一种热学、电磁学、光学综合实验仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种实验装置，特别涉及一种热学、电磁学、光学综合实验仪。
【背景技术】
[0002] 按实验的层次划分，物理实验可分为基础性实验、综合性实验、设计性实验等，其 中综合性实验是物理实验不可缺少的重要组成部分。综合性实验要求在两个方面具有综合 性：一是在知识点上要有综合性，内容涉及两门以上相关课程的综合知识；二是在实验手 段上要有综合性，所使用的实验设备和实验手段应包括物理学两个或两个以上的分支。如 果在一个综合性实验中既要使用光学方面的实验设备，又要使用电学方面的实验设备，学 生就需要应用相应的知识和实验技能方可完成。
[0003] 目前，开设涉及多门课程、多个知识点的，考察多种实验技能和知识的综合应用的 大型综合性实验，是各大学物理实验课程所急需的。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决现有技术中的综合性实验对学生综合能力的考察不够全面的技术 问题，提供一种可以考察多种实验技能和知识综合运用的，热学、电磁学、光学综合实验仪。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
[0006] -种热学、电磁学、光学综合实验仪，包括：动镜、定镜、分束镜、补偿板、光源和夹 具；
[0007] 从所述光源发出的一束光，可在所述分束镜的半反射面上分为反射光束和透射光 束；
[0008] 所述透射光束经过所述补偿板射向所述定镜，并可经所述定镜反射后再穿过所述 补偿板，再在所述分束镜上发生反射；
[0009] 所述反射光束射向所述动镜，可经所述动镜反射后再穿过所述分束镜，然后可与 经过所述分束镜反射的所述透射光束发生干涉；
[0010] 所述夹具包括活动座和固定座；所述动镜设置于所述活动座上；
[0011] 所述活动座通过多个固定螺栓与所述固定座相连；
[0012] 所述固定座上设有电炉，所述电炉内设有励磁线圈，所述励磁线圈内设有加热线 圈；所述加热线圈内放置有待测金属棒；所述待测金属棒可被分别设置在所述活动座和所 述固定座上的顶块顶紧。
[0013] 在上述技术方案中，每个所述固定螺栓的顶端设有将所述活动座压紧的压紧螺 母，所述压紧螺母与所述活动座之间设有弹簧。
[0014] 在上述技术方案中，所述电炉内的励磁线圈和加热线圈可分别工作，或同时工作。
[0015] 在上述技术方案中，所述加热线圈可调节所述电炉内的温度的范围为20~ KKTCo
[0016] 在上述技术方案中，所述固定螺栓的数量为4个。
[0017] 在上述技术方案中，所述顶块的材料为石英玻璃。
[0018] 在上述技术方案中，所述夹具内还设有一个用来托住待测物品的托板。
[0019] 在上述技术方案中，在两个所述顶块的上部分别设有一个适合于待测物品平稳滑 下并落在托板上的坡面。
[0020] 本发明具有以下的有益效果：
[0021] 本发明的热学、电磁学、光学综合实验仪可以全面考察学生的热学、电磁学、光学 方面的基础物理知识和综合实验能力。
【附图说明】
[0022] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0023] 图1为本发明的热学、电磁学、光学综合实验仪的光路原理示意图。图中的虚线框 代表定镜的等效位置。
[0024] 图2为本发明的热学、电磁学、光学综合实验仪的结构示意图。
[0025] 图3为本发明的热学、电磁学、光学综合实验仪中的夹具的剖面结构示意图。
[0026] 图中的附图标记表示为：
[0027] 1-动镜；21-固定螺栓；22-压紧螺母；23-弹簧；3-活动座；4-固定座；
[0028] 41_电炉；5、8_顶块；61_励磁线圈；62_加热线圈；7_待测金属棒；
[0029] 9-分束镜；10-补偿板；11-定镜；12-底座；13-托板；51、81_坡面。
【具体实施方式】
[0030] 本发明的发明思想为：
[0031] 将热学、电磁学、光学等多门相关课程的综合知识有机的结合在一起，形成一个大 型综合设计性实验，考察多种实验技能和知识的综合运用。
[0032] 下面结合附图对本发明做以详细说明。
