[實用新型]一種利用數(shù)碼相機觀測的牛頓環(huán)實驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201921000563.5
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN210443081U
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王鳳鵬;陳艷;曾明生;陳瑩;侯淼春;胡肇高
• 申請（專利權(quán)）人: 贛南師范大學(xué)
• 主分類號: G09B23/22
• 分類號: G09B23/22
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 張琳麗

本實用新型公開一種利用數(shù)碼相機觀測的牛頓環(huán)實驗裝置，涉及教學(xué)器材技術(shù)領(lǐng)域，包括光具座，光具座上依次設(shè)置的牛頓環(huán)、分光片、凸透鏡和數(shù)碼相機，以及設(shè)于分光片一側(cè)的光源；分光片與凸透鏡的主光軸呈45°角，數(shù)碼相機沒有安裝鏡頭；采用數(shù)碼相機可觀察較大范圍內(nèi)的實驗現(xiàn)象，可觀測微米級的實驗現(xiàn)象細(xì)節(jié)，通過電子取景顯示屏可放大觀察圖像細(xì)節(jié)，可方便地觀察實驗現(xiàn)象，可降低光路調(diào)節(jié)難度。便于講解實驗現(xiàn)象和方法。無機械移動，測量誤差小。數(shù)碼相機直接記錄環(huán)形干涉條紋，利用軟件從干涉條紋圖中測出干涉條紋的直徑，無回程誤差。無需每套實驗設(shè)備配套一臺電腦，對場地要求低，可讓學(xué)生學(xué)習(xí)更現(xiàn)代化的實驗方法，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及教學(xué)器材技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種利用數(shù)碼相機觀測的牛頓環(huán)實驗裝置。

背景技術(shù)

牛頓環(huán)干涉實驗是《大學(xué)物理實驗》、《普通物理實驗》、《光學(xué)基礎(chǔ)實驗》等課程中的重要實驗項目。

牛頓環(huán)干涉實驗通常是在讀數(shù)顯微鏡上完成的，調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡觀察到牛頓環(huán)中產(chǎn)生的環(huán)形干涉條紋后，轉(zhuǎn)動讀數(shù)顯微鏡上的鼓輪移動顯微鏡對準(zhǔn)干涉條紋的兩側(cè)，利用鼓輪上的刻度測量出環(huán)形干涉條紋的直徑。

或者，將攝像頭加在讀數(shù)顯微鏡的上面，攝像頭替代人眼來觀測實驗現(xiàn)象。還有的方案是利用CCD或CMOS圖像傳感器替代顯微鏡中的目鏡部分。這兩種方案都要把攝像頭獲得的圖像傳輸?shù)诫娔X上，通過電腦顯示器觀察實驗現(xiàn)象。

上述方案的主要缺點如下：

傳統(tǒng)的牛頓環(huán)干涉實驗在讀數(shù)顯微鏡上進行，直接采用顯微鏡觀察干涉條紋，由于顯微鏡觀察視場很小，老師在教學(xué)過程對實驗現(xiàn)象及調(diào)節(jié)方法的講解受到很大的限制，同時儀器的調(diào)節(jié)比較困難，學(xué)生需要花較多的時間去調(diào)節(jié)顯微鏡。且通過顯微鏡的機械移動來測量干涉條紋的直徑，容易產(chǎn)生回程誤差。

采用攝像頭替代人眼觀察實驗現(xiàn)象的方案有利于實驗現(xiàn)象的展示，方便老師講解。但其視場仍然受顯微鏡的限制，仍然很難調(diào)節(jié)。而且，每套實驗設(shè)備需要一臺電腦，需要較大的實驗場地，應(yīng)用上受到較大的限制。

采用CCD或CMOS圖像傳感器替代顯微鏡的目鏡部分的方案，由于需要通過電腦操作圖像傳感器記錄實驗數(shù)據(jù)，每套實驗設(shè)備需要一臺電腦，需要較大的實驗場地，應(yīng)用上也受到較大的限制。這類方法通常在電腦上裝有相關(guān)的數(shù)據(jù)處理軟件，可直接得出實驗結(jié)果，這不利于培養(yǎng)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)興趣。

發(fā)明內(nèi)容

為解決以上技術(shù)問題，本實用新型提供一種利用數(shù)碼相機觀測的牛頓環(huán)實驗裝置，便于操作和講解，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時避免因機械移動產(chǎn)生的回程誤差。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了如下方案：

本實用新型提供一種利用數(shù)碼相機觀測的牛頓環(huán)實驗裝置，包括光具座，所述光具座上依次設(shè)置的牛頓環(huán)、分光片、凸透鏡和數(shù)碼相機，以及設(shè)置于所述分光片一側(cè)的光源；所述分光片與所述凸透鏡的主光軸呈45°角，所述數(shù)碼相機沒有安裝鏡頭。

可選的，所述光源為鈉燈或加裝毛玻璃片的擴束激光器。

可選的，所述光具座包括滑軌，所述凸透鏡滑動設(shè)置于所述滑軌上。

可選的，所述牛頓環(huán)、所述分光片和所述數(shù)碼相機分別滑動設(shè)置于所述滑軌上。

可選的，所述數(shù)碼相機與所述牛頓環(huán)之間的距離大于所述凸透鏡焦距的4倍。

可選的，所述數(shù)碼相機的鏡頭安裝口處設(shè)置有光學(xué)玻璃。

本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下技術(shù)效果：