基本信息
- 項目名稱：
- 基于邁克爾遜干涉儀的波長自動測量裝置的設計及演示
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 用邁克爾遜干涉儀、光敏電阻、角位移傳感器、電動機、單片機和計算機組裝了一套光波長自動測量裝置。該裝置不僅能夠自動、精確地測量激光波長，還可以演示測量結果隨測量環(huán)數(shù)的增加而趨于正態(tài)分布的規(guī)律。
- 詳細介紹：
- 實驗裝置的硬件系統(tǒng)由光電信號轉換、手輪驅動與位移編碼、單片機控制三部分組成。硬件系統(tǒng)加裝在WSM型邁克爾遜干涉儀上，并由計算機進行控制和顯示輸出，構成了實驗所需的全套裝置。
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 邁克爾遜干涉儀是大學物理實驗中常用的一起之一，實驗中一項重要的內容就是通過觀測干涉圓環(huán)“冒出”或“縮進”，并移動反射鏡的位置來測定單色光的波長。傳統(tǒng)的操作方法是實驗者用手轉動干涉儀的微調手輪，從而改變反射鏡的位置，目測激光圓環(huán)數(shù)目，并讀出動鏡移動的距離，然后根據(jù)所得數(shù)據(jù)計算波長。 本項目的目的在于用光探測器、位移傳感器、單片機、計算機搭建集信號探測、采集、數(shù)據(jù)處理、實驗現(xiàn)象演示、實驗結果顯示與評價于一體的智能化光學實驗系統(tǒng)，對傳統(tǒng)的邁克爾遜干涉儀進行改進，能夠達到縮短實驗時間、提高實驗精度的效果，同時也避免了光源尤其是激光對人眼的直接傷害，提高物理實驗課的效率。
科學性、先進性
- 光電探測技術的應用已經比較廣泛，但在基礎物理實驗中應用不多。本項目的實驗系統(tǒng)主要用于光學實驗中的邁克爾遜干涉儀的改進，應用成功后可在光學實驗中普及和推廣。目前已經有研究者用光電探測器改進邁克爾遜干涉儀的計數(shù)方法，但只是模擬信號的處理，而且是人工計數(shù)。 本項目通過引入光傳感器、驅動電機、角位移編碼器、單片機和計算機，編寫了數(shù)據(jù)軟件，不僅通過簡單的電路實現(xiàn)了干涉條紋計數(shù)的自動化，同時還實現(xiàn)了手輪旋轉的機械化，動鏡移動距離以及波長單次測量值、平均值、不確定度、相對誤差、數(shù)據(jù)分布規(guī)律的實時顯示。改進后的實驗裝置不僅有效的減輕了實驗者負擔，讓學生輕松完成實驗，而且提高了實驗精度，同時通過測量值的分布曲線驗證了測量精度隨測量次數(shù)提高的變化關系。
獲獎情況及鑒定結果
- 2009～2010年天津城市建設學院學生科研立項A類立項項目，并于2010年11月成功結題。 2009年天津物理教學儀器評比 一等獎
作品所處階段
- 生產階段
技術轉讓方式
- 聯(lián)合開發(fā)
作品可展示的形式
- 實物、產品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 使用說明：本系統(tǒng)通過串口與PC段連接后，通過PC端軟件即可自動進行測量。 技術特點：本項目的目的在于用光探測器、位移傳感器、單片機、計算機搭建集信號探測、采集、數(shù)據(jù)處理、實驗現(xiàn)象演示、實驗結果顯示與評價于一體的智能化光學實驗系統(tǒng)，對傳統(tǒng)的邁克爾遜干涉儀進行改進，能夠達到縮短實驗時間、提高實驗精度的效果。 推廣前景：本系統(tǒng)可作為輔助設備增配到目前各大學物理實驗室的各型邁克爾遜干涉儀上，實現(xiàn)低成本的對現(xiàn)有干涉儀進行改進，減少了資源的浪費并能達到良好的教學效果。 市場分析：目前尚未成套的包含PC段數(shù)據(jù)軟件邁克爾遜干涉儀改進套件銷售
同類課題研究水平概述
- 光電探測技術的應用已經比較廣泛，但在基礎物理實驗中應用不多。本項目的實驗系統(tǒng)主要用于光學實驗中的邁克爾遜干涉儀的改進，應用成功后可在光學實驗中普及和推廣。目前已經有研究者用光電探測器改進邁克爾遜干涉儀的計數(shù)方法，但只是模擬信號的處理，而且是人工計數(shù)；將位移傳感器應用于該儀器還未見報道。本項目研究的自動采集信號、處理數(shù)據(jù)、顯示結果的一體化集成實驗系統(tǒng)在國內無論從文獻還是產品中均未見報道。 本項目通過引用單片機、角位移編碼器、驅動電機、光敏電阻等對傳統(tǒng)的邁克爾遜干涉儀進行了改進，并編寫了PC端的數(shù)據(jù)軟件，不僅通過簡單的電路實現(xiàn)了干涉條紋計數(shù)的自動化，同時還實現(xiàn)了手輪旋轉的機械化，動鏡移動距離以及波長的單次測量值、平均值、不確定度、相對誤差、數(shù)據(jù)分布規(guī)律的實時演示。改進后的實驗裝置不僅有效的減輕了實驗者的負擔，讓學生能過輕松的完成實驗，而且提高了實驗的精度，同時通過測量值的分布規(guī)律驗證了測量精度隨測量次數(shù)提高的變化關系，提高了實驗課課堂效率，極大減輕了教師的上課負擔。本項目儀器能夠方便的對物理實驗室已有的各種類型的邁克爾遜干涉儀進行改造，節(jié)約了實驗室資金。
