便携式磁吸附迈克尔逊干涉演示实验仪的制作方法

1.本实用新型属于物理教学和科普仪器技术领域，具体涉及一种便携式磁吸附迈克尔逊干涉演示实验仪。


背景技术：

2.分振幅干涉是大学物理波动光学教学中的重要内容，而迈克尔逊干涉仪又是分振幅干涉的一个典型装置。主要原理：一束单色光束通过两个互成角度的平面反射镜和一块半透半反分光板发生反射和折射后形成两束光在空间再次相遇发生干涉。当两块平面镜相互垂直，分光板处在两个平面镜之间且与任一平面镜夹角成45度角时，会生等倾干涉，即等倾圆环；当两块平面镜稍微偏离相互垂直位置时，会发生等厚干涉，即等厚条纹。迈克尔逊干涉仪常用于波动光学实验教学中，由于普通的干涉仪质量和体积都很大，不易携带，所以很少用于理论课课堂，在教室原理讲解过程中势必造成理论脱离实际，学生理解困难等问题。所以如何在理论课堂上方便、快捷地引入迈克尔逊干涉实验，把抽象问题具体化，提高教学效果，是本专利的特色。
3.现有技术，“一种方便调节的迈克尔逊干涉仪(申请号cn201922131887.9)”存在相应的不足：仪器自带激光器光源，光路中无光衰减器，调节光路时，容易伤到人眼，存在安全隐患；另外，可移动反射镜在移动过程中无法定量测量移动距离，只能定性演示；“一种改进的迈克尔逊干涉仪装置(申请号 cn201921970626.x)”在经典迈克尔逊干涉仪基础上增加凸透镜和激光接收器，虽然在调节光路时变得方便和安全，但是仪器本身结构和体积和经典迈克尔逊干涉仪没有太大变化，只能用于实验教学。目前市面上大部分迈克尔逊干涉仪，虽然功能齐全，结构稳定，测量精度高，但是体积较大，比较笨重，不方便携带，不适合在理论课堂中演示。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种便携式磁吸附迈克尔逊干涉演示实验仪，以解决背景技术中存在的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种便携式磁吸附迈克尔逊干涉演示实验仪，包括底盘、金属外壳、第一反射镜、第一反射镜支架、第一支架底座、第二反射镜、第二反射镜支架、第二支架底座、精密滑轨、带数显螺旋头、分光板、分光板底座、衰减器/毛玻璃切换器、切换器底座、半导体激光光源、光源底座、电源、电源开关、第三反射镜和强铁磁体；
6.所述底盘下部安装有四个强铁磁体；金属外壳侧面开孔，用于出射光路；所述第一反射镜固定在第一反射镜支架上，第一反射镜支架固定在第一支架底座上，第一支架底座用螺丝固定在底盘的右上侧；所述第二反射镜固定在第二反射镜支架上，第二反射镜支架固定在第二支架底座上，第二支架底座用螺丝固定在底盘的左侧；所述带数显螺旋头与第二支架底座中的精密滑轨相连，通过螺旋头的旋转实现底座上第二反射镜的精密移动；所
述分光板固定在分光板底座上，分光板底座用螺丝固定在底盘上，分光板位于所述反射镜的下方；所述衰减器/毛玻璃切换器通过手动旋转实现光路上光衰减器和毛玻璃的切换，衰减器/毛玻璃切换器固定在切换器底座上，切换器底座用螺丝固定在底盘上，切换器底座位于支架底座的下方；半导体激光光源固定在光源底座上，光源底座用螺丝固定在底盘上，光源底座位于切换器底座的下方；电源利用螺丝固定在底盘上；电源开关利用螺丝固定在金属外壳侧壁上，通过电源开关实现半导体激光光源的开关，第三反射镜和强铁磁体利用螺丝连接成为一个整体。
7.优选地，所述第一反射镜和第二反射镜通过第一反射镜支架和第二反射镜支架上的两个调节旋钮控制反射镜角度。
8.优选地，所述分光板单独使用分光。
9.优选地，所述半导体激光光源为激光器和短焦距凸透镜组合，半导体激光光源与电源开关整体安装在仪器底盘上。
10.优选地，所述衰减器/毛玻璃切换器装有光衰减器和毛玻璃。
11.本实用新型的有益效果是：(1)激光器光源、光衰减器/毛玻璃切换器、反射镜、分光板集成在一个底盘上，光路调节方便、安全，干涉条纹清晰可见。