[0033] 如图1-3所示，一种热学、电磁学、光学综合实验仪，包括设置在底座12上的：动镜 1、定镜11、分束镜9、补偿板10、光源以及夹具；所述动镜1和所述定镜11为相互垂直的平 面镜；所述分束镜9和补偿板10为相互平行的平面玻璃板，与动镜1和定镜11均成45° 角；所述分束镜9的一个表面镀有半反射金属膜；所述夹具包括所述活动座3和固定座4 ; 所述动镜1设置于所述活动座3上；所述活动座3通过4个固定螺栓21与固定座4相连； 每个所述固定螺栓21的顶端设有将所述活动座3压紧的压紧螺母22,所述压紧螺母22与 所述活动座3之间设有弹簧23。所述固定座4上设有电炉41，所述电炉41内设有励磁线圈 61，所述励磁线圈61内设有加热线圈62 ;所述加热线圈62内放置有待测金属棒7 ;所述待 测金属棒7可被分别设置在所述活动座3和所述固定座4上的顶块5、顶块8顶紧。所述顶 块5、顶块8的材料为石英玻璃。所述夹具内还设有一个用来托住待测金属棒7的托板13。 在顶块5和顶块8的上部分别设有一个适合于待测金属棒7平稳滑下并落在托板13上的 坡面51和坡面81。
[0034] 从光源发出的一束光，可在所述分束镜9的半反射面上分为反射光束和透射光 束；透射光束经过补偿板10射向定镜11，并可经定镜11反射后再穿过补偿板10,再在分束 镜9上发生反射；反射光束射向动镜1，可经动镜1反射后再穿过分束镜9,然后可与经过分 束镜9反射的透射光束发生干涉。
[0035] 电炉41内的励磁线圈61和加热线圈62可分别工作，也可以同时工作；加热线圈 62可调节电炉41内的温度的范围为20~100°C。
[0036] 如图1的光路所示，点光源发出的光射到分束镜9的半透半反层上，被分为透射光 束和反射光束，分别经定镜2和动镜1反射，最终在E处相遇产生干涉。图1中的虚线框代 表定镜2的等效位置。干涉现象可看成是定镜2的等效位置和动镜1之间的空气薄膜产生 的薄膜干涉。
[0037] 在E处干涉的两束光也可看成是由两个点光源发出的，它们的距离为定镜2的等 效位置和动镜1之间距离d的2倍，即2d。两个点光源到屏上的任一点的光程差近似为（空 气折射率η ~ 1):
[0039] 其中，φ为入射角。
[0040] 由干涉加强、减弱条件：
[0041]
[0042] 其中，λ为光的波长。
[0043] 在干涉圆环中心处，φ=〇,由⑵式可知，d增大（或减小）Ad,中心便会"涌 出"（或"吞入"）Λ k条条纹，二者关系是：
[0045] 由（3)式，中心每涌出（或吞入）一个条纹，d的增大（或减小）量为半个波长。 测出动镜移动的距离和吞（或吐）的条纹数，便可求出波长；若已知波长，数出吞（或吐） 条纹数也可测距离。
[0046] 应用本发明的热学、电磁学、光学综合实验仪可以进行多个不同学科的物理实验， 下面通过不同的实施例来分别说明。
[0047] 实施例1已知光源发出的光的波长λ为500.0 nm，测量待测金属棒的长度1。
[0048] 将分别设置在所述活动座3和所述固定座4上的顶块5、顶块8顶紧；逐步拉开顶 块5和顶块8,并保持观察干涉条纹的变化情况，直到待测金属棒7沿坡面51和坡面81滑 动落入顶块5和顶块8之间，被托板13托住，使顶块5和顶块8将待测金属棒7的长度的 两端夹紧。这时，记录干涉条纹的总变化数量Ak = 330,000。
[0049] 根据1。= Δ k λ /2,计算得到待测金属棒的长度1。为82. 500mm。
[0050] 实施例2已知光源发出的光的波长λ为600.0 nm，测量待测金属棒的直径D
[0051] 将分别设置在所述活动座3和所述固定座4上的顶块5、顶块8顶紧；逐步拉开顶 块5和顶块8,并保持观察干涉条纹的变化情况，直到待测金属棒7沿坡面51和坡面81滑 动落入顶块5和顶块8之间，被托板13托住，使顶块5和顶块8将待测金属棒7的直径的 两端夹紧。这时，记录干涉条纹的总变化数量Ak= 110,000。
[0052] 根据D = Δ k λ /2,计算得到待测金属棒的直径D = 33. 00mm。
[0053] 实施例3已知待测金属棒的长度，测量激光波长
[0054] 将分别设置在所述活动座3和所述固定座4上的顶块5、顶块8顶紧；逐步拉开顶 块5和顶块8,并保持观察干涉条纹的变化情况，直到长度^为8cm的待测金属棒7沿坡面 51和坡面81滑动落入顶块5和顶块8之间，被托板13托住，使顶块5和顶块8将待测金属 棒7的长度的两端夹紧。这时，记录干涉条纹的总变化数量Ak = 300, 000。
[0055] 根据λ = 21。/Δ k，计算得到激光波长λ为533. Onm。
[0056] 实施例4测量磁场分布，确定均匀磁场范围以及磁感应强度B
[0057] 辅助实验仪器包括：稳流电源，稳压电源，安培表。
[0058] 对励磁线圈61通电，在夹具内形成磁场利