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一种分立式分光计及其实验调节方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2020-08-19
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2020-12-01
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2022-10-25
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2040-08-19
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN202010836417.7 申请日 2020-08-19
公开/公告号 CN111933004B 公开/公告日 2022-10-25
授权日 2022-10-25 预估到期日 2040-08-19
申请年 2020年 公开/公告年 2022年
缴费截止日
分类号 G09B23/22 主分类号 G09B23/22
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 3
权利要求数量 4 非专利引证数量 1
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证 1、CN 201681526 U,2010.12.22CN 202584522 U,2012.12.05CN 105139736 A,2015.12.09CN 103927920 A,2014.07.16CN 208796542 U,2019.04.26CN 212750159 U,2021.03.19罗利霞.分光计的激光辅助调整装置《.电子测试》.2014,张雷明等.分光计调节和测量方法的研究. 《中国石油大学胜利学院学报》.2018,第32卷(第03期),;
引用专利 被引证专利
专利权维持 2 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 王关晴、崔凯科、陈翔翔、王路、罗丹、彭辉丽 第一发明人 王关晴
地址 浙江省杭州市钱塘新区白杨街道2号大街 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 6
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
浙江千克知识产权代理有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
周希良
摘要
本发明公开了一种分立式分光计及其实验调节方法,它包括导轨、载物平台、平行光凸透镜、成像透镜和观察屏。载物平台一侧的导轨上设有平行光凸透镜,平行光凸透镜的前焦面上设有狭缝,平行光透镜和狭缝用于产生平行光。载物平台另一侧的导轨上设有成像凸透镜,成像透镜后焦面处设有观察屏,观察屏中心设有一通光小孔,通光孔上方和下方各刻有一个十字叉丝,以便于分光计的调节。成像透镜与观察屏用于平行光会聚,成清晰像。本发明采用观察屏成像,使实验结果清晰成像在观察屏中心,扩大了观察的视场,利于观察结果,减轻了用眼疲劳。分立式分光计利用导轨和可移动滑块代替了原有分光计的镜筒,利于更换原件。
  • 摘要附图
    一种分立式分光计及其实验调节方法
  • 说明书附图:图1
    一种分立式分光计及其实验调节方法
  • 说明书附图:图2
    一种分立式分光计及其实验调节方法
  • 说明书附图:图3
    一种分立式分光计及其实验调节方法
  • 说明书附图:图4
    一种分立式分光计及其实验调节方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-10-25 授权
2 2020-12-01 实质审查的生效 IPC(主分类): G09B 23/22 专利申请号: 202010836417.7 申请日: 2020.08.19
3 2020-11-13 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种分立式分光计实验调节方法,所述一种分立式分光计包括导轨、载物平台、平行光凸透镜、成像透镜和观察屏;
载物平台一侧的导轨上设有平行光凸透镜,平行光凸透镜的前焦面上设有狭缝,平行光透镜和狭缝用于产生平行光;
载物平台另一侧的导轨上设有成像凸透镜,成像透镜后焦面处设有观察屏,观察屏中心设有一通光孔,通光孔上方和下方各刻有一个十字叉丝,其中下方的十字叉丝可透光,以便于分光计的调节;成像透镜与观察屏用于平行光会聚,成清晰像;
所述载物平台一侧的导轨位置固定,载物平台另一侧的导轨以载物平台为中心可以自由转动;
其特征在于:
开启电源,启动半导体激光器,在狭缝与载物平台之间放置平行光凸透镜,调节半导体激光器与平行光凸透镜中心到设定水平标高,使激光束穿过所述观察屏的通光孔后,垂直入射的平行光凸透镜中心,平行光凸透镜前后表面会将光束反射回通光孔周围,并在观察屏上形成两个光斑;
随后调节平行光凸透镜高低与左右位置,使两光斑在观察屏上重合,并形成干涉图案,即同心圆环,调整平行光凸透镜的角度,使同心圆环中心与通光孔重合,实现平行光凸透镜光轴与观察屏小孔中心同轴等高;
调节半导体激光器,使其照亮观察屏上可透光的十字叉丝,并在载物平台上放置平面镜,调节平面镜法线方向垂直成像透镜,并调节观察屏前后位置,使平面镜反射回观察屏上的十字叉丝像清晰;
调节载物平台水平,使十字像与十字叉丝完全重合后,再将平面镜旋转180°,再次调节载物台水平,使十字像与十字叉丝完全重合,关闭半导体激光器,完成分立式分光计实验调节操作;
开启光源,移动狭缝前后位置,并调节狭缝到合适宽度,使观察屏上干涉条纹清晰后,即可开始分光计测量实验;
开启光源,移动狭缝前后位置,使观察屏上狭缝像清晰,并调节狭缝到合适宽度;随后调节狭缝高度,使狭缝像的中心与观察屏通光孔同轴等高;即可开始分光计测量实验。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,分立式分光计所使用的光源为谱线包括
589.0nm、589.6nm的钠光灯或谱线包括365.0nm、404.7nm、435.8nm、546.1nm、577.0nm的汞灯光源。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述观察屏的通光小孔设置于观察屏的中心位置,通光小孔设置为圆形结构,通光小孔直径范围为0.1mm‑2mm。

