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基本信息

项目名称:
综合性光学微小长度测量装置
小类:
机械与控制
简介:
本作品为一个综合性的设计型实验装置,不仅可以精确地测量出微小物体的长度,而且可以清晰地观察到各种光学现象的变化,适用于各大专院校的物理性实验,仅实验装置造价大约在2000~3000元之间。
详细介绍:
本装置结合了光的各种性质于一体对微小物体进行不同程度的测量,现象明显,物理思想明确,计算原理简单,很好的吻合了教育改革提出的新要求:将理论物理用于实践,并培养学生的动手与动脑能力。本作品不仅可以对微小的长度进行精确测量,更重要的是可以作为一种全新的物理创新型实验装置,推广至各院校的物理实验中去,不仅让学生学到了物理知识,看到了物理现象,更培养了他们如何将学到的理论知识运用到实践中去的创新精神,开拓自己的思维。

作品图片

  • 综合性光学微小长度测量装置
  • 综合性光学微小长度测量装置
  • 综合性光学微小长度测量装置
  • 综合性光学微小长度测量装置
  • 综合性光学微小长度测量装置

作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

此次作品的物理思想是将微小的长度通过机械的方法转变成微小的转动或是移动,再利用光的干涉、衍射和反射等基本性质将微小的移动放大,并具体表现为光斑距离、衍射干涉条纹间距以及干涉环级数的变化等。 本作品是一个集原理、演示现象、实际应用为一体的综合性物理实验装置,其主要创新点是结合了光的各种现象,设计思想巧妙,物理过程明确,物理思想突出。技术关键在于精准地测量出微小物体的长度。 主要技术指标如下: 劳埃德镜 测量范围:1mm—0.02mm;±1.16% 单缝衍射 测量范围:1mm—0.02mm;±0.8% 光 杠 杆 测量范围:1mm—0.1mm;±0.18% 迈克尔逊干涉 测量范围:0.2mm — 0.02mm;±0.7%

科学性、先进性

目前长度变化的测量均采用光杠杆法作为典型应用的例子而予以介绍,其实微小长度变化的测量原理和所采用的方法颇多,归纳起来有如下几种方法:光杠杆法、直接测微法、干涉法、电测法等。 在传统光杠杆法中,光杠杆长度较长,测量时所占空间较大。而本系统中的光杠杆部分,大大缩短了光杠杆长度,整个实验平台在1M以下。同时为了弥补缩短距离带来的精度降低的问题,我们使用了光电传感探头,代替传统的人工读数。 干涉法,主要用到的是改造后的迈克尔逊干涉仪,以实现测量微小物体的厚度,增加了实用性。介于光学中,干涉的实验很有很多,我们还扩展出了用劳埃德镜干涉原理来测量微小长度。除此之外还有利用单缝衍射原理的测微装置。

获奖情况及鉴定结果

本作品于2010年12月,在华中科技大学被湖北省高等学校首届大学生物理实验创新设计大赛组委会评为“湖北省高等学校首届大学生物理实验创新设计大赛一等奖”。

作品所处阶段

中试阶段

技术转让方式

专利实施许可

作品可展示的形式

模型,图纸,现场演示,录像,样品。

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

本装置结合了光的各种性质于一体对微小物体进行不同程度的测量,现象明显,物理思想明确,很好的吻合了教育改革提出的新要求:将理论物理用于实践,并培养学生的动手与动脑能力。本作品不仅可以对微小的长度进行精确测量,更重要的是可以作为一种全新的物理创新型实验装置,推广至各院校的物理实验中去。 在实验阶段,我们已经与相关制造公司签订协议,本作品经济效益非常可观。

同类课题研究水平概述

目前,我国高等院校的物理实验室中有很多展示物理原理的装置(如:杨氏模量测定仪、光栅单色仪、迈克尔逊干涉仪 等),这些仪器虽然能够反映相应的物理原理,但并没有对原理加以利用,但缺乏实用性和创新性,学生在实验中并不能“学以致用”。本项目利用机械的原理,将微小长度转换成微小距离的变化,利用光的一些基本性质(反射、干涉、衍射 等),测量微小长度,不仅有较大的实用性,而且实验现象非常明显。
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