專利名稱：牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光學(xué)教學(xué)實驗儀器，更具體的說是一種牛頓環(huán)平面檢測實驗
直O(jiān)
背景技術(shù)：
牛頓環(huán)現(xiàn)象是1675年由英國物理學(xué)家牛頓在制作天文望遠鏡時，偶然將一個望遠鏡的物鏡放在平板玻璃上發(fā)現(xiàn)的。它是利用透明介質(zhì)薄膜上下兩表面對入射光的依次反射，入射光的振幅分解成具有一定光程差的幾個部分，當(dāng)它們在薄膜上表面某點相遇時，產(chǎn)生等厚干涉條紋。由于牛頓環(huán)實驗具有簡單鮮明地表示光學(xué)定域干涉現(xiàn)象，因此一直受到特別的重視，作為光學(xué)干涉實驗的主要實驗?，F(xiàn)有的牛頓環(huán)實驗主要用于測量凸透鏡的曲率半徑實驗，由于實驗方法簡單和實驗內(nèi)容偏少，實驗時學(xué)生完成實驗操作的時間短，給學(xué)生的訓(xùn)練不夠，對定域干涉的應(yīng)用理解較少，實驗效果大打折扣。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、觀察方便、測量精度高，且便于普及推廣的牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置。本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是包括平面玻璃片、固定壓環(huán)、支撐架環(huán)、螺釘和螺紋下蓋板，還包括一片帶有凸起或凹陷的光滑平板，所述的帶有凸起或凹陷的光滑平板放置在支撐架環(huán)槽內(nèi)，不平整面朝向上，平面玻璃片安放在帶有凸起或凹陷的光滑平板之上，在平面玻璃片上面安裝固定壓環(huán)，用螺釘將支撐架環(huán)和固定壓環(huán)固定連接起來，由此固定平面玻璃片和帶有凸起或凹陷的光滑平板，螺紋下蓋板旋入安裝在支撐架環(huán)內(nèi)。進一步，所述光滑平板的凸起或凹陷的高度小于60微米。進一步，所述帶有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面為中間微凸的凸面。進一步，所述帶有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面為中間微凹的凹面。進一步，所述帶有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面為中間微凸出，然后周圍微凹下，最后邊緣微凸起的凹凸面。進一步，所述帶有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面為中間微凹進，然后周圍微凸起，最后邊緣微凹下的凹凸面。進一步，所述帶有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面為整個平面中有幾個不同半徑的圓弧面微凹進。進一步，所述帶有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面為整個平面中有許多的微凸出和微凹進。由于采用上述技術(shù)方案，本實用新型的有益效果是(1)牛頓環(huán)平面檢測實驗只要在傳統(tǒng)牛頓環(huán)裝置上更換帶有凸起或凹陷的光滑平板，通過改變不同平整度的光滑平板，可得到各種豐富的條紋圖案，各種鮮明的等厚干涉條紋使學(xué)生產(chǎn)生好奇感，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了實驗效果。(2)牛頓環(huán)平面檢測實驗給出了牛頓環(huán)的現(xiàn)實應(yīng)用，增加了大量實驗內(nèi)容，加強了實驗操作訓(xùn)練環(huán)節(jié)，擴展了知識范圍，開闊了學(xué)生的眼界，適宜普及推廣。(3)該牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，制造容易，成本低，使用更換快捷，擴展了牛頓環(huán)的使用功能，且無需增加新的設(shè)備投入，便于市場推廣。

圖1為本實用新型牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型的帶有凸起或凹陷的光滑平板為平整的平面，在整個平面形成暗干涉條紋實驗的裝置圖。圖3為本實用新型的帶有凸起或凹陷的光滑平板形狀為中間微凸出的凸面實驗裝置圖。圖4為本實用新型的帶有凸起或凹陷的光滑平板形狀為中間微凹進的凹面實驗裝置圖。圖5為本實用新型的帶有凸起或凹陷的光滑平板形狀為中間微凸出，然后周圍微凹下，最后邊緣微凸起的實驗裝置圖。圖6為本實用新型的帶有凸起或凹陷的光滑平板形狀為中間微凹進，然后周圍微凸起，最后邊緣微凹下實驗裝置圖。圖7為本實用新型的帶有凸起或凹陷的光滑平板形狀為有幾個不同半徑的圓弧面微凹進實驗裝置圖。圖8為本實用新型的帶有凸起或凹陷的光滑平板形狀為有許多的微凸出和微凹進實驗裝置圖。圖9為牛頓環(huán)平面檢測測量實驗裝置圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。如圖1所示，本實用新型包括一片平面玻璃1和帶有凸起或凹陷的光滑平板2，帶有凸起或凹陷的光滑平板2放置在支撐架環(huán)3槽內(nèi)，不平整面朝向上，平面玻璃1安放在帶有凸起或凹陷的光滑平板2之上，在平面玻璃1上面安裝固定壓環(huán)4，然后用螺釘5將支撐架環(huán)3和固定壓環(huán)4固定連接起來，由此固定平面玻璃1和帶有凸起或凹陷的光滑平板2。 