一种三棱镜最小偏角测量装置

1.本实用新型涉及一种三棱镜最小偏角测量装置。


背景技术：

2.大学物理实验中常用分光计测量精确的角度，在分光计测量三棱镜折射率实验中，用分光计测量最小偏向角时，往往找到的是一个微小范围内的值，不能精准确定最小偏向角。针对这一问题，即可利用平行光线通过凸透镜成像交于一点的特性，确定入射光与反射光的水平程度，从而精准确定最小偏向角。基于这个特性，我们设计了一种新型三棱镜最小偏角测量装置，可以更精确的测量出最小偏向角。


技术实现要素：

3.针对上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种利用平行光线通过凸透镜成像交于一点的特性，来确定入射光与反射光的水平程度的三棱镜最小偏角测量装置，来解决测量精度的问题。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种三棱镜最小偏角测量装置，包括三棱镜，还包括底座、升降支架、载物台、反光镜、凸透镜、挡光板、旋转支架、激光灯和智能手机，所述底座中心设置升降支架，所述升降支架包括锁紧机构，所述升降支架的顶部设置载物台，所述载物台上中心处放置三棱镜，在平行于三棱镜顶角所对的底边处放置同一平面的反光镜，在顶角的另一侧放置与反光镜配合的凸透镜，在底座的一侧设置与凸透镜配合的挡光板；
5.所述旋转支架通过阻尼轴承可转动设置在升降支架上，所述旋转支架上设置激光灯和智能手机。
6.进一步的，所述底座上设置与旋转支架配合的环形滑轨，所述旋转支架的底部滑动设置在环形滑轨内，所述旋转支架与环形滑轨之间设置防触碰机构。
7.进一步的，所述防触碰机构包括机关按钮、按钮弹簧、顶柱和顶柱拉簧。所述旋转支架的底端可上下滑动设置顶柱，所述机关按钮可左右滑动设置在位于顶柱上方的旋转支架内，所述机关按钮与旋转支架之间设置使机关按钮伸出的按钮弹簧，所述机关按钮设置与顶柱顶部配合的弧形避让槽，所述顶柱与旋转支架之间设置使顶柱伸入避让槽内的顶柱拉簧，所述按钮弹簧的弹力大于顶柱拉簧的拉力。
8.进一步的，所述载物台上设置防滑纹，所述反光镜和凸透镜的底部分别设置镜座。
9.进一步的，所述载物台上设置一圈角度刻度。
10.进一步的，所述旋转支架上设置灯台和手机支架，所述灯台上铰接激光灯，所述手机支架上设置智能手机。
11.本实用新型的有益效果是：它利用平行光线通过凸透镜成像交于一点的特性，确定入射光与反射光的水平程度，从而精准确定最小偏向角。简单实用的结构便于观察实验现象与数据收集，作为实验教学仪器它可控性强，现象直观，操作简单，读数简单。
附图说明
12.附图1为本实用新型的整体结构示意图；
13.附图2为本实用新型的局部正视剖面图；
14.附图3为附图2中局部细节a的放大图。
15.图中：三棱镜1、底座2、环形滑轨21、升降支架3、锁紧机构31、载物台4、反光镜5、凸透镜6、挡光板7、旋转支架8、灯台81、手机支架82、激光灯9、智能手机10、机关按钮100、按钮弹簧101、顶柱102、顶柱拉簧103、弧形避让槽104。
具体实施方式
16.为了更好地理解本实用新型，下面结合附图1至附图3来详细解释本实用新型的实施方式。
17.需要说明的是，文中所述的“前、后、左、右、上、下”方向，都是以附图1中的“前后左右上下”方向为准的。
