CN217588294U - 一种光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置，涉及光学实验教学技术领域，包括：平行光管通过光源支架固定在底座上；平行光管的一端内套设有光源机构；平行光管的另一端对向载物台且平行光管的另一端内设置有准直透镜；光源机构发射的激光经过准直透镜准直后从平行光管射出；旋转轴固定在底座上；转座、刻度盘、游标盘和载物台从下至上依次套设在旋转轴上；载物台用于放置透镜光栅；鸠尾板通过调节部设置在转座上；鸠尾板的一端设置有数码相机；鸠尾板的另一端用于放置双棱镜。本实用新型能够实现光栅衍射和双棱镜干涉综合实验。

Description

一种光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置

技术领域

本实用新型涉及光学实验教学技术领域，特别是涉及一种光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置。

背景技术

光的衍射和干涉是《大学物理》或《光学》课程中的重要内容，用透射光栅进行光的衍射实验和用双棱镜进行光的干涉实验也是大部分高等院校都会开设的实验项目。经过调研和查阅文献可以发现，目前光栅衍射实验和双棱镜干涉实验都是分别进行的。光栅衍射实验通常在分光计上进行，而双棱镜干涉实验一般在光具座上进行，所以，传统的在光具座上进行双棱镜干涉的实验装置，不能观察到光的衍射现象，也不能测量光栅衍射光线的衍射角，因此不能同时进行光栅衍射实验。

也有少数文献(黄魏,唐召军,周小虎,贾欣燕,樊代和.基于分光计的光栅衍射和双棱镜综合实验设计[J].大学物理,2019,38(10):37-40+60.)提出了光栅衍射和双棱镜综合实验方案，但其只是在分光计上分别进行光栅衍射实验和双棱镜参数测量实验，并不是同时进行光栅衍射和双棱镜干涉的综合实验。文献(从守民,袁广宇,杨保华.在分光计上做双棱镜干涉实验[J].物理实验,2008,28(12):36-37.)提出在分光计上做双棱镜干涉实验，也不能同时进行光栅衍射和双棱镜干涉的综合实验。

而数码相机是一种很好的光学实验观测记录工具，既可用于观察记录干涉条纹，又可用于观测光栅光谱图。2020年，赣南师范大学的研究人员研制了一种数码观测式分光计(王凤鹏，李成兰，刘道莲，余良彬，李诚，肖英珍.基于数码相机的新型分光计及其调节方法，大学物理，2020，39(12)：36-40。王凤鹏，李诚，阙斌，曾明生，曾祥志，谢应茂.一种利用数码相机观测的分光计，专利号ZL202020519816.6)，与传统分光计相比，具有调节难度低、测量精度高等特点，能进行透射光栅、三棱镜折射率测量等常规实验，还能进行劳埃德镜干涉实验。

但是，利用传统的分光计或已提出的利用数码相机观测的分光计进行双棱镜干涉时，只能让平行光管或光源发出的光直接照射在双棱镜上形成干涉现象。而且一般采用钠灯或汞灯做光源，由于光线经过光栅衍射后的衍射光比较弱，如果再让衍射光经过双棱镜，很难观察到清晰的干涉条纹。所以一般只能将光栅衍射和双棱镜干涉实验分开来做，不能同时进行光栅衍射和双棱镜干涉实验。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置，能够实现光栅衍射和双棱镜干涉综合实验。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置，所述装置包括：光源机构、平行光管、准直透镜、透镜光栅、双棱镜、光源支架、底座、转座、旋转轴、游标盘、刻度盘、载物台、数码相机、鸠尾板以及调节部；

所述平行光管通过所述光源支架固定在所述底座上；所述平行光管的一端内套设有所述光源机构；所述平行光管的另一端对向所述载物台且所述平行光管的另一端内设置有所述准直透镜；所述光源机构发射的激光经过所述准直透镜准直后从所述平行光管射出；

