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申请/专利权人：吉林大学

摘要：本实用新型涉及一种分辨本领概念实验装置，包括：底座，设置在所述底座上的读数圆盘，设置在所述读数圆盘上方中间位置的单圆孔光阑，望远镜和平行光管；所述单圆孔光阑包括一个圆盘，该圆盘设有多个小圆孔，固定在有通光孔的黑屏上，通过转动圆盘，能够让不同的小圆孔通光，为平行光管物屏创新设计了孔距可以连续可调的双圆孔物屏装置。本实用新型的分辨本领概念实验装置，适用于普通物理实验教学，也适合课堂演示；实验仪体积小，共轴调节方便，实验现象清晰，测量精度满足教学要求；可以实时观察双圆孔物屏孔距变化对实验结果的影响；装置配件更换方便便捷，实验内容丰富，有利于学生动手能力、理论联系实际能力及创新能力的培养。

主权项：一种分辨本领概念实验装置，其特征在于，包括：底座25，设置在所述底座25上的读数圆盘24，设置在所述读数圆盘24上方中间位置的单圆孔光阑23，望远镜26和平行光管27；所述单圆孔光阑23包括一个圆盘，该圆盘设有多个小圆孔，固定在有通光孔的黑屏上，通过转动圆盘，能够让不同的小圆孔通光；所述望远镜26的一端设有望远镜物镜18，另一端设有测微目镜16；所述望远镜26上设有望远镜伸缩装置，其通过望远镜伸缩调节手柄28的调节可将测微目镜16伸出或缩回；所述望远镜26通过望远镜平移滑道12与所述读数圆盘24下方的转盘相连，望远镜26可以通过转盘绕仪器中心轴转动，同时通过设置在所述望远镜平移滑道12上的望远镜平移调节手柄13的调节可将所述望远镜26沿径向平移；所述平行光管27的一端设有物屏20，另一端设有平行光管物镜19；所述平行光管27上设有平行光管伸缩装置，其通过平行光管伸缩调节手柄29的调节可将物屏20伸出或缩回；所述平行光管27通过平行光管平移滑道21与所述读数圆盘24上方固定架相连，通过设置在所述平行光管平移滑道21上的平行光管平移调节手柄22的调节可将所述平行光管27沿径向平移。

全文数据：一种分辨本领概念实验装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种物理实验装置，特别涉及一种分辨本领概念实验装置。背景技术[0002]分辨本领概念是光学课程重要的知识点，也是光学仪器设计时需要考虑的重要参数之一。[0003]现有技术中有两种分辨本领演示仪如图9和图10所示。图9所示的分辨本领演示仪中，S是220v，30w日光灯光源;P是有五对小圆孔的物屏（图9中只画出一对小圆孔）；Lo和Le是望远镜的物镜和目镜，与光源S之间的距离均大于4.0m;D为圆孔光阑放置在望远镜物镜前面。这种分辨本领演示仪在演示时，可通过望远镜观察五对小圆孔的夫琅禾费衍射斑重叠大小，进而可判断五对小孔的像是否可分辨。图10所示的分辨本领演示仪，是让有一定夹角的两个激光器光源S发出的激光分别直接照在设有两个小圆孔的光阑D上，经过小圆孔的衍射投到远方白色屏或白墙面M上，观察双孔夫琅禾费衍射斑重叠大小。圆孔光阑D与白色屏或白墙面M之间的距离大于4.0m。[0004]上述两种分辨本领演示仪的缺点包括:1、只适用于课堂演示，不能定量计算，不能给出理论分析结果。2、演示时所需距离较远，演示场地受限制。3、装置结构固定，学生不能自己组装，不利于动手能力的培养。4、双圆孔孔距连续变化对实验结果的影响未涉及到。[0005]现有技术中还没有可以让学生动手实验和学习的分辨本领概念实验装置。实用新型内容[0006]本实用新型要解决现有技术中的技术问题，提供一种分辨本领概念实验装置。