12.(2)反射镜底座上配有带数显螺旋头，可以精确测量反射镜前后移动距离，实验可以定量化。
13.(3)光衰减器/毛玻璃切换器可以自由切换，光衰减器用于调整光路，毛玻璃用于实现非定域干涉向定域干涉的转换。
14.(4)整套演示仪能够吸附在黑板或任何铁质平面上，便于多人同时观看。
15.(5)体积小，重量轻，方便携带和演示，不受空间限制。
附图说明
16.图1是本实用新型演示仪的结构示意图；
17.图中：
18.1、底盘；2、金属外壳；3、反射镜；4、反射镜支架；5、支架底座；6、反射镜；7、反射镜支架；8、支架底座；9、精密滑轨；10、带数显螺旋头；11、分光板；12、分光板底座；13、衰减器/毛玻璃切换器；14、切换器底座；15、半导体激光光源；16、光源底座；17、电源；18、电源开关；19、反射镜；20、强铁磁体。
具体实施方式
19.下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。
20.如图1所示，一种便携式磁吸附迈克尔逊干涉演示实验仪，包括底盘1、金属外壳2、第一反射镜3、第一反射镜支架4、第一支架底座5、第二反射镜6、第二反射镜支架7、第二支架底座8、精密滑轨9、带数显螺旋头10、分光板11、分光板底座12、衰减器/毛玻璃切换器13、切换器底座14、半导体激光光源15、光源底座16、电源17、电源开关18、第三反射镜19和强铁磁体20；
21.所述底盘1下部安装有四个强铁磁体20，可将演示仪吸附在黑板上，方便学生观察光路结构；金属外壳2侧面开孔，用于出射光路；第一反射镜3固定在第一反射镜支架4上，支
架上含有调节旋钮可以调整反射镜反射角度，第一反射镜支架4固定在第一支架底座5上，第一支架底座5用螺丝固定在底盘1 上；第二反射镜6固定在第二反射镜支架7上，支架上含有调节旋钮可以调整反射镜反射角度，第二反射镜支架7固定在第二支架底座8上，第二支架底座8 用螺丝固定在底盘1上；带数显螺旋头10与第二支架底座8中的精密滑轨9相连，通过螺旋头的旋转可以实现底座上第二反射镜6的精密前后移动，从而实现定量计算光路光程差；分光板11固定在分光板底座12上，将光源发射出的光线一半反射，一半透射，分光板底座12用螺丝固定在底盘1上，分光板底座 12上带有调节螺丝用于调整分光板的位置；衰减器/毛玻璃切换器13可以通过手动旋转实现光路上光衰减器和毛玻璃的切换，切换至衰减器用于调节光路，切换至毛玻璃用于实现非定域条纹向定域条纹的转换，衰减器/毛玻璃切换器13 固定在切换器底座14上，切换器底座14用螺丝固定在底盘1上；半导体激光光源15固定在光源底座16上，光源由半导体激光器和凸透镜组合构成，用于实现扩束，光源底座16用螺丝固定在底盘1上；电源17利用螺丝固定在底盘1 上；电源开关18利用螺丝固定在金属外壳2侧壁上，通过电源开关18实现半导体激光光源15的开关。第三反射镜19和强铁磁体20利用螺丝连接成为一个整体，在实验中可以在吸附在黑板上，调节可调，方便学生观察干涉条纹。整个演示仪中的光学元件中心都在和底盘1平行的平面上。
22.本实用新型便携式磁吸附迈克尔逊干涉演示实验仪操作方法：
23.将整个演示仪平放于演示台，或通过强铁磁体20将其吸附于黑板上，打开电源开关18，将衰减器/毛玻璃切换器13先切换到衰减器，人眼通过演示仪侧面的开孔方向观察出射光线注意佩戴专用眼睛保护人眼，通过演示通过第一反射镜支架4和第二反射镜支架7调节第一反射镜3和第二反射镜4的反射角度，使得经过两个反射镜进入人眼的两条光线重合在一起。在演示仪侧面出射孔位置将第三反射镜19利用强铁磁体20吸附于黑板上，使用光屏即可观察到干涉条纹。通过带数显螺旋头10调节可以精密调节第二反射镜6的位置，可以定量观察干涉条纹的变化。将衰减器/毛玻璃切换器13先切换至毛玻璃，可以用人眼直接通过第三反射镜19观察定域干涉条纹。
24.应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。