所述旋转轴固定在所述底座上；所述转座、所述刻度盘、所述游标盘和所述载物台从下至上依次套设在所述旋转轴上；所述载物台用于放置所述透镜光栅；

所述鸠尾板通过所述调节部设置在所述转座上；所述鸠尾板的一端设置有所述数码相机；所述鸠尾板的另一端用于放置所述双棱镜。

可选地，所述光源机构包括扩束镜、镜筒、多个合光镜和多个不同波长的激光器；

所述镜筒套设在所述平行光管内；

所述多个不同波长的激光器，设置在所述镜筒外侧，用于向所述镜筒内发射多个不同波长的激光；

所述合光镜，设置在所述镜筒内，与所述镜筒的轴线成45度夹角，用于将所述多个不同波长的激光合成一束；

所述扩束镜，设置在所述镜筒的末端，用于将合成一束的激光光束的直径进行放大；放大后的所述激光光束从所述准直透镜射出。

可选地，所述多个不同波长的激光器包括多个垂直激光发射器和一个水平激光发射器。

可选地，所述装置还包括光源锁定螺丝；所述平行光管的一端开设有固定所述光源机构的螺孔；所述螺孔用于安装所述光源锁定螺丝；所述光源锁定螺丝用于调整所述平行光管与所述光源机构的相对位置。

可选地，所述平行光管对向所述载物台的一端通过紧固环结构安装在所述光源支架上；所述平行光管的另一端通过光源俯仰调节螺丝与所述光源支架连接；其中，所述光源俯仰调节螺丝用于调节所述平行光管的俯仰角。

可选地，所述调节部包括止动架、T形立柱、弹簧片、鸠尾槽、鸠尾板固定螺丝、鸠尾槽俯仰调节螺丝、水平微动螺丝、转座与刻度盘离合螺丝、转座止动螺丝、游标盘止动架和游标盘止动螺丝；

所述T形立柱的横梁的一端通过所述弹簧片与所述鸠尾槽的一端固定；所述鸠尾板通过所述鸠尾板固定螺丝固定在所述鸠尾槽内；所述鸠尾板固定螺丝用于调整所述鸠尾板与所述鸠尾槽的相对位置；

所述T形立柱的横梁的另一端设置有竖直方向的俯仰调节螺孔；所述鸠尾槽俯仰调节螺丝穿过所述俯仰调节螺孔与所述鸠尾槽的底面接触；所述鸠尾槽俯仰调节螺丝用于调节所述鸠尾板的俯仰角；

所述T形立柱的竖梁与所述转座固定连接；所述转座上设置有转座与刻度盘离合螺丝；所述转座与刻度盘离合螺丝用于固定所述刻度盘与所述转座的相对位置；所述止动架设置在所述转座与所述底座之间；所述止动架的一端套设在所述旋转轴上并通过所述转座止动螺丝固定所述转座与所述底座的相对位置；所述止动架的另一端设置有水平微动螺孔；所述水平微动螺丝穿过所述水平微动螺孔将所述止动架与所述T形立柱的竖梁固定；

所述游标盘止动架设置在所述游标盘上方；所述游标盘止动架的一端套设在所述旋转轴上；所述游标盘止动架的另一端通过所述游标盘止动螺丝固定在所述光源支架上；所述游标盘止动螺丝用于固定所述游标盘。

可选地，所述载物台包括锁紧螺丝、载物台调节螺丝、第一载物台和第二载物台；

所述第一载物台设置在所述旋转轴的顶部；所述第一载物台的下方设置有所述第二载物台；所述第二载物台套设在所述旋转轴上；所述第二载物台环绕所述旋转轴均匀设置有载物台调节孔；所述载物台调节螺丝穿过所述载物台调节孔与所述第一载物台的下表面相接触；所述载物台调节螺丝用于调节所述第一载物台上表面垂直于所述旋转轴；

所述锁紧螺丝，设置在所述第二载物台下部，用于将所述第二载物台固定在所述旋转轴上。

可选地，所述载物台调节螺丝的数量为3个。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型提供的一种光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置，包括：光源机构、平行光管、准直透镜、透镜光栅、双棱镜、光源支架、底座、转座、旋转轴、游标盘、刻度盘、载物台、数码相机、鸠尾板以及调节部；平行光管通过光源支架固定在底座上；平行光管的一端内套设有光源机构；平行光管的另一端对向载物台且平行光管的另一端内设置有准直透镜；光源机构发射的激光经过准直透镜准直后从平行光管射出；旋转轴固定在底座上；转座、刻度盘、游标盘和载物台从下至上依次套设在旋转轴上；载物台用于放置透镜光栅；鸠尾板通过调节部设置在转座上；鸠尾板的一端设置有数码相机；鸠尾板的另一端用于放置双棱镜。本实用新型利用激光作为光源，光经过光栅衍射后，再让衍射光经过双棱镜发生干涉现象，观测不同波长的干涉条纹的同时记录衍射角，可由干涉条纹计算光波波长，也可由衍射角计算波长，实现光栅衍射和双棱镜干涉综合实验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置侧视图；