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述狭缝所在的屏面规格尺度应与观察屏屏面规格尺度相对应,测量时,所述狭缝结构为竖直矩形,且位于所在屏面中心位置,狭缝中心与通光小孔中心对应,狭缝宽度范围为0.1mm‑1mm。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于光学实验领域,具体涉及一种分立式分光计及其实验方法。

背景技术

[0002] 分光计是一种重要的光学仪器,是精密的测角仪,最小分度值可达1′。分光计的基本光学结构又是许多光学仪器的基础(如棱镜光谱仪、光栅光谱仪、分光光度计、单色仪),在物理实验中既能培养学生的基本实验技能,又能培养学生应用理论知识解决实际问题的能力,因此它也是大学物理实验中必做的实验。例如测量三棱镜的顶角、最小偏向角、棱镜玻璃的折射率等一系列实验数据。
[0003] 在大学物理实验所涉及的众多实验仪器中,分光计的调节与使用是最不容易被学生掌握的。由于分光计装置结构较复杂,在使用前需要对分光计进行复杂的调整操作,其难点主要在于:使光线通过平行光管射出;望远镜调焦至无穷远,即平行;望远镜和平行光管共轴,且均与分光计中心轴垂直等。并且在观察有关现象和测量角度时,为获得正确的测量结果,须保证让分光计的光学系统(准直管和望远镜)要适合平行光。即要求望远镜光轴与分光计的主轴垂直,以保证观察面是一个平面。部分学生往往不能在有限的时间内完成调节与测量,因此分光计的调节与使用成为了大学物理实验课教学的难点。另外由于封闭的结构,使学生不能很快理解分光计工作原理,导致学生调节速度很慢,耽误实验进度,同时目镜的镜筒观察时视野很小,长时间观察会造成用眼疲劳。

发明内容

[0004] 本发明的目的是改进现有分光计,使分光计的结构更简单,操作更容易,原理更明显易懂以及利用分光计进行更多光学实验。
[0005] 为了解决上述问题,本发明采取以下技术方案:
[0006] 本发明包括导轨、载物平台、平行光凸透镜、成像透镜和观察屏。载物平台一侧的导轨上设有平行光凸透镜,平行光凸透镜的前焦面上设有狭缝,平行光透镜和狭缝用于产生平行光。
[0007] 载物平台另一侧的导轨上设有成像凸透镜,成像透镜后焦面处设有观察屏,观察屏中心设有一通光小孔,通光孔上方和下方各刻有一个十字叉丝,其中下方的十字叉丝可透光,以便于分光计的调节。成像透镜与观察屏用于平行光会聚,成清晰像。
[0008] 进一步说,分立式分光计所使用的光源为谱线包括589.0nm、589.6nm的钠光灯或谱线包括365.0nm、404.7nm、435.8nm、546.1nm、577.0nm的汞灯光源。
[0009] 进一步说,载物平台一侧的导轨位置固定,载物平台另一侧的导轨以载物平台为中心可以自由转动。
[0010] 进一步说,所述观察屏的通光小孔设置于观察屏的中心位置,通光小孔设置为圆形结构,通光小孔直径范围为0.1mm‑2mm。
[0011] 进一步说,所述狭缝所在的屏面规格尺度应与观察屏屏面规格尺度相对应,测量时,所述狭缝结构为竖直矩形,且位于所在屏面中心位置,狭缝中心与通光小孔中心对应,狭缝宽度范围为0.1mm‑1mm。
[0012] 一种分立式分光计实验调节方法,具体是:
[0013] 开启电源,启动半导体激光器,在狭缝与载物平台之间放置平行光凸透镜,调节半导体激光器与平行光凸透镜中心到设定水平标高,使激光束穿过所述观察屏的通光孔后,垂直入射的平行光凸透镜中心,平行光凸透镜前后表面会将光束反射回通光孔周围,并在观察屏上形成两个光斑。
[0014] 随后调节平行光凸透镜高低与左右位置,使两光斑在观察屏上重合,并形成干涉图案,即同心圆环,调整平行光凸透镜的角度,使同心圆环中心与通光孔重合,实现平行光凸透镜光轴与观察屏小孔中心同轴等高。
[0015] 调节半导体激光器,使其照亮观察屏上可透光的十字叉丝,并在载物平台上放置平面镜,调节平面镜法线方向垂直成像透镜,并调节观察屏前后位置,使平面镜反射回观察屏上的十字叉丝像清晰。
[0016] 调节载物平台水平,使十字像与十字叉丝完全重合后,再将平面镜旋转180°,再次调节载物台水平,使十字像与十字叉丝完全重合,关闭半导体激光器,完成分立式分光计实验调节操作。
[0017] 开启光源,移动狭缝前后位置,并调节狭缝到合适宽度,使观察屏上干涉条纹清晰后,即可开始分光计测量实验。
[0018] 开启光源,移动狭缝前后位置,使观察屏上狭缝像清晰,并调节狭缝到合适宽度;随后调节狭缝高度,使狭缝像的中心与观察屏通光孔同轴等高;即可开始分光计测量实验。
[0019] 本发明的有益效果是:
[0020] 分立式分光计使用时可以直接观察光路,工作原理清晰,易于理解。另外原有分光计观察时需要通过目镜镜筒观察,视场狭小,长时间观察会造成用眼疲劳,分立式分光计采用观察屏成像,使实验结果清晰成像在观察屏中心,扩大了观察的视场,利于观察结果,减轻了用眼疲劳。分立式分光计利用导轨和可移动滑块代替了原有分光计的镜筒,利于更换原件,可以实现其他光学实验,例如将元件更换为激光光源,起偏器,检偏器,光电探测器,可以实现在分立式分光计上拓展光的偏振实验。另外本发明方法操作简洁,图像清晰,显著拓宽视野,易于观察,大大缩短分光计实验调整时间。该分立式分光计结构平台及方法可还用于凸透镜焦距测量、光强分布测量、光的偏振测量等实验开展,在物理教学实验中能够广泛应用。

