一种衍射-偏振光-物质旋光性三位一体演示实验装置的制作方法

本实用新型设计物理实验设备技术领域，具体为一种衍射-偏振光-物质旋光性三位一体演示实验装置。

背景技术：

大学物理理论与实验紧密不可分割，但当前大学物理实验教学与理论教学脱节等问题脱节严重。理论学习时，由于无法直观地观察到支持理论的现象，学生对理论的理解浅薄。在后续的实验教学中时，学生的理论水平限制了他们对实验原理的理解，也影响了教学进度。光的偏振、偏振光特性研究以及物质旋光率的测量是大学物理理论教学、实验教学的重要内容，目前这三个实验是分开教学的，且对实验环境要求较高，实验器材繁多，不便携，设计一小巧便携、易于操作、能快速演示实验演示装置，辅助大学物理理论教学，可以提高学生的学习效率，加深学生对理论的理解，进而也能提升实验教学效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决上述问题，设计提供了一种小巧便携、易于操作的衍射-偏振光特性-物质旋光性三位一体演示实验装置。

一种衍射-偏振光-物质旋光性三位一体演示实验装置，包括可折叠外壳、轨道、激光器、扩束镜、起偏器、四分之一玻片、检偏器、旋光物质和手动可调狭缝；上述轨道位于可折叠外壳两侧；所述激光器、扩束镜、起偏器、四分之一玻片、检偏器、旋光物质和手动可调狭缝按顺序排列从轨道两侧嵌入可折叠外壳中，滑动各光学元件调节到合适位置，所述可折叠外壳侧面设有刻度尺、凹槽和观察屏，所述可折叠外壳内部设有挡板。

进一步的，所述可折叠外壳包括结构相同的两部分外壳，两部分外壳通过下表面的合页连接，折叠后的外壳作为储存箱；每个外壳的侧边设有凹槽。

进一步的，所述可折叠外壳上表面设有凹槽，作为光学元件固定和滑动元件的轨道，确保元件共轴，激光垂直入射光学元件。光学元件底座从轨道两侧嵌入，并按顺序排列，滑动光学元件调节到合适位置。

进一步的，所述可折叠外壳内部为空腔；挡板位于可折叠外壳的空腔内，用于固定光学元件。

进一步的，所述激光器、扩束镜、起偏器、四分之一玻片、检偏器、旋光物质和手动可调狭缝在轨道中任意移动和拆卸。

进一步的，所述刻度尺记录各个光学元件的位置。

进一步的，激光器、扩束镜、四分之一玻片、检偏器、旋光物质、观察屏、起偏器、和手动可调狭缝等实验用具可放入可折叠外壳折叠成的储存箱中。

进一步的，所述起偏器为偏振片。

进一步的，所述激光器为氦氖激光器。

进一步的，所述可折叠外壳的两部分外壳长度、宽度相等，可折叠外壳左右两部分向中间翻折后作为存储各光学元件的储存箱。

进一步的，所述旋光物质的材料是石英晶片。

本装置可以同时实现光的偏振、偏振光特性研究以及物质旋光率的测量，同时相比目前现有教学实验，本装置对实验环境要求降低，实验器材大大减少，同时便携，能快速演示实验演示装置，辅助大学物理理论教学，可以提高学生的学习效率，加深学生对理论的理解，进而也能提升实验教学效果。

附图说明

图1为实施例中教学演示实验装置的结构示意图。

图2为实施例中可折叠外壳的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实例对本实用新型的具体实施做进一步说明，但本实用新型的实施和保护范围不限于此。

如图1所示，一种衍射-偏振光-物质旋光性三位一体演示实验装置，包括可折叠外壳1，轨道2，激光器3，扩束镜4、起偏器5，四分之一玻片6，检偏器7，旋光物质8和手动可调狭缝9；轨道2位于可折叠外壳1两侧，所述激光器3，扩束镜4、起偏器5，四分之一玻片6，检偏器7，旋光物质8和手动可调狭缝9从轨道两侧嵌入可折叠外壳1中，所述可折叠外壳1的侧面设有刻度尺10、凹槽11和观察屏，所述可折叠外壳1内部设有挡板14，所述旋光物质8的材料是石英晶片。

进一步的，如图2所示，所述可折叠外壳1包括结构相同的两部分外壳，两部分外壳内部挖空，每个外壳的侧边设有凹槽。外壳通过下表面的金属合页12连接。所述可折叠外壳1，一边稍长于另一边，可折叠外壳1左右两部分向中间翻折后作为存储各光学元件的储存箱。

进一步的，所述可折叠外壳1上表面设有凹槽，作为光学器件固定和滑动元件的轨道(2)，确保元件共轴，激光垂直入射光学元件。光学器具底座从轨道两侧嵌入，并按顺序排列，滑动调节到合适位置。

进一步的，所述可折叠外壳1内部有挡板14用于固定光学元件。在挡板的位置，光学元件可嵌入其中。

进一步的，激光器3、扩束镜4、起偏器5、四分之一玻片6、检偏器7、旋光物质8和手动可调狭缝9可拆卸移动。

进一步的，所述刻度尺10记录各个光学元件的位置。

进一步的，激光器3、扩束镜4、起偏器5、四分之一玻片6、检偏器7、旋光物质8、观察屏、和手动可调狭缝9等实验用具可放入可折叠外壳1折叠成的储存箱中。

在本实施方案中，所述起偏器5采用偏振片，激光器3采用氦氖激光器。先将折叠的实验装置倒置，展开实验装置，取出内部存放的激光器3、旋光物质8、扩束镜4、偏振片，四分之一玻片6、观察屏和手动可调狭缝9，再将实验装置正面放平。实现光的衍射实验时，无需调节元件共轴，只要根据可折叠外壳1左侧面的刻度尺10上的标识，从左往右放置激光器3、手动可调狭缝9和荧光屏，打开激光器3电源，使激光光束垂直照射狭缝。调节荧光屏放置在距离狭缝l>>a²/8λ处观察夫琅和费衍射现象(a指缝宽，λ指激光波长，刻度尺10上有标识)，通过手动可调狭缝9调节缝宽，观察衍射条纹变化；改变缝到屏之间的距离，根据刻度尺10记录距离，可以观察衍射条纹的变化。实现偏振光特性研究时，保持激光器3位置不动，撤去手动可调狭缝9，根据可折叠外壳1左侧面的刻度尺10上的标识，从左往右放入扩束镜4、起偏器5、检偏器7，移动观察屏到最右侧，并保持起偏器5的振动面与检偏器7的振动面互相垂直，可以从观察屏上看到消光现象，此时在起偏器5和检偏器7之间插入四分之一玻片6，旋转四分之一波片(0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°)，依次旋转检偏器7转360°，同时观察观察屏上的现象。实现物质旋光率的测量时，撤去四分之一玻片6，调节使起偏器5的振动面与检偏器7的振动面互相垂直，在观察屏上看到消光现象。在起偏器5和检偏器7之间放入旋光物质，在荧光屏上可看到明亮的视场，但只要把检偏器7向左或向右旋转一定角度，又会使明亮的视场消失。

实验演示完毕后，关闭激光电源，拔掉供电电线，将元件放入实验可折叠外壳1背面的空腔中，并折叠。

以上所述实用新型的实施方式，对于本领域的普通技术人员而言，如果对其中某些部分所做出的改动体现了本实用新型的原理，均应包含在本实用新型的保护范围之内。