图2为本实用新型提供的光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置俯视图；

图3为本实用新型提供的光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置的无镜头光路图；

图4为本实用新型提供的光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置的有镜头光路图。

符号说明：

第一波长激光器—1，第二波长激光器—2，第三波长激光器—3，第四波长激光器—4，第一合光镜—5，第二合光镜—6，第三合光镜—7，扩束镜—8，光源锁定螺丝—9，平行光管—10，准直透镜—11，透镜光栅—12，双棱镜—13，相机镜头—14，数码相机—15，鸠尾板—16，鸠尾板固定螺丝—17，鸠尾槽—18，弹簧片—19，鸠尾槽俯仰调节螺丝—20，T形立柱—21，转座—22，止动架—23，转座与刻度盘离合螺丝—24，转座止动螺丝—25，底座—26，游标盘—27，刻度盘—28，游标盘止动架—29，游标盘止动螺丝—30，光源支架—31，光源俯仰调节螺丝—32，锁紧螺丝—33，载物台调节螺丝—34，载物台—35，镜筒—36。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置，能够实现光栅衍射和双棱镜干涉综合实验。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，本实用新型提供的一种光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置，包括光源机构、平行光管10、准直透镜11、透镜光栅12、双棱镜13、光源支架31、底座26、转座22、旋转轴、游标盘27、刻度盘28、载物台35、数码相机15、鸠尾板16以及调节部；

所述平行光管10通过所述光源支架31固定在所述底座26上；所述平行光管10的一端内套设有所述光源机构；所述平行光管10的另一端对向所述载物台35且所述平行光管10的另一端内设置有所述准直透镜11；所述光源机构发射的激光经过所述准直透镜11准直后从所述平行光管10射出。

作为一个具体的实施方式，所述光源支架31为类倒立L型结构。

其中，所述平行光管10靠近载物台的一端通过紧固环结构安装在所述光源支架31上，远离载物台的一端通过光源俯仰调节螺丝32与光源支架31连接。所述光源俯仰调节螺丝32用于调节所述平行光管10的俯仰角；所述平行光管10的所述光源俯仰调节螺丝32从所述光源支架31的横梁底部穿过并从所述紧固环结构的底部伸入以实现所述平行光管10的所述光源俯仰调节螺丝32调节所述平行光管10的俯仰角的功能，当所述平行光管10调节到合适位置时，所述平行光管10的所述光源俯仰调节螺丝32停止不动。

所述旋转轴固定在所述底座26上；所述转座22、所述刻度盘28、所述游标盘27和所述载物台35从下至上依次套设在所述旋转轴上；所述转座22、所述刻度盘28、所述游标盘27和所述载物台35能够绕所述旋转轴转动；所述载物台35用于放置所述透镜光栅12。

所述鸠尾板16通过所述调节部设置在所述转座22上；所述鸠尾板16的一端设置有所述数码相机15；所述鸠尾板16的另一端用于放置所述双棱镜13。

作为一个具体的实施方式，所述数码相机15具有手动照相模式、手动对焦、手动控制光圈和快门速度、电子显示屏即时取景等功能。目前，市场上常见的微单数码相机、单电数码相机、单反数码相机都能满足上述功能需求。数码相机15的电子显示屏上贴有水平和垂直的标尺。此外，数码相机15的相机镜头14是可拆卸的。

其中，所述光源机构包括扩束镜8、镜筒36、多个合光镜和多个不同波长的激光器。

所述镜筒36套设在所述平行光管10内。

所述多个不同波长的激光器，设置在所述镜筒36的外侧，用于向所述镜筒36内发射多个不同波长的激光；具体地，所述多个不同波长的激光器包括多个垂直激光发射器和一个水平激光发射器。

