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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 綜合性光學(xué)微小長(zhǎng)度測(cè)量裝置
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品為一個(gè)綜合性的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)裝置，不僅可以精確地測(cè)量出微小物體的長(zhǎng)度，而且可以清晰地觀察到各種光學(xué)現(xiàn)象的變化，適用于各大專院校的物理性實(shí)驗(yàn)，僅實(shí)驗(yàn)裝置造價(jià)大約在2000~3000元之間。
- 詳細(xì)介紹：
- 本裝置結(jié)合了光的各種性質(zhì)于一體對(duì)微小物體進(jìn)行不同程度的測(cè)量，現(xiàn)象明顯，物理思想明確，計(jì)算原理簡(jiǎn)單，很好的吻合了教育改革提出的新要求：將理論物理用于實(shí)踐，并培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手與動(dòng)腦能力。本作品不僅可以對(duì)微小的長(zhǎng)度進(jìn)行精確測(cè)量，更重要的是可以作為一種全新的物理創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)裝置，推廣至各院校的物理實(shí)驗(yàn)中去，不僅讓學(xué)生學(xué)到了物理知識(shí)，看到了物理現(xiàn)象，更培養(yǎng)了他們?nèi)绾螌W(xué)到的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去的創(chuàng)新精神，開拓自己的思維。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 此次作品的物理思想是將微小的長(zhǎng)度通過(guò)機(jī)械的方法轉(zhuǎn)變成微小的轉(zhuǎn)動(dòng)或是移動(dòng)，再利用光的干涉、衍射和反射等基本性質(zhì)將微小的移動(dòng)放大，并具體表現(xiàn)為光斑距離、衍射干涉條紋間距以及干涉環(huán)級(jí)數(shù)的變化等。 本作品是一個(gè)集原理、演示現(xiàn)象、實(shí)際應(yīng)用為一體的綜合性物理實(shí)驗(yàn)裝置，其主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是結(jié)合了光的各種現(xiàn)象，設(shè)計(jì)思想巧妙，物理過(guò)程明確，物理思想突出。技術(shù)關(guān)鍵在于精準(zhǔn)地測(cè)量出微小物體的長(zhǎng)度。 主要技術(shù)指標(biāo)如下： 勞埃德鏡 測(cè)量范圍：1mm—0.02mm；±1.16% 單縫衍射 測(cè)量范圍：1mm—0.02mm；±0.8% 光 杠 桿 測(cè)量范圍：1mm—0.1mm；±0.18% 邁克爾遜干涉 測(cè)量范圍：0.2mm — 0.02mm；±0.7%
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前長(zhǎng)度變化的測(cè)量均采用光杠桿法作為典型應(yīng)用的例子而予以介紹，其實(shí)微小長(zhǎng)度變化的測(cè)量原理和所采用的方法頗多，歸納起來(lái)有如下幾種方法：光杠桿法、直接測(cè)微法、干涉法、電測(cè)法等。 在傳統(tǒng)光杠桿法中，光杠桿長(zhǎng)度較長(zhǎng)，測(cè)量時(shí)所占空間較大。而本系統(tǒng)中的光杠桿部分，大大縮短了光杠桿長(zhǎng)度，整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在1M以下。同時(shí)為了彌補(bǔ)縮短距離帶來(lái)的精度降低的問題，我們使用了光電傳感探頭，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工讀數(shù)。 干涉法，主要用到的是改造后的邁克爾遜干涉儀，以實(shí)現(xiàn)測(cè)量微小物體的厚度，增加了實(shí)用性。介于光學(xué)中，干涉的實(shí)驗(yàn)很有很多，我們還擴(kuò)展出了用勞埃德鏡干涉原理來(lái)測(cè)量微小長(zhǎng)度。除此之外還有利用單縫衍射原理的測(cè)微裝置。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本作品于2010年12月，在華中科技大學(xué)被湖北省高等學(xué)校首屆大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽組委會(huì)評(píng)為“湖北省高等學(xué)校首屆大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽一等獎(jiǎng)”。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利實(shí)施許可
作品可展示的形式
- 模型，圖紙，現(xiàn)場(chǎng)演示，錄像，樣品。
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本裝置結(jié)合了光的各種性質(zhì)于一體對(duì)微小物體進(jìn)行不同程度的測(cè)量，現(xiàn)象明顯，物理思想明確，很好的吻合了教育改革提出的新要求：將理論物理用于實(shí)踐，并培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手與動(dòng)腦能力。本作品不僅可以對(duì)微小的長(zhǎng)度進(jìn)行精確測(cè)量，更重要的是可以作為一種全新的物理創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)裝置，推廣至各院校的物理實(shí)驗(yàn)中去。 在實(shí)驗(yàn)階段，我們已經(jīng)與相關(guān)制造公司簽訂協(xié)議，本作品經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。
同類課題研究水平概述
- 目前，我國(guó)高等院校的物理實(shí)驗(yàn)室中有很多展示物理原理的裝置（如：楊氏模量測(cè)定儀、光柵單色儀、邁克爾遜干涉儀 等），這些儀器雖然能夠反映相應(yīng)的物理原理，但并沒有對(duì)原理加以利用，但缺乏實(shí)用性和創(chuàng)新性，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中并不能“學(xué)以致用”。本項(xiàng)目利用機(jī)械的原理，將微小長(zhǎng)度轉(zhuǎn)換成微小距離的變化，利用光的一些基本性質(zhì)（反射、干涉、衍射 等），測(cè)量微小長(zhǎng)度，不僅有較大的實(shí)用性，而且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常明顯。