实施方案

[0025] 下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
[0026] 本发明将分光计的平行光管和目镜用导轨、可移动滑块支架以及透镜代替,并用观察屏进行成像观察。所述导轨分别位于载物平台两端,光源方向导轨固定,不能转动,像侧导轨可绕载物平台自由转动。按照光轴方向,狭缝位于平行光凸透镜前方,并处于平行光凸透镜的前焦点处,用于产生平行光,在载物平台正后方为成像凸透镜,用于平行光会聚,观察屏位于成像凸透镜后焦平面处,用于观察成像结果。
[0027] 实施例:如图1和图2所示,本发明包括光源、导轨、可移动滑块支架、狭缝、载物平台、平行光凸透镜、成像透镜和观察屏。分立式分光计使用前应调节各元件中心位于同一水平高度,导轨1物侧设有平行光凸透镜3,平行光凸透镜3的前焦面上设有狭缝2,见图3,平行光透镜和狭缝用于产生平行光。载物平台位于平行光透镜正后方,载物平台后方设有成像凸透镜5,成像透镜5后焦面处设有观察屏,观察屏中心设有一通光小孔,通光孔上方刻有一个十字叉丝,下方刻有一个可透光的十字叉丝,见图4,以便于分光计的调节。成像透镜与观察屏用于平行光会聚,成清晰像。
[0028] 本发明利用平行光透镜和狭缝产生平行光,用以代替传统分光计的平行光管。利用成像透镜和观察屏进行清晰成像和现象观察,用以代替传统分光计的目镜。本发明中的狭缝、平行光凸透镜、成像透镜和观察屏均通过可移动滑块支座上与导轨滑动连接,可移动滑块支座上的这些的元件可替换,用以实现其他实验,比如图3所示。分立式分光计所使用的光源为钠光灯,谱线包括589.0nm、589.6nm;汞灯光源,谱线包括365.0nm、404.7nm、435.8nm、546.1nm、577.0nm。本发明中的物方导轨位置固定,像方导轨以载物平台为中心可以自由转动。
[0029] 本发明实验调节方法包括以下步骤:
[0030] 开启电源,启动半导体激光器7,在狭缝与载物平台之间放置平行光凸透镜,调节半导体激光器与平行光凸透镜中心到设定水平标高,使激光束穿过所述观察屏的通光孔后,垂直入射的平行光凸透镜中心,平行光凸透镜前后表面会将光束反射回通光孔周围,并在观察屏上形成两个光斑。
[0031] 随后调节平行光凸透镜高低与左右位置,使两光斑在观察屏上重合,并形成干涉图案,即同心圆环,调整平行光凸透镜的角度,使同心圆环中心与通光孔重合,实现平行光凸透镜光轴与观察屏小孔中心同轴等高。
[0032] 调节半导体激光器,使其照亮观察屏上的可透光的十字叉丝,并在载物平台上放置平面镜,调节平面镜法线方向垂直成像透镜,并调节观察屏前后位置,使平面镜反射回观察屏上的十字叉丝像清晰。
[0033] 调节载物平台水平,使十字像与十字叉丝完全重合后,再将平面镜旋转180°,再次调节载物台水平,使十字像与十字叉丝完全重合,关闭半导体激光器,完成分立式分光计实验调节操作。
[0034] 开启光源(钠/汞灯)移动狭缝前后位置,使观察屏上狭缝像清晰,并调节狭缝到合适宽度;随后调节狭缝高度,使狭缝像的中心与观察屏通光孔同轴等高;即可开始分光计测量实验。

附图说明

[0021] 图1是分立式分光计光路系统;
[0022] 图2是分立式分光计主体平台;
[0023] 图3是狭缝结构;
[0024] 图4是观察屏结构。
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