[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案具体如下：[0008]—种分辨本领概念实验装置，包括：[0009]底座，设置在所述底座上的读数圆盘，设置在所述读数圆盘上方中间位置的单圆孔光阑，望远镜和平行光管；[0010]所述单圆孔衍射屏包括一个圆盘，该圆盘设有多个小圆孔，固定在有通光孔的黑屏上，通过转动圆盘，能够让不同的小圆孔通光；[0011]所述望远镜的一端设有望远镜物镜，另一端设有测微目镜;所述望远镜上设有望远镜伸缩装置，其通过望远镜伸缩调节手柄的调节可将测微目镜伸出或缩回；所述望远镜通过望远镜平移滑道与所述读数圆盘下方的转盘相连，望远镜可以通过转盘绕仪器中心轴转动，同时通过设置在所述望远镜平移滑道上的望远镜平移调节手柄的调节可将所述望远镜沿径向平移；[0012]所述平行光管的一端设有物屏，另一端设有平行光管物镜;所述平行光管上设有平行光管伸缩装置，其通过平行光管伸缩调节手柄的调节可将物屏伸出或缩回；所述平行光管通过平行光管平移滑道与所述读数圆盘上方固定架相连，通过设置在所述平行光管平移滑道上的平行光管平移调节手柄的调节可将所述平行光管沿径向平移。[0013]在上述技术方案中，所述物屏为单圆孔物屏，圆孔直径为0.180mm;或双圆孔物屏，圆孔直径为0.200mm、圆孔间距为0.250mm;或圆孔距连续可调的双圆孔物屏，圆孔直径为0.200mm，圆孔间距在0.500mm-0.800mm之间连续可调。[0014]在上述技术方案中，所述单圆孔光阑的圆盘上的多个小圆孔的直径包括：0.180mm、0.450mm、l.000mm、I.500mm、2.000mm。[0015]在上述技术方案中，所述测微目镜连接有CCD图像传感器;所述CCD图像传感器连接有显示器，其用来显示C⑶图像传感器接收到的图像信号。[0016]在上述技术方案中，所述望远镜伸缩装置上设有标识测微目镜相对位置的望远镜刻度尺。[0017]在上述技术方案中，所述平行光管伸缩装置上设有标识物屏相对位置的平行光管刻度尺。[0018]在上述技术方案中，所述测微目镜物方焦平面上设有带标尺的分划板，该带标尺的分划板连接有亮十字物电源。[0019]在上述技术方案中，所述望远镜通过设置在所述望远镜平移滑道上的望远镜平移调节手柄的调节可将所述望远镜沿径向平移。[0020]在上述技术方案中，所述平行光管通过设置在所述平行光管平移滑道上的平行光管平移调节手柄的调节可将所述平行光管沿径向平移。[0021]本实用新型的分辨本领概念实验装置具有以下优点：[0022]1、适用于普通物理实验教学，同时，由于增加了CCD投影放大系统，也适合课堂演示，受益面广。[0023]2、实验仪体积小，节省空间，共轴调节方便、快捷，实验现象清晰，能定量测量，测量精度满足教学要求。[0024]3、可以实时观察物屏中双圆孔孔距连续变化或光阑孔径大小变化对实验结果的影响。[0025]4、装置配件更换方便便捷，实验内容丰富，有利于学生动手能力、理论联系实际能力以及创新能力的培养。附图说明[0026]下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。[0027]图1为双圆孔衍射斑重叠大小和衍射斑光强分布不意图。[0028]图2为本实用新型的分辨本领概念实验装置的结构示意图。[0029]图3为本实用新型的分辨本领概念实验装置的光路示意图。[0030]图4为单圆孔板I的结构示意图。[0031]图5为单圆孔板II的结构不意图。[0032]图6为孔距连续可调的双圆孔物屏装置的侧视剖面图。[0033]图7为孔距连续可调的双圆孔物屏装置的俯视图。