[实用新型]单缝衍射法测量金属线膨胀系数的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及物理学工程技术及科学研究中用于测定金属的膨胀系数的设备，具体地说是单缝衍射法测量金属线膨胀系数的装置。

背景技术

目前，在大学普通物理实验中通常用光杠杆法或千分表法来测定金属线胀系数。(1)光杠杆法：缺点是实验装置操作复杂，测量繁琐，造成的误差很大，很容易影响学生对知识准确性的判断。(2)千分表法：缺点是千分表的固定与调零非常困难，稍有不慎就会导致测量不准，甚至实验失败；虽然实验数据记录比较简单，但是实验精度不够。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供单缝衍射法测量金属线膨胀系数的装置，实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型的结构包括底座、保温筒、金属棒、温控器、杠杆、单缝活动片、单缝固定片、激光器、光强分布测定仪，其特征在于底座上设置有保温筒，保温筒内设置有金属棒，金属棒竖立设置在保温筒内，保温筒通过导线与温控器连接，杠杆平行设置在保温筒的顶端，杠杆的左端与金属棒相连，杠杆的右端与单缝活动片的底部相连，单缝活动片的上方设置有单缝固定片，单缝固定片和单缝活动片有一条单缝，单缝固定片和单缝活动片的左侧设置有激光器，单缝固定片和单缝活动片的右侧1.5-2米处设置有光强分布测定仪，激光器、单缝固定片和单缝活动片组成的单缝位于等高位置的直线上。

工作原理：激光器波长为650nm，缝宽可调的单缝通过可控比例杠杆与待测金属棒的一端相联结，待测金属棒放置在保温筒内，保温筒与温控器相连以调节金属棒的温度，整个保温筒固定在稳固的底座上，光强分布测定仪放置在与激光器、单缝等高、同线的1.5-2米远处，用于测量激光通过单缝的衍射图样。当光束垂直入射到单缝的平面上时，调节微调装置，使缝宽在没有测量之前有适当的值，同时，使光强分布测定仪上出现清晰、稳定的衍射条纹，然后，调节温控器使温度发生变化Δt，金属棒长度发生微小变化ΔL，这一变化将经过杠杆带动单缝活动片，使缝宽发生变化，因此衍射条纹便发生变化，通过测量衍射条纹间的位移变化量来确定缝宽变化量，换算出金属的线胀量，从而确定金属的线胀系数。

当温度改变不大时，固体单位长度的该变量近似的温度改变量Δt成正比，即：式中α称为线胀系数，精确测定不同Δt下的Δl就可得到金属的线胀系数。

本实用新型的有益效果是，本实用新型结构简单，是在光杠杆法和千分表法装置的基础上做了改进，并采用了一种新的测量方法-单缝衍射法，使之简化了操作、提高了实验精度，该测量方法能普遍应用于多种涉及微小变化量的实验研究，如杨氏模量、物体间微小间隔、全长剖面等。

附图说明

图1：本实用新型的实施例结构示意图。

图中：底座1、保温筒2、金属棒3、温控器4、杠杆5、单缝活动片6、单缝固定片7、激光器8、光强分布测定仪9。

具体实施方式

参照附图说明对本实用新型作以下具体的详细说明：如图所示，本实用新型的结构包括底座1、保温筒2、金属棒3、温控器4、杠杆5、单缝活动片6、单缝固定片7、激光器8、光强分布测定仪9，其特征在于底座1上设置有保温筒2，保温筒2内设置有金属棒3，金属棒3竖立设置在保温筒2内，保温筒2通过导线与温控器4连接，杠杆5平行设置在保温筒2的顶端，杠杆5的左端与金属棒3相连，杠杆5的右端与单缝活动片6的底部相连，单缝活动片6的上方设置有单缝固定片7，单缝固定片7和单缝活动片6有一条单缝，单缝固定片7和单缝活动片6的左侧设置有激光器8，单缝固定片7和单缝活动片6的右侧1.5-2米处设置有光强分布测定仪9，激光器8、单缝固定片7和单缝活动片6组成的单缝位于等高位置的直线上。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。