[發明專利]利用光的衍射測量金屬絲楊氏模量的裝置及方法

有效

• 申請號: 202011087977.3
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112284917B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 王風軍;馬東偉
• 申請（專利權）人: 青島濱海學院
• 主分類號: G01N3/14
• 分類號: G01N3/14;G01N3/06;G01B5/02;G01B5/30;G09B23/10;G09B23/22
• 代理公司: 青島易維申知識產權代理事務所(普通合伙) 37310
• 代理人: 王愛麗

本發明提供了一種利用光的衍射測量金屬絲楊氏模量的裝置，包括左側光源、測量裝置以及右側光屏，所述測量裝置包括單縫A、單縫B、擋板、螺旋測微器和金屬絲，所述單縫A和單縫B的寬度相等，且單縫B放置在單縫A的上端，擋板與金屬絲固定，且擋板位于單縫A和單縫B的中間，擋板的下邊緣與單縫A的上邊緣平行，單縫A的下邊緣與螺旋測微器相連且跟隨螺旋測微器移動。本發明還提出了一種基于上述裝置的測量方法。本發明利用單縫衍射的條紋特點，在同一豎直方向上寬度相同的多條單縫，在接收屏上的衍射圖樣相同。還利用光的直線傳播，采用遮擋技術來改變通光單縫的寬度，測定出金屬絲的微小形變量，巧妙的利用了光放大原理。

技術領域

本發明涉及力學裝置技術領域，特別涉及一種利用光的衍射測量金屬絲楊氏模量的裝置，還涉及一種利用光的衍射測量金屬絲楊氏模量的方法。

背景技術

《用拉伸法測金屬絲的楊氏模量》是大學物理實驗教學中的一個經典力學實驗范例，主要是采用靜態拉伸法，用光杠桿裝置來測量微小形變量，從而測定金屬絲的楊氏模量。利用光杠桿測量金屬絲的楊氏模量較為常見。但該方法存在以下缺點：1)光杠桿裝置繁雜，占地面積大；2)光路調節復雜，由于望遠鏡到反射鏡距離較遠，使得在望遠鏡中調出標尺的清晰刻度變得困難；3)讀數時抖動明顯，拉伸架上的金屬絲總長度達到一米多，最下端的托盤放上砝碼后，擺動明顯，很難徹底靜止下來，干擾望遠鏡端的讀數；4)測量精確度較低，標尺的最小刻度僅到毫米，使得對金屬絲伸長量的測量精度無法進一步提高。

在光學實驗中，最為困難的是儀器的調節和使用，以及如何將條紋清晰的展現在光屏上。只有將儀器的位置擺放準確，高度協調，角度合適，才能在顯示屏上呈現清晰可見的圖像，以完成課堂實驗要求。而我們做實驗時，常常會因為儀器的位置，角度尋找困難。因此，需要一種裝置解決如何方便、快捷、精確地測量金屬絲的微小形量。

發明內容

本發明提出一種利用光的衍射測量金屬絲楊氏模量的裝置及方法，解決了現有技術中楊氏模量測量精確度低的問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：

利用光的衍射測量金屬絲楊氏模量的裝置，包括左側光源、測量裝置以及右側光屏，所述測量裝置包括單縫A、單縫B、擋板、螺旋測微器和金屬絲，所述單縫A和單縫B的寬度相等，且單縫B放置在單縫A的上端，擋板與金屬絲固定，且擋板位于單縫A和單縫B的中間，擋板的下邊緣與單縫A的上邊緣平行，單縫A的下邊緣與螺旋測微器相連且跟隨螺旋測微器移動。

可選地，所述光源為面光源。

可選地，所述金屬絲下端連接托盤。

可選地，所述螺旋測微器還包括調節裝置，所述調節裝置包括固定尺架和可活動尺架，所述可活動尺架內部貫穿有刻度桿，且刻度桿一端處于可活動尺架外側，所述刻度桿端部固定有第二粗調旋鈕，且可活動尺架和刻度桿通過第二粗調旋鈕螺紋連接，遠離所述第二粗調旋鈕的刻度桿的端部設有螺紋孔，且螺紋孔位于固定尺架內部，且刻度桿端部和螺紋孔螺紋連接，且固定尺架端部和可活動尺架端部相抵。

可選地，所述固定尺架頂部設有測量螺桿，且測量螺桿貫穿固定尺架內部，且測量螺桿和固定尺架內部活動連接。

可選地，所述可活動尺架表面設有支撐柱，且支撐柱的頂部和固定尺架頂部在同一水平線上，且支撐柱和可活動尺架固定連接，所述支撐柱內壁固定有測氈，且測氈和測量螺桿的直徑相等，且測氈和測量螺桿的端部相抵。

可選地，所述測量螺桿表面套接有可動刻度，且可動刻度和測量螺桿表面活動連接，靠近所述可動刻度的測量螺桿表面套接有固定刻度，且固定刻度和測量螺桿固定連接，所述固定刻度表面設有第一粗調旋鈕活動連接，且第一粗調旋鈕和測量螺桿螺紋連接。

可選地，遠離所述固定尺架的測量螺桿的端部設有微調旋鈕，且微調旋鈕和測量螺桿固定連接。