[0034]图8为可调的单圆孔光阑的结构不意图。[0035]图9为现有技术中的分辨本领演示仪的光路示意图。[0036]图10为现有技术中的分辨本领演示仪的另一光路示意图。[0037]图中的附图标记表示为：[0038]图2中：[0039]12-望远镜平移滑道、13-望远镜平移调节手柄、14-带标尺的分划板、15-亮十字物电源、16-测微目镜、17-望远镜刻度尺、18-望远镜物镜、19-平行光管物镜、20-物屏、21-平行光管平移滑道、22-平行光管平移调节手柄、23-单圆孔光阑、24-读数圆盘、25-底座、26-望远镜、27-平行光管、28-望远镜伸缩调节手柄、29-平行光管伸缩调节手柄、30-平行光管刻度尺、31-CXD图像传感器、32-显示器。[0040]图3中：[0041]S为白炽灯72wl2v光源；[0042]P为物屏此处可以放置:单圆孔物屏，圆孔直径为0.180mm;双圆孔物屏，圆孔直径为0.200mm、圆孔间距为0.250mm;圆孔间距连续可调的双圆孔物屏，圆孔直径为0.200mm，圆孔间距在0.500mm-0.800mm之间连续可调，如图4和图5所示），对应于图2中的物屏20处；[0043]L为平行光管物镜，焦距为fL，对应于图2中的平行光管物镜19处；[0044]D为可调的圆孔光阑，圆孔直径分别为0.180mm、0.450mm、1.000mm、1.500mm、2.000mm等，如图8所示，置于图2中的单圆孔光阑23处；[0045]U、Le为望远镜物镜和目镜，焦距分别为fQ、fe，分别置于图2中的望远镜物镜18、测微目镜16处；[0046]F为望远镜目镜焦平面上带刻度尺的分划板，置于图2中的带标尺的分划板14处。[0047]图4〜7中：[0048]33-单圆孔板I、34-单圆孔板II、35-通光孔;36-雁尾槽;37-滑块;38-鼓轮;39-丝杠。具体实施方式[0049]本实用新型的实验原理：[0050]几何光学成像系统所成的任何一个像点，实际上都不是一个点，而是一个有一定大小的衍射斑，当两个像斑发生重叠，且重叠到一定程度时，我们就无法分辨这是两个像，这就是所谓的分辨本领问题。对几何光学仪器来说分辨本领就是指仪器分开相邻两个物点的像的能力，对于靠得很近的两个物点，仪器所成的两个像还能分辨得开，我们就说它的分辨本领高，反之则低。然而实际的分辨本领是一个很复杂的问题，它涉及到几何光学系统中的种种象差和缺欠，涉及到被分辨的两个物点本身的强度和其他性质等，这里只考虑理想情况下望远镜的分辨本领。[0051]当用望远镜观察远方的一对强度相同非相干的点光源时，它们的像是两个圆形衍射斑即夫琅禾费圆孔衍射斑，每个衍射斑的角半径为两个点源的像之间的角距离为δθ，当δθΛΘ时，如图la所示，两个像点不重叠或重叠一小部分，很明显，我们能够分辨出这是两个圆斑，也就知道是两个非相干点源，但当δθ〈ΛΘ时，如图lc所示，两个圆斑几乎完全重叠，这时，我们看不出是两个圆斑，因而也就无从知道是两个点源，为了给光学仪器规定一个最小分辨角的标准，通常采用瑞利判据，这个判据规定，当一个圆斑像的中心刚好落在另一个圆斑的像的边缘即第一级暗纹上时，就算两个像刚刚能够被分辨如图1b所示，计算表明满足瑞利判据时，两圆斑重叠区的光强约为每个圆斑中心最亮处光强的80%，一般人的眼睛刚刚能够分辨这种光强差别，可见，对于望远镜来说，它的最小分辨角应等于每个衍射斑的角半径，BP[0052]其中a为物镜前面圆孔光阑D的圆孔直径，这就是望远镜的最小分辨角公式。[0053]当δθδθ』4，两个非相干点源的像可分辨；[0054]当δθ=δθ^，两个非相干点源的像刚可分辨；[0055]当δθΔθ3时可分辨;与实验结果吻合。