所述合光镜，设置在所述镜筒36内，与所述镜筒36的轴线成45度夹角，用于将所述多个不同波长的激光合成一束。

所述扩束镜8，设置在所述镜筒36的末端，用于将合成一束的激光光束的直径进行放大；放大后的所述激光光束从所述准直透镜11射出。

作为一个具体实施方式，所述多个不同波长的激光器包括第一波长激光器1、第二波长激光器2、第三波长激光器3和第四波长激光器4，其中，第一波长激光器1为水平激光发射器，第二波长激光器2、第三波长激光器3和第四波长激光器4为垂直激光发射器；所述第一波长激光器1设置在所述镜筒36的前端，所述第一波长激光器1向镜筒36内发射第一波长激光；所述第一波长激光的方向与所述镜筒36的轴线平行；所述合光镜包括第一合光镜5、第二合光镜6和第三合光镜7；所述第二波长激光器2、第三波长激光器3和第四波长激光器4沿所述镜筒36的轴线方向依次设置在所述镜筒36侧面上且均向所述镜筒36内沿与所述镜筒36的轴线垂直的方向发射激光；所述第一合光镜5设置在所述第二波长激光器2发射的第二波长激光的光路上；所述第二波长激光经过所述第一合光镜5反射后的光束与所述第一波长激光合为一束；所述第二合光镜6设置在所述第三波长激光器3发射的第三波长激光的光路上；所述第三波长激光经过所述第二合光镜6反射后的光束与所述第一波长激光、第二波长激光合为一束；所述第三合光镜7设置在所述第四波长激光器4发射的第四波长激光的光路上；所述第四波长激光经过所述第三合光镜7反射后的光束与所述第一波长激光、第二波长激光和第三波长激光合为一束。

此外，所述装置还包括光源锁定螺丝9；所述平行光管10的一端开设有固定所述光源机构的螺孔；所述螺孔用于安装所述光源锁定螺丝9；所述光源锁定螺丝9用于调整所述平行光管10与所述光源机构的相对位置。

其中，所述调节部包括止动架23、T形立柱21、弹簧片19、鸠尾槽18、鸠尾板固定螺丝17、鸠尾槽俯仰调节螺丝20、水平微动螺丝、转座与刻度盘离合螺丝24、转座止动螺丝25、游标盘止动架29和游标盘止动螺丝30；

所述T形立柱21的横梁的一端通过所述弹簧片19与所述鸠尾槽18的一端固定；所述鸠尾板16通过所述鸠尾板固定螺丝17固定在所述鸠尾槽18内；所述鸠尾板固定螺丝17用于调整所述鸠尾板16与所述鸠尾槽18的相对位置；具体地，所述鸠尾板固定螺丝17穿过所述鸠尾槽18的侧面并与所述鸠尾板16接触，所述鸠尾板固定螺丝17能够固定所述数码相机15的前后位置，也即，当所述数码相机15固定在所述鸠尾板16上后，松开所述鸠尾板固定螺丝17，能够前后调整所述鸠尾板16与所述载物台35之间的距离，从而达到调整数码相机15的位置的目的。

所述T形立柱21的横梁的另一端设置有竖直方向的俯仰调节螺孔；所述鸠尾槽俯仰调节螺丝20穿过所述俯仰调节螺孔与所述鸠尾槽18的底面接触；所述鸠尾槽俯仰调节螺丝20用于调节所述鸠尾板16的俯仰角。

所述T形立柱21的竖梁与所述转座22固定连接；所述转座22上设置有转座与刻度盘离合螺丝24；所述转座与刻度盘离合螺丝24用于固定所述刻度盘28与所述转座22的相对位置；所述止动架23设置在所述转座22与所述底座26之间；所述止动架23的一端套设在所述旋转轴上并通过所述转座止动螺丝25固定所述转座22与所述底座26的相对位置；所述止动架23的另一端设置有水平微动螺孔；所述水平微动螺丝穿过所述水平微动螺孔将所述止动架23与所述T形立柱21的竖梁固定；所述水平微动螺丝能够对所述止动架23进行水平微调，从而达到对数码相机15进行水平微调的目的。

具体地，当松开所述转座止动螺丝25时，所述转座22与所述止动架23能够一起绕所述旋转轴转动，也即，所述转座22与所述数码相机15一起能够绕所述旋转轴转动；当拧紧所述转座止动螺丝25时，所述转座22与所述数码相机15固定。

