專利名稱:激光多普勒效應(yīng)演示儀的制作方法
本實用新型提出了一種激光多普勒效應(yīng)演示儀屬于物理教學(xué)儀器。
已有的多普勒效應(yīng)演示儀，是在邁克爾遜干涉儀的基礎(chǔ)上改進而成的。對調(diào)節(jié)反射鏡的機械結(jié)構(gòu)的精度要求較高，如在發(fā)聲1KHZ時，反射鏡的移動速度僅有0.316毫米／秒，操作必須細心。還需要減振臺和暗室，不便于攜帶。參見美，T·卡拉德，松竹豐譯，《激光演示實驗》，P134。
本實用新型的目的是制造一種輕巧的、可隨身攜帶并且效果明顯的激光多普勒效應(yīng)演示儀。
本實用新型的技術(shù)解決方案在于He－Ne激光管出射的激光到光電二極管的光路中間，裝有二片光柵平面互相平行且垂直于激光束的雙光柵裝置，在光電二極管與雙光柵之間裝有一個光闌。雙光柵中，一片光柵固定，另一片光柵可在此光柵平面內(nèi)且與條紋垂直方向移動。當(dāng)以某種速度移動某中一片光柵時，將產(chǎn)生光頻的多普勒頻移，經(jīng)雙光柵形成“光拍”，經(jīng)光電二極管接收并經(jīng)放大電路放大后，送到揚聲器發(fā)聲，也可以并聯(lián)送到示波器輸入端，可同時觀察波形。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有下列特點結(jié)構(gòu)簡單、元件輕便，造價低廉，不需要減震臺和暗室，可隨身攜帶，操作方便，可以同時聽多普勒頻移的聲音和看多普勒頻移的波形。
以下結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的實施例。
圖1是結(jié)構(gòu)簡圖。圖2是從示波器上拍下的多普勒頻移的波形照片示意圖。
He－Ne激光管〔4〕由激光電源〔5〕提供電源，雙光柵裝置是用兩片條紋密度相同的光柵做成，光柵的條紋密度的范圍可選在20～200條／毫米，兩片光柵的平面互相平行，與激光束垂直，一片光柵〔10〕固定在面板〔3〕上，另一片光柵〔9〕固定在齒條〔8〕上，手輪〔7〕帶動齒條〔8〕移動，移動時使激光束能通過兩片光柵，光柵面積(不包括粘合在齒條〔8〕邊上)為5×25mm，條紋密度選用100條／mm左右。小孔光闌〔11〕擋在光電二極管〔12〕與雙光柵之間，小孔光闌〔11〕孔徑為0.8cm，可由金屬片制成。使某一級衍射光能射入光電二極管〔12〕。光電二極管〔12〕可選用2CU型，經(jīng)過光電放大電路〔16〕放大后，經(jīng)過插座〔13〕輸入揚聲器，插座〔13〕可選用三通型，從中可以引出另一線送示波器輸入端。低壓直流穩(wěn)壓電源〔15〕供光電放大電路〔16〕使用。所有部件可裝入一個箱子〔1〕內(nèi)，箱子外側(cè)可以裝有把手〔2〕。箱子〔1〕可以用鋁合金制成。
本實用新型的儀器可以這樣使用，打開電源，He－Ne激光管〔4〕有1mw左右的激光束發(fā)出，旋轉(zhuǎn)手輪〔7〕，不同的旋轉(zhuǎn)速度，可從揚聲器〔14〕或從示波器上看到不同的多譜勒頻移量來。
本實用新型的另一個實施例如下述可以把激光管和光電二極管及放大電路 并排安裝在箱子的同一端，雙光柵在與光電二極管一條直線的光路上，在箱子的另一端由在與激光管成一直線及與雙光柵和光電二極管成一直線的位置各安裝一個直角棱鏡或平面90°反射鏡來形成折疊光路系統(tǒng)，縮小了儀器箱的長度。
權(quán)利要求
1.激光多普勒效應(yīng)演示儀，由He-Ne激光管[4]及電源[5]、光電二極管[12]及放大電路[16]、揚聲器[14]、低壓直流電源[15]組成，其特征在于激光管[4]與光電二極管[12]光路之間安裝二片光柵平面互相平行且垂直于激光束的雙光柵裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的儀器，其特征在于雙光柵裝置的二片光柵的條紋密度相同，密度范圍在20～200條／毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的儀器，其特征在于采用折疊式光路，即He－Ne激光管和光電二極管并排安裝在箱子的同一端，雙光柵裝置安裝在與光電二極管一條直線的光路上，箱子的另一端，在與激光管成一直線及與雙光柵和光電二極管成一直線的位置安裝一對鏡面正交的直角棱鏡或平面反射鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的儀器，其特征在于雙光柵裝置中一個光柵〔10〕固定，另一條光柵〔9〕固定在可相對光柵條紋的垂直的方向移動的機件上。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的儀器，其特征是全部零件可以固裝在一個箱子〔1〕中。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的儀器，其特征在于光電二極管〔12〕與雙光柵之間的光路上裝有一個光闌〔11〕。
7.根據(jù)權(quán)利要求
3的儀器，其特征是全部零件可以固裝在一個箱子〔1〕中。
專利摘要
激光多普勒效應(yīng)演示儀屬于物理教學(xué)儀器，為了解決已有的儀器不易攜帶，不易操作和需要暗室環(huán)境的不足。該儀器在激光光路系統(tǒng)中采用一個兩片平面平行的光柵組成的雙光柵結(jié)構(gòu)，一片光柵可相對另一片光柵移動，光電二極管接收光頻的多普勒頻移信號后經(jīng)過放大可同時驅(qū)動揚聲器和輸入示波器，利用此儀器可方便地演示多普勒頻移的物理現(xiàn)象。
文檔編號G09B23/00GK85201051SQ85201051
公開日1986年1月15日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者楊選民, 彭志平, 姚俊元 申請人:南京大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan