应物体板之上，并与光弹性性效应物体板形成组合，在移动过程中，可以观察到梯度薄膜板和光弹性性效应物体板合成的双折射干涉色序会产生增减变化，由此可以演示大气压强的应力效应，并在镜子150里肉眼观察到双干涉条纹的密度会随着密闭空间内气压的降低而增密，以及双折射干涉色序会随着光弹性效应物体板受力变化产生增减变化的现象；当然，作为抽气筒或真空泵的替换方案，也可以通过螺丝装置或人手施力在光弹性性效应物体板上，使其产生双折射干涉现象。
28.在本实用新型双折射干涉现象展示装置的具体实施方式中，具体的，平板光源110和镜子150表面的面积相对应，均可根据实际需要在0.01～6
㎡
之间进行选择；具体的，平板光源110可以采用led灯或其他光源制作，发出的光优选白光、黄光、红光或绿光等单色光，亦可通过增加相应颜色的滤色片来达到相同效果，且用绿光可看到比用红光更密的干涉条纹。
29.由此可以利用多种方法对双折射物组件130中的双折射材料板施加压力，并通过设置在其后方且加了检偏器140的镜子150，即可肉眼直接观察到双折射干涉现象，同一物体，由于双折射干涉，在镜子里观察到的像与实物明显不同；而干涉条纹的疏密和颜色，则由双折射材料板的厚薄或所受压力的大小确定。
30.本实用新型双折射干涉现象展示装置所用的干涉色色谱表的线条分布和数据均来源于奥林巴斯公司；结合现有技术中这类通用干涉色色谱表，就可以简便推算出双折射材料板的双折射率，而在具体实施过程中，则可将此类通用的干涉色色谱表以菲林印刷等形式印制在检偏器140之上。
31.本实用新型双折射干涉现象展示装置的工作原理是：平板光源110发出的单色光穿过起偏器120之后成为线偏振光，线偏振光穿过双折射物组件130中的双折射材料板时，被分解成振动方向相互垂直的o光与e光，虽然肉眼无法直接观察和分辨这两种光，但可以从增加了检偏器140的镜子150里观察到彩色的双折射干涉条纹，并通过印制在检偏器140上的通用干涉色色谱表估算出双折射材料板的双折射率或者所受的压应力；适合做显色偏振、光弹效应、应力效应和热应力实验，且双折射材料板更换方便，实验成本低廉。
32.应当理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不足以限制本实用新型的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本实用新型的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。