所述游标盘止动架29设置在所述游标盘27上方；所述游标盘止动架29的一端套设在所述旋转轴上；所述游标盘止动架29的另一端固定在所述光源支架31的竖梁上；所述游标盘止动架29上设置有游标盘止动螺丝30，所述游标盘止动螺丝30用于固定所述游标盘27；当松开所述游标盘止动螺丝30时，所述游标盘27能够绕所述旋转轴转动；当拧紧所述游标盘止动螺丝30时，所述游标盘27能够保持静止。

具体地，所述游标盘27和所述刻度盘28在同一平面内，所述游标盘27套设在所述旋转轴上并置于所述转座22上方，所述刻度盘28套设在所述游标盘27周围。当拧紧所述转座与刻度盘离合螺丝24时，所述刻度盘28与所述转座22保持联动；当松开所述转座与刻度盘离合螺丝24时，所述刻度盘28与所述转座22各自独立转动。所述转座与刻度盘离合螺丝24实现了调节所述数码相机15与所述刻度盘28之间的联动或各自独立转动的功能。

其中，所述载物台35包括锁紧螺丝33、载物台调节螺丝34、第一载物台和第二载物台；具体地，所述载物台调节螺丝34的数量为3个。

所述第一载物台设置在所述旋转轴的顶部；所述第一载物台的下方设置有所述第二载物台；所述第二载物台套设在所述旋转轴上；所述第二载物台环绕所述旋转轴均匀设置有载物台调节孔；所述载物台调节螺丝34穿过所述载物台调节孔与所述第一载物台的下表面相接触；所述载物台调节螺丝34用于调节所述第一载物台上表面垂直于所述旋转轴。

所述锁紧螺丝33，设置在所述第二载物台下部，用于将所述第二载物台固定在所述旋转轴上；具体地，当所述锁紧螺丝33拧紧时，所述载物台35与所述游标盘27相对固定。

本实用新型提供的光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置的原理如下所述：

第一波长激光器1发出的激光依次穿过第一合光镜5、第二合光镜6、第三合光镜7，第二波长激光器2发出的激光经第一合光镜5反射后，与经过第一合光镜5的第一波长激光器1发出的激光合成一束，合成一束的激光穿过第二合光镜6，第三波长激光器3发出的激光经第二合光镜6反射后，与从第二合光镜6射出的激光合成一束，合成一束后的激光穿过第三合光镜7，第四波长激光器4发出的激光经第三合光镜7反射后，与从第三合光镜7射出的激光合成一束，合成一束后的激光照射到扩束镜8上。即，第二波长激光器2发出的激光经第一合光镜5反射后，透过第二合光镜6和第三合光镜7照射到扩束镜8上。第三波长激光器3发出的激光经第二合光镜6反射后，透过第三合光镜7照射到扩束镜8上。第四波长激光器4发出的激光经第三合光镜7反射后，照射到扩束镜8上。入射到扩束镜8的激光经过扩束镜8发散后形成含多种波长的点光源。光源机构套设在平行光管10内，光源机构通过光源锁定螺丝9与平行光管10固定，当光源锁定螺丝9松开后，光源机构能够相对平行光管10前后调节，光源机构经过前后调节后，发出的激光经过准直透镜11后能够成为平行光。

透射光栅放置在载物台35上，透射光栅所在的平面与平行光垂直。

所述双棱镜13安装在鸠尾板16靠近载物台35的一端。数码相机15安装在所述鸠尾板16的另一端上。所述鸠尾板16安装在所述鸠尾槽18内，所述鸠尾板16可在所述鸠尾槽18内前后移动；所述鸠尾板16通过所述鸠尾板固定螺丝17与所述鸠尾槽18进行固定。所述鸠尾槽18再通过弹簧片19和所述鸠尾槽俯仰调节螺丝20安装在T形立柱21的横梁上，T形立柱21的竖梁的下端安装在所述转座22和止动架23上。转座22带动双棱镜13和数码相机15一起绕旋转轴旋转，并通过调节部可测出其转过的角度。

作为一个具体的实施方式，本实用新型提供的光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置的调节方法，如下所述：