當(dāng)螺紋下蓋板6旋入支撐架環(huán)3內(nèi)，即使對于透明的帶有凸起或凹陷的光滑平板也可以做反射平面檢測實驗；當(dāng)取下螺紋下蓋板6，對于透明的帶有凸起或凹陷的光滑平板可以做透射平面檢測實驗。帶有凸起或凹陷的光滑平板2有微凸面、微凹面、中間微凸出周圍微凹下邊緣微凸起、中間微凹進周圍微凸起邊緣微凹下、幾個不同半徑的圓弧面微凹進，微凸出和微凹進等多種情況。單色光照射在平面玻璃上，并經(jīng)過平面玻璃，再經(jīng)不平整光滑平面反射，在平面玻璃下表面形成等厚干涉條紋，實現(xiàn)不同不平整度的光滑平板的不平整度測量實驗。如圖9所示，牛頓環(huán)平面檢測測量實驗裝置包括目鏡9、物鏡10、反射玻璃片13、單色光源11、牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置12、載物臺14、反光鏡15、螺旋測微器7和物鏡調(diào)節(jié)手
4輪8。牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置12放置于載物臺14上，反射玻璃片13也放置于載物臺14 上處于牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置12中的平面玻璃片之上，單色光照射在反射玻璃片13上， 反射到平面玻璃片上，并經(jīng)過平面玻璃片，再經(jīng)牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置12中的帶有凸起或凹陷的光滑平板2反射，在平面玻璃片1下表面形成等厚干涉條紋，通過調(diào)節(jié)物鏡調(diào)節(jié)手輪8，調(diào)物鏡調(diào)節(jié)手輪8到觀察干涉條紋清晰為止，旋轉(zhuǎn)螺旋測微器7使目鏡9中的叉絲交點處于條紋暗環(huán)紋上，旋轉(zhuǎn)螺旋測微器7記下環(huán)紋變向之間的環(huán)紋數(shù)k，k條環(huán)紋的高度差 hk根據(jù)公式有hk = kX/2，其中λ為單色光的波長，由此計算不平整光滑平面的高度差，根據(jù)高度差的大小確定平面光滑平整度等級。結(jié)合附圖1和附圖9，當(dāng)帶有凸起或凹陷的光滑平板2材料為透明介質(zhì)時，把牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置的螺紋下蓋板6旋下，單色光照射在反射鏡上，反射到透明不平整光滑平板元件上，并經(jīng)過透明帶有凸起或凹陷的光滑平板2元件，再經(jīng)平面玻璃片1反射，在平面玻璃片1下表面形成透射等厚干涉條紋，通過調(diào)節(jié)物鏡調(diào)節(jié)手輪8，調(diào)節(jié)物鏡調(diào)節(jié)手輪 8到觀察干涉條紋清晰為止，旋轉(zhuǎn)螺旋測微器7使目鏡9中的叉絲交點處于條紋暗環(huán)紋上， 旋轉(zhuǎn)螺旋測微器7記下環(huán)紋變向之間的環(huán)紋數(shù)k，根據(jù)公式hk = kX/2，其中λ為單色光的波長，由此計算帶不平整度的光滑平板2的高度差，根據(jù)高度差的大小確定平面光滑平整度等級。結(jié)合附圖2，牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置由裝有平整的光滑平板和平面玻璃組成的標(biāo)準平面校準測試裝置；在整個平面形成全暗干涉條紋圖，表明平整的光滑平板表面光潔度等級最高；若有很少幾條明暗相間條紋，根據(jù)公式hk = kX/2，其中λ為單色光的波長， 表明平整的光滑平板表面光潔度等級非常高。結(jié)合附圖3，牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置由裝有中間微凸出邊緣低的不平整光滑平板和平面玻璃組成的平面檢測裝置；在整個平面形成明暗相間圓環(huán)干涉條紋圖，中間為暗條紋圓斑，若有很少幾條明暗相間圓環(huán)條紋，根據(jù)公式hk = kX/2，其中λ為單色光的波長，表明不平整的光滑平板表面光潔度等級非常高；若有很多條明暗相間圓環(huán)條紋，根據(jù)公式hk = kX/2，其中λ為單色光的波長，表明不平整的光滑平板表面光潔度等級低。結(jié)合附圖4，牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置由裝有中間微凹進邊緣高的不平整光滑平板和平面玻璃組成的平面檢測裝置；在整個平面形成明暗相間圓環(huán)干涉條紋圖，邊緣為暗條紋圓環(huán)，中間為圓斑可能暗也可能明，若有很少幾條明暗相間圓環(huán)條紋，根據(jù)公式hk = kX/2，其中λ為單色光的波長，表明不平整的光滑平板表面光潔度等級非常高；若有很多條明暗相間圓環(huán)條紋，根據(jù)公式hk = kX/2，其中λ為單色光的波長，表明不平整的光滑平板表面光潔度等級低。結(jié)合附圖5，牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置由裝有中間微凸出，然后周圍微凹下，最后邊緣微凸起的不平整光滑平板和平面玻璃組成的平面檢測裝置。在整個平面形成明暗相間圓環(huán)干涉條紋圖，中間為暗條紋圓斑，邊緣可能為暗也可能為明條紋圓環(huán)，若有很少幾條明暗相間圓環(huán)條紋，根據(jù)公式hk = kx/2，其中λ為單色光的波長，表明不平整的光滑平板表面光潔度等級非常高；若有很多條明暗相間圓環(huán)條紋，根據(jù)公式hk = kX/2，其中λ為單色光的波長，表明不平整的光滑平板表面光潔度等級低。