基本信息
- 项目名称：
- 基于迈克尔逊干涉仪的波长自动测量装置的设计及演示
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 用迈克尔逊干涉仪、光敏电阻、角位移传感器、电动机、单片机和计算机组装了一套光波长自动测量装置。该装置不仅能够自动、精确地测量激光波长，还可以演示测量结果随测量环数的增加而趋于正态分布的规律。
- 详细介绍：
- 实验装置的硬件系统由光电信号转换、手轮驱动与位移编码、单片机控制三部分组成。硬件系统加装在WSM型迈克尔逊干涉仪上，并由计算机进行控制和显示输出，构成了实验所需的全套装置。
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
- 迈克尔逊干涉仪是大学物理实验中常用的一起之一，实验中一项重要的内容就是通过观测干涉圆环“冒出”或“缩进”，并移动反射镜的位置来测定单色光的波长。传统的操作方法是实验者用手转动干涉仪的微调手轮，从而改变反射镜的位置，目测激光圆环数目，并读出动镜移动的距离，然后根据所得数据计算波长。 本项目的目的在于用光探测器、位移传感器、单片机、计算机搭建集信号探测、采集、数据处理、实验现象演示、实验结果显示与评价于一体的智能化光学实验系统，对传统的迈克尔逊干涉仪进行改进，能够达到缩短实验时间、提高实验精度的效果，同时也避免了光源尤其是激光对人眼的直接伤害，提高物理实验课的效率。
科学性、先进性
- 光电探测技术的应用已经比较广泛，但在基础物理实验中应用不多。本项目的实验系统主要用于光学实验中的迈克尔逊干涉仪的改进，应用成功后可在光学实验中普及和推广。目前已经有研究者用光电探测器改进迈克尔逊干涉仪的计数方法，但只是模拟信号的处理，而且是人工计数。 本项目通过引入光传感器、驱动电机、角位移编码器、单片机和计算机，编写了数据软件，不仅通过简单的电路实现了干涉条纹计数的自动化，同时还实现了手轮旋转的机械化，动镜移动距离以及波长单次测量值、平均值、不确定度、相对误差、数据分布规律的实时显示。改进后的实验装置不仅有效的减轻了实验者负担，让学生轻松完成实验，而且提高了实验精度，同时通过测量值的分布曲线验证了测量精度随测量次数提高的变化关系。
获奖情况及鉴定结果
- 2009～2010年天津城市建设学院学生科研立项A类立项项目，并于2010年11月成功结题。 2009年天津物理教学仪器评比 一等奖
作品所处阶段
- 生产阶段
技术转让方式
- 联合开发
作品可展示的形式
- 实物、产品
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
- 使用说明：本系统通过串口与PC段连接后，通过PC端软件即可自动进行测量。 技术特点：本项目的目的在于用光探测器、位移传感器、单片机、计算机搭建集信号探测、采集、数据处理、实验现象演示、实验结果显示与评价于一体的智能化光学实验系统，对传统的迈克尔逊干涉仪进行改进，能够达到缩短实验时间、提高实验精度的效果。 推广前景：本系统可作为辅助设备增配到目前各大学物理实验室的各型迈克尔逊干涉仪上，实现低成本的对现有干涉仪进行改进，减少了资源的浪费并能达到良好的教学效果。 市场分析：目前尚未成套的包含PC段数据软件迈克尔逊干涉仪改进套件销售
同类课题研究水平概述
- 光电探测技术的应用已经比较广泛，但在基础物理实验中应用不多。本项目的实验系统主要用于光学实验中的迈克尔逊干涉仪的改进，应用成功后可在光学实验中普及和推广。目前已经有研究者用光电探测器改进迈克尔逊干涉仪的计数方法，但只是模拟信号的处理，而且是人工计数；将位移传感器应用于该仪器还未见报道。本项目研究的自动采集信号、处理数据、显示结果的一体化集成实验系统在国内无论从文献还是产品中均未见报道。 本项目通过引用单片机、角位移编码器、驱动电机、光敏电阻等对传统的迈克尔逊干涉仪进行了改进，并编写了PC端的数据软件，不仅通过简单的电路实现了干涉条纹计数的自动化，同时还实现了手轮旋转的机械化，动镜移动距离以及波长的单次测量值、平均值、不确定度、相对误差、数据分布规律的实时演示。改进后的实验装置不仅有效的减轻了实验者的负担，让学生能过轻松的完成实验，而且提高了实验的精度，同时通过测量值的分布规律验证了测量精度随测量次数提高的变化关系，提高了实验课课堂效率，极大减轻了教师的上课负担。本项目仪器能够方便的对物理实验室已有的各种类型的迈克尔逊干涉仪进行改造，节约了实验室资金。