步骤1：进行垂直光调节。

不安装双棱镜，不放置透射光栅，调节鸠尾槽俯仰调节螺丝使数码相机镜头光轴与旋转轴大致垂直，调节光源俯仰调节螺丝使平行光管与旋转轴大致垂直，调节载物台调节螺丝使载物台与旋转轴垂直。

步骤2：进行平行光调节。

打开激光光源和数码相机，将数码相机正对平行光管，设为手动对焦，并对焦于无穷远，也就是将相机镜头对焦环置于“∞”位置，设置曝光参数和镜头光圈大小。调节光源机构在平行光管中的前后位置，直到从数码相机中观察到最小的亮点，即满足平行光调节要求。

步骤3：测量平行光经双棱镜折射后两束平行光之间的夹角θ。

如图3和图4所示，在鸠尾板靠近载物台一端装上双棱镜，从数码相机中能够观察到两个亮点，将这两个亮点拍摄下来。通过图像处理软件测出两个亮点之间的像素数q，根据公式(1)能够算出平行光经双棱镜折射后两束平行光之间的夹角θ。

其中，δ为数码相机中图像传感器的像素大小，f为数码相机镜头的焦距。

步骤4：光栅衍射与双棱棱干涉现象观测

拆下相机镜头，在载物台上放置透射光栅。数码相机正对平行光管时，透射光栅的0级衍射光照射到双棱镜折射后形成两束夹角为θ的平行光，在两束光的重叠区形成彩色的干涉条纹。绕旋转轴转动调节部，使双棱镜和数码相机都绕旋转轴转动，在不同角度时，将有不同波长的衍射光照射到双棱镜上，经双棱镜折射后将形成不同颜色干涉条纹。用数码相机显示屏中心线对准中心干涉条纹时，利用游标盘和刻度盘测出衍射角

同时拍摄记录下干涉条纹。

根据光栅衍射原理，如公式(2)：

其中，d为光栅常数，k为整数。λ为波长。

根据公式(2)能够测量出光源中不同颜色激光的波长。从而能够验证光栅衍射原理。

根据两束平行光的干涉原理可得，条纹间距Δx与波长λ之间的关系如公式(3)所示：

利用图像处理软件测出干涉条纹的间隔后，由公式(3)能够计算出光源中不同颜色激光的波长。

因此，通过本实用新型提供的光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置和调节方法，能够同时观察到光栅衍射现象和双棱镜干涉现象，且能够同时验证光栅衍射原理和双棱镜干涉原理。

本实用新型提供的光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置的光源机构由多种颜色的激光器组成，通过合光镜将不同颜色的激光合在一起，再经过扩束镜形成含多种波长的球面光波。球面光波经准直后变成平行光照射到光栅上，经光栅衍射后的光再照射到双棱镜上，双棱镜折射后形成干涉条纹。透镜光栅旋置在载物台上，位于旋转轴附近，相对于入射光保持不动，双棱镜和数码相机绕旋转轴转动，不同波长的光经光栅衍射后有不同的衍射角，即双棱镜和数码相机转到不同位置时，可观察到不同颜色的干涉条纹。同时记录下衍射角和干涉条纹，即可实现同时进行光栅衍射和双棱镜干涉的综合实验。

本实用新型提供的光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置具有以下技术效果：

1、该实验装置和方案可以通过一台实验仪器完成光栅衍射和双棱镜干涉的实验内容，有利于节约实验仪器的成本。

2、该实验方案可同时完成完成光栅衍射和双棱镜干涉的实验内容，有利于节约实验教学时间。

3、该实验方案可观察到多种颜色的双棱镜干涉现象，有利于激发学生的学习兴趣，更好地理解光的衍射和干涉知识。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置，其特征在于，所述装置包括：光源机构、平行光管、准直透镜、透镜光栅、双棱镜、光源支架、底座、转座、旋转轴、游标盘、刻度盘、载物台、数码相机、鸠尾板以及调节部；

所述平行光管通过所述光源支架固定在所述底座上；所述平行光管的一端内套设有所述光源机构；所述平行光管的另一端对向所述载物台且所述平行光管的另一端内设置有所述准直透镜；所述光源机构发射的激光经过所述准直透镜准直后从所述平行光管射出；