[0089]3、单圆孔光阑23位置不变，物屏20中双圆孔孔距d连续变化时，观察望远镜分辨本领动态变化过程。[0090]当双圆孔孔距最小时，测量双圆孔衍射斑间距为dm，得[0091]此时不可分辨；[0092]当双圆孔孔距最大时，测量双圆孔衍射斑间距为dM，得[0093]，此时可分辨；[0094]当双圆孔孔距刚好等于do时，得[0095]此时刚可分辨。[0096]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

权利要求：1.一种分辨本领概念实验装置，其特征在于，包括：底座（25，设置在所述底座（25上的读数圆盘（24，设置在所述读数圆盘24上方中间位置的单圆孔光阑（23，望远镜26和平行光管27;所述单圆孔光阑（23包括一个圆盘，该圆盘设有多个小圆孔，固定在有通光孔的黑屏上，通过转动圆盘，能够让不同的小圆孔通光；所述望远镜（26的一端设有望远镜物镜（18，另一端设有测微目镜（16;所述望远镜26上设有望远镜伸缩装置，其通过望远镜伸缩调节手柄28的调节可将测微目镜（16伸出或缩回；所述望远镜（26通过望远镜平移滑道（12与所述读数圆盘（24下方的转盘相连，望远镜（26可以通过转盘绕仪器中心轴转动，同时通过设置在所述望远镜平移滑道12上的望远镜平移调节手柄（13的调节可将所述望远镜26沿径向平移；所述平行光管（27的一端设有物屏（20，另一端设有平行光管物镜（19;所述平行光管27上设有平行光管伸缩装置，其通过平行光管伸缩调节手柄29的调节可将物屏20伸出或缩回；所述平行光管27通过平行光管平移滑道21与所述读数圆盘24上方固定架相连，通过设置在所述平行光管平移滑道21上的平行光管平移调节手柄22的调节可将所述平行光管27沿径向平移。2.根据权利要求1所述的分辨本领概念实验装置，其特征在于，所述物屏20为单圆孔物屏，孔直径为0.180mm;或双圆孔物屏，孔直径为0.200mm、孔间距为0.250mm;或孔距连续可调的双圆孔物屏，圆孔直径为〇.200mm，孔间距在0.500mm-0.800mm之间连续可调。3.根据权利要求1所述的分辨本领概念实验装置，其特征在于，所述单圆孔光阑（23的圆盘上的多个小圆孔的直径包括:0.180mm、0.450mm、I.OOOmrn、1.500mm、2.OOOmm。4.根据权利要求1所述的分辨本领概念实验装置，其特征在于，所述测微目镜（16连接有CCD图像传感器31;所述CCD图像传感器31连接有显示器32，其用来显示CXD图像传感器31接收到的图像信号。5.根据权利要求1所述的分辨本领概念实验装置，其特征在于，所述望远镜伸缩装置上设有标识测微目镜16相对位置的望远镜刻度尺17。6.根据权利要求1所述的分辨本领概念实验装置，其特征在于，所述平行光管伸缩装置上设有标识物屏20相对位置的平行光管刻度尺30。7.根据权利要求1所述的分辨本领概念实验装置，其特征在于，所述测微目镜（16物方焦平面上设有带标尺的分划板14，该带标尺的分划板14连接有亮十字物电源15。8.根据权利要求1所述的分辨本领概念实验装置，其特征在于，所述望远镜通过设置在所述望远镜平移滑道（12上的望远镜平移调节手柄（13的调节可将所述望远镜（26沿径向平移。9.根据权利要求1所述的分辨本领概念实验装置，其特征在于，所述平行光管通过设置在所述平行光管平移滑道21上的平行光管平移调节手柄（22的调节可将所述平行光管27沿径向平移。

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