18.本实用新型的一种三棱镜最小偏角测量装置，包括三棱镜1，还包括底座2、升降支架3、载物台4、反光镜5、凸透镜6、挡光板7、旋转支架8、激光灯9和智能手机10。如附图1中所示，所述底座2中心设置升降支架3，所述升降支架3包括锁紧机构31(锁紧螺栓，当升降支架调节好高度后锁紧)，所述升降支架3的顶部设置载物台4，所述载物台4上中心处放置三棱镜1，在平行于三棱镜1顶角所对的底边处，放置处于同一平面的反光镜5，在顶角的另一侧放置与反光镜5配合的凸透镜6，在底座2的一侧设置与凸透镜6配合的挡光板7。通过调节升降支架3的高度，可应对不同大小的三棱镜3实验。
19.所述旋转支架8通过阻尼轴承的连接，可转动设置在升降支架3上，阻尼轴承可确保旋转支架8不会轻易转动，所述旋转支架8上设置灯台81和手机支架82，所述灯台81上铰接激光灯9，此铰接处有阻尼，方便激光灯9上下微调角度。所述手机支架82上设置智能手机10，所述智能手机10需要提前安装phyphox软件，作为测量工具使用。
20.为了使旋转支架8的机构强度更高，更加耐用，所述底座2上设置与旋转支架8配合的环形滑轨21，所述旋转支架8的底部通过设置t型块，使其底部可滑动设置在环形滑轨21(t型滑轨)内，通过旋转支架21底部与底座2的环形滑轨21再连接，使旋转支架8与底座2之间有两个连接点，结构强度更高。考虑到实验室会操作旋转支架8上的智能手机10，即使是阻尼轴承连接的旋转支架8依然会因为受力而旋转，进而影响到实验。所以在所述旋转支架8与环形滑轨21之间设置防触碰机构。
21.如附图2和附图3中所示，所述防触碰机构包括机关按钮100、按钮弹簧101、顶柱102和顶柱拉簧103。所述旋转支架8的底端可上下滑动设置顶柱102，所述机关按钮100可左右滑动设置在位于顶柱102上方的旋转支架8内，所述机关按钮100与旋转支架8之间设置使机关按钮100伸出的按钮弹簧101，所述机关按钮100设置与顶柱102顶部配合的弧形避让槽104，所述顶柱102与旋转支架8之间设置使顶柱102伸入弧形避让槽104内的顶柱拉簧103。
22.如附图3中所示，正常情况下，顶柱102的底部会因为机关按钮101的限位而始终顶着环形滑轨21的底部，使旋转支架8的底部因为顶柱102的存在而被限位，配合阻尼轴承的阻力可以有效的避免外力干涉。当按压机关按钮100时，机关按钮100上的弧形避让槽104将处于顶柱102的正上方，此时受顶柱拉簧103拉力的影响，顶柱102的顶部将插入弧形避让槽
104中，从而使顶柱102的底部解除限位，此时即可正常旋转支架8。当松开机关按钮100时，受按钮弹簧102弹力大于顶柱拉簧103拉力的影响，机关按钮100和顶柱102都将自动复位，回到顶柱102继续对环形滑轨21底部施力的状态中。
23.所述反光镜和凸透镜的底部分别设置镜座，所述载物台上设置防滑纹，当反光镜和凸透镜放置到载物台上后，若不主动调整则不会产生位移。所述载物台上设置一圈角度刻度，方便获取旋转支架在旋转时所调节的角度数据。
24.本实用新型在使用步骤：
25.(1)在平行于顶角a所对的底边，同一平面放置一块反光镜(平面镜)。该反光镜用来反射从三棱镜中射出的光线，得到反射光。在距离顶角一定距离处放置一个凸透镜，让入射光线可以透过该凸透镜，且在透镜的焦点所在平面处放置平行三棱镜底边的挡光板。
26.(2)用激光灯垂直三棱镜中心射入，调节入射角度使得入射光线和反射光线恰好平行。
27.(3)同时将智能手机与激光灯利用旋转支架围绕三棱镜旋转，利用智能手机中的phyphox软件测量角度。
28.(4)旋转移动激光灯测量最小偏向角时，因智能手机与激光灯同在旋转支架上，所以两者为共轴旋转，即两者旋转角度相同。
29.(5)观察到挡光板上光线成像为一点时即为最小偏向角。
30.(6)使用phyphox软件中陀螺仪(转动速率)功能，得到手机旋转的速率。找到最小偏向角时，将手机迅速转回起点，再利用导出数据，根据最下偏向角与入射角度关系得到最小偏向角。