所述旋转轴固定在所述底座上；所述转座、所述刻度盘、所述游标盘和所述载物台从下至上依次套设在所述旋转轴上；所述载物台用于放置所述透镜光栅；

所述鸠尾板通过所述调节部设置在所述转座上；所述鸠尾板的一端设置有所述数码相机；所述鸠尾板的另一端用于放置所述双棱镜。

2.根据权利要求1所述的光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置，其特征在于，所述光源机构包括扩束镜、镜筒、多个合光镜和多个不同波长的激光器；

所述镜筒套设在所述平行光管内；

所述多个不同波长的激光器，设置在所述镜筒外侧，用于向所述镜筒内发射多个不同波长的激光；

所述合光镜，设置在所述镜筒内，与所述镜筒的轴线成45度夹角，用于将所述多个不同波长的激光合成一束；

所述扩束镜，设置在所述镜筒的末端，用于将合成一束的激光光束的直径进行放大；放大后的所述激光光束从所述准直透镜射出。

3.根据权利要求2所述的光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置，其特征在于，所述多个不同波长的激光器包括多个垂直激光发射器和一个水平激光发射器。

4.根据权利要求1所述的光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置，其特征在于，所述装置还包括光源锁定螺丝；所述平行光管的一端开设有固定所述光源机构的螺孔；所述螺孔用于安装所述光源锁定螺丝；所述光源锁定螺丝用于调整所述平行光管与所述光源机构的相对位置。

5.根据权利要求1所述的光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置，其特征在于，所述平行光管对向所述载物台的一端通过紧固环结构安装在所述光源支架上；所述平行光管的另一端通过光源俯仰调节螺丝与所述光源支架连接；其中，所述光源俯仰调节螺丝用于调节所述平行光管的俯仰角。

6.根据权利要求1所述的光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置，其特征在于，所述调节部包括止动架、T形立柱、弹簧片、鸠尾槽、鸠尾板固定螺丝、鸠尾槽俯仰调节螺丝、水平微动螺丝、转座与刻度盘离合螺丝、转座止动螺丝、游标盘止动架和游标盘止动螺丝；

所述T形立柱的横梁的一端通过所述弹簧片与所述鸠尾槽的一端固定；所述鸠尾板通过所述鸠尾板固定螺丝固定在所述鸠尾槽内；所述鸠尾板固定螺丝用于调整所述鸠尾板与所述鸠尾槽的相对位置；

所述T形立柱的横梁的另一端设置有竖直方向的俯仰调节螺孔；所述鸠尾槽俯仰调节螺丝穿过所述俯仰调节螺孔与所述鸠尾槽的底面接触；所述鸠尾槽俯仰调节螺丝用于调节所述鸠尾板的俯仰角；

所述T形立柱的竖梁与所述转座固定连接；所述止动架的一端套设在所述旋转轴上；所述止动架的另一端设置有水平微动螺孔；所述水平微动螺丝穿过所述水平微动螺孔将所述止动架与所述T形立柱的竖梁固定；

所述止动架设置在所述转座与所述底座之间；所述转座上设置有所述转座止动螺丝；所述转座止动螺丝用于固定所述转座与所述底座的相对位置；所述转座上设置有转座与刻度盘离合螺丝；所述转座与刻度盘离合螺丝用于固定所述刻度盘与所述转座的相对位置；

所述游标盘止动架设置在所述游标盘上方；所述游标盘止动架的一端套设在所述旋转轴上；所述游标盘止动架的另一端通过所述游标盘止动螺丝固定在所述光源支架上；所述游标盘止动螺丝用于固定所述游标盘。

7.根据权利要求1所述的光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置，其特征在于，所述载物台包括锁紧螺丝、载物台调节螺丝、第一载物台和第二载物台；

所述第一载物台设置在所述旋转轴的顶部；所述第一载物台的下方设置有所述第二载物台；所述第二载物台套设在所述旋转轴上；所述第二载物台环绕所述旋转轴均匀设置有载物台调节孔；所述载物台调节螺丝穿过所述载物台调节孔与所述第一载物台的下表面相接触；所述载物台调节螺丝用于调节所述第一载物台上表面垂直于所述旋转轴；

所述锁紧螺丝，设置在所述第二载物台下部，用于将所述第二载物台固定在所述旋转轴上。

8.根据权利要求7所述的光栅衍射和双棱镜干涉综合实验装置，其特征在于，所述载物台调节螺丝的数量为3个。

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