結(jié)合附圖6，牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置由裝有中間微凹進，然后周圍微凸起，最后邊緣微凹下的不平整光滑平板和平面玻璃組成的平面檢測裝置；在整個平面形成明暗相間圓環(huán)干涉條紋圖，中間為圓斑可能暗也可能明，邊緣可能為暗也可能為明條紋圓環(huán)，若有很少幾條明暗相間圓環(huán)條紋，根據(jù)公式hk = kx/2，其中λ為單色光的波長，表明不平整的光滑平板表面光潔度等級非常高；若有很多條明暗相間圓環(huán)條紋，根據(jù)公式hk = kX/2，其中 λ為單色光的波長，表明不平整的光滑平板表面光潔度等級低。結(jié)合附圖7，牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置由裝有幾個不同半徑的圓弧面微凹進的不平整光滑平板和平面玻璃組成的平面檢測裝置；在整個平面平坦部分形成暗干涉條紋圖， 微凹進圓弧面區(qū)域為明暗相間圓環(huán)條紋，若有很少幾條明暗相間圓環(huán)條紋，根據(jù)公式hk = kX/2，其中λ為單色光的波長，表明不平整的光滑平板表面光潔度等級非常高；若有很多條明暗相間圓環(huán)條紋，根據(jù)公式hk = kX/2，其中λ為單色光的波長，表明不平整的光滑平板表面光潔度等級低。結(jié)合附圖8，牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置由裝有許多的微凸出和微凹進的不平整光滑平板和平面玻璃組成的平面檢測裝置；在整個平面形成許多隨意圖形的明暗相間干涉條紋，若有很少幾條明暗相間隨意圖形條紋，根據(jù)公式hk = kX/2，其中λ為單色光的波長， 表明不平整的光滑平板表面光潔度等級非常高；若有很多條明暗相間隨意圖形條紋，根據(jù)公式hk = kX/2，其中λ為單色光的波長，表明不平整的光滑平板表面光潔度等級低。
權(quán)利要求1.一種牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置，包括平面玻璃片、固定壓環(huán)、支撐架環(huán)、螺釘和螺紋下蓋板，其特征在于，還包括帶有凸起或凹陷的光滑平板，所述的帶有凸起或凹陷的光滑平板放置在支撐架環(huán)槽內(nèi)，不平整面朝向上，平面玻璃片安放在帶有凸起或凹陷的光滑平板之上，在平面玻璃片上面安裝固定壓環(huán)，用螺釘將支撐架環(huán)和固定壓環(huán)固定連接起來，由此固定平面玻璃片和帶有凸起或凹陷的光滑平板，螺紋下蓋板旋入安裝在支撐架環(huán)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置，其特征在于所述光滑平板的凸起或凹陷的高度小于60微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置，其特征在于所述帶有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面為中間微凸的凸面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置，其特征在于所述帶有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面為中間微凹的凹面。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置，其特征在于所述帶有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面為中間微凸出，然后周圍微凹下，最后邊緣微凸起的凹凸面。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置，其特征在于所述帶有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面為中間微凹進，然后周圍微凸起，最后邊緣微凹下的凹凸面。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置，其特征在于所述帶有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面為整個平面中有幾個不同半徑的圓弧面微凹進。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置，其特征在于所述帶有凸起或凹陷的光滑平板的不平整度面為整個平面中有許多的微凸出和微凹進。
專利摘要本實用新型公開了一種牛頓環(huán)平面檢測實驗裝置。它包括平面玻璃片、固定壓環(huán)、支撐架環(huán)、螺釘和螺紋下蓋板，還包括帶有凸起或凹陷的光滑平板，所述的帶有凸起或凹陷的光滑平板放置在支撐架環(huán)槽內(nèi)，不平整面朝向上，平面玻璃片安放在帶有凸起或凹陷的光滑平板之上，在平面玻璃片上面安裝固定壓環(huán)，用螺釘將支撐架環(huán)和固定壓環(huán)固定連接起來，由此固定平面玻璃片和帶有凸起或凹陷的光滑平板，螺紋下蓋板旋入安裝在支撐架環(huán)內(nèi)。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、觀察方便、測量精度高，且便于普及推廣。
文檔編號G09B23/22GK202230653SQ201120323518
公開日2012年5月23日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者吳松安, 孫航賓, 黃篤之 申請人:湖南科技大學(xué)