[實用新型]泊松亮斑實驗演示儀

有效

• 申請號: 201320160544.5
• 申請日: 2013-04-02
• 公開（公告）號: CN203134232U
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 劉強;梁霄;馮文林;聶喻梅;魏強;龔恒翔;田源
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: G09B23/22
• 分類號: G09B23/22
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 鐘繼蓮

技術領域

　　本實用新型涉及一種教學儀器，具體涉及一種泊松亮斑實驗演示儀。

背景技術

光的波動性是大學物理課程中的重要內容。泊松亮斑為當光照到不透光的小圓板上時，在光屏的陰影中心出現的亮斑?(在陰影外還有不等間距的明暗相間的圓環)。其是由菲涅爾半波帶理論推導出的結論，是光學研究中物理現象與數學觀念完美結合，在證明光的波動性中極其具有直觀說服力。泊松亮斑實驗是光波動理論的有力證明，在課堂上演示該實驗現象,對學生深刻理解光的波動性無疑起著重要作用。

為了使泊松亮斑這一看似荒誕但又極具理性的實驗現象走進課堂，很多實驗工作者通過文章、專利形式公開了自己的設計，但是由于該實驗現象出現條件較為苛刻，現有的泊松亮斑實驗裝置大多光路過長，一般為5-7m，占用實驗場地大；并且實驗現象不清晰，觀看費勁，從而在課堂上演示效果不佳。

從菲涅爾半波帶理論看，圓屏衍射的亮斑主要是沒有被障礙物遮住的光繞過障礙物的結果。（參見圖2）如果障礙物尺寸明顯大于激光光斑，則實驗現象非常微弱乃至于根本就看不到；如果在光源與障礙物之間沒有相應調節裝置，想要在P點觀看到明顯的亮斑，解決的方法有如下幾種:第一:增加激光光源與障礙物之間的距離，這樣做會導致光路延長。第二:增大激光器本身的光斑，但是激光器本身基本無調節余地，或者調節難度比較大。第三:減小障礙物尺寸，但是障礙物如太小，實驗現象就非常不明顯。CN2924694公開的“泊松亮斑演示儀”解決光源與障礙物之間調節問題。如何解決松亮斑實驗裝置光路過長的問題，是本領域技術人員需要解決的問題。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本實用新型解決泊松亮斑實驗裝置光路過長、很難在課堂上進行演示的問題，而提供一種小型化的泊松亮斑實驗演示儀。

為了解決所述技術問題，本實用新型采用如下技術方案：

泊松亮斑實驗演示儀，包括光源、不透明圓形障礙物和光屏，不透明圓形障礙物設于光源與光屏之間的光路中，還包括至少一個平面鏡，所述平面鏡將光源發射的光反射至光屏，所述平面鏡設置在光源與不透明圓形障礙物之間的光路中，和設置在不透明圓形障礙物和光屏之間的光路中；所述不透明圓形障礙物的尺寸與光的波長之間滿足衍射條件。所述激光經過擴束后能繞過不透明圓形障礙物的光強足夠強。

進一步，還包括擴束鏡，所述擴束鏡設于光源與不透明圓形障礙物之間的光路中，光源發出的光經擴束鏡擴散后直接照射在不透明圓形障礙物上或經平面鏡反射后照射在不透明圓形障礙物上，再反射照射到光屏上；所述擴束鏡為凹透鏡。

進一步，還包括凸透鏡，所述凸透鏡設于不透明圓形障礙物與光屏之間的光路中。

相比現有技術，本發明具有如下有益效果：

1、本實用新型采用多面平面鏡折回設置用以反射光，實現了實驗場地小型化，避免了演示光路過長，占用場地過大的問題，整個實驗占用場地究竟不到1m²。

2、采用擴束鏡擴散光源發出的光，實現了障礙物尺寸達到厘米量級。

3、利用凸透鏡對實驗現象進行擴大，實驗現象更清晰，課堂演示效果更佳，更便于觀察。

附圖說明

圖1是本實用新型泊松亮斑實驗演示儀的結構示意圖。

圖2是本實用新型泊松亮斑實驗演示儀的原理示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示：泊松亮斑實驗演示儀，包括光源1、鋼珠4和光屏6，光源1采用激光器，鋼珠4設于光源1與光屏6之間的光路中。本實用新型還包括4個平面鏡，分別為第一平面鏡31、第二平面鏡32、第三平面鏡33和第四平面鏡34。由激光器1發出的光通過擴束鏡2擴散后照射在第一平面鏡31的鏡面上，在第一平面鏡31的鏡面發生反射，反射后照射在鋼珠4上，發生衍射現象。通過鋼珠4的光依次照射在第二平面鏡32、第三平面鏡33和第四平面鏡34的鏡面上且均發生反射，反射后經凸透鏡5照射在光屏6上；光屏6為毛玻璃制成。在光屏6上即可觀察到鋼珠4的影子中央為一亮點，周圍有間距不等明暗相間的衍射圓環，直徑達到10cm。所述鋼珠4的尺寸與光的波長之間滿足衍射條件。

擴束鏡為凹透鏡，鋼珠4通過磁針針尖吸附懸掛在支架上。鋼珠4的尺寸與經擴束鏡擴散的光的波長之間滿足衍射條件。所述激光經過擴束后能繞過不透明圓形障礙物的光強足夠強。為了放大實驗現象，更便于觀察，在平面鏡與光屏6之間還設有凸透鏡5。