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衍射光强检测系统、单缝衍射光路系统及光强检测方法技术方案

技术编号:20565333 阅读:26 留言:0更新日期:2019-03-14 08:03
本发明专利技术公开了一种衍射光强检测系统、单缝衍射光路系统及光强检测方法,所述衍射光强检测系统包括控制单元、光强检测模块、移动装置和显示模块,所述移动装置包括驱动装置、丝杆和螺母,螺母与丝杆螺纹连接,丝杆的一端与驱动装置连接,所述光强检测模块固定于螺母上,所述光强检测模块与控制单元的输入端连接,驱动装置和显示模块分别与控制单元的输出端连接,所述控制单元控制驱动装置驱动丝杆转动使螺母平移从而带动光强检测模块平移。所述衍射光强检测系统通过控制单元控制电机匀速转动,从而使光强检测模块匀速平移,实现了光强检测的自动化,省时,更确保了光强采取点的准确采取,大大降低了因人为转动不精准而产生的误差。

Diffraction light intensity detection system, single slit diffraction light path system and light intensity detection method

The invention discloses a diffraction light intensity detection system, a single slit diffraction light path system and a light intensity detection method. The diffraction light intensity detection system includes a control unit, a light intensity detection module, a mobile device and a display module. The mobile device includes a driving device, a screw and a nut, a nut and a screw thread are connected, one end of the screw is connected with a driving device, and the light intensity detection module. The block is fixed on the nut, the light intensity detection module is connected with the input end of the control unit, the driving device and the display module are respectively connected with the output end of the control unit, and the control unit controls the driving device to drive the screw to rotate so as to make the nut translation, thereby driving the light intensity detection module translation. The diffraction light intensity detection system controls the motor to rotate at a constant speed through the control unit, so that the light intensity detection module moves at a constant speed, realizes the automation of light intensity detection, saves time, ensures the accurate adoption of light intensity taking points, and greatly reduces the error caused by inaccurate human rotation.

【技术实现步骤摘要】
衍射光强检测系统、单缝衍射光路系统及光强检测方法
本专利技术涉及干涉衍射
,具体涉及一种衍射光强检测系统、单缝衍射光路系统及光强检测方法。
技术介绍
单缝衍射实验是大学物理中光学方面重要的实验之一,根据单缝衍射条纹计算光栅常数是实验的一个重要目的。现在实验室中所用的测量仪器为数字检流计,实验中是利用光电探头检测光强分布,并将各个位置的光强数据转换为不同大小的电流显示在数字检流计上,人工转动手轮每隔0.5mm记录一次数据,需要记录大量数据,然后经过计算和画图得出单缝衍射图像。这种方式不仅繁琐、耗时,且手动操作会增加测量过程中因人为转动的不精准而产生的误差,从而使光强分布图像不准确,光栅常数计算误差增大。
技术实现思路
本专利技术为了克服以上技术的不足,提供了一种衍射光强检测系统,该系统通过控制单元控制电机匀速转动,从而使光强检测模块匀速平移,不仅实现了光强检测的自动化,省时,更确保了光强采取点的准确采取,大大降低了因人为转动不精准而产生的误差。本专利技术还提供了一种包括所述衍射光强检测系统的单缝衍射光路系统及光强检测方法。本专利技术克服其技术问题所采用的技术方案是:一种衍射光强检测系统,包括控制单元、光强检测模块、移动装置和显示模块,所述移动装置包括驱动装置、丝杆和螺母,螺母与丝杆螺纹连接,丝杆的一端与驱动装置连接,所述光强检测模块固定于螺母上,所述光强检测模块与控制单元的输入端连接,驱动装置和显示模块分别与控制单元的输出端连接,所述控制单元控制驱动装置驱动丝杆转动使螺母平移从而带动光强检测模块平移。进一步地,还包括固定装置,所述固定装置包括支撑板和固定于支撑板上的两个固定耳,所述丝杆的两端分别穿套在一个固定耳上。进一步地,还包括按键模块,所述按键模块与控制单元的输入端连接。所述按键模块采用比较简单的独立式键盘,所述按键模块至少包括光强检测按键、电机正转按键、电机反转按键和电机停转按键。进一步地,还包括绘图模块,所述绘图模块安装于计算机上,安装所述绘图模块的计算机与控制单元的输出端连接。进一步地,还包括无线传输模块,所述无线传输模块包括发送方无线传输模块和与发送方无线传输模块无线通信的接收方无线传输模块,所述控制单元包括发送方控制单元和接收方控制单元,所述发送方无线传输模块与发送方控制单元的输出端连接,接收方无线传输模块与接收方控制单元的输入端连接。进一步地,还包括两个电平转换模块,其中一个电平转换模块设置于发送方控制单元与发送方无线传输模块之间,另一个电平转换模块设置于接收方无线传输模块与接收方控制单元之间。进一步地,所述光强检测模块和按键模块均与发送方控制单元的输入端连接,驱动装置与发送方控制单元的输出端连接,显示模块和安装绘图模块的计算机均与接收方控制单元的输出端连接。本专利技术还提供了一种单缝衍射光路系统,包括上述所述的衍射光强检测系统,还包括光源发射装置和狭缝装置。本专利技术还提供了一种光强检测方法,包括如下步骤:S1、衍射光强检测系统上电后,控制单元控制驱动装置转动,进而带动丝杆转动;S2、丝杆的转动带动光强检测模块平移,光强检测模块平移的同时实时采集衍射光的光强数据并将光强数据传输至控制单元;S3、控制单元将光强数据发送给显示模块予以显示,并发送给绘图模块进行自动化绘图。进一步地,所述S3中,自动化绘图之前,光强检测模块对衍射光至少采集4次后取平均值,多次取平均值可以减小误差,采集次数越多,误差越小。本专利技术的有益效果是:1、本专利技术的衍射光强检测系统通过控制单元控制电机匀速转动,从而使光强检测模块匀速平移,不仅实现了光强检测的自动化,省时,更确保了光强采取点的准确采取,大大降低了因人为转动不精准而产生的误差。2、本专利技术的衍射光强检测系统对采集完的光强数据信息不仅可以通过有线传输方式传输到计算机,还可以通过无线传输方式传输到计算机,避免了大量复制计算,提高了准确率。3、本专利技术的衍射光强检测系统通过使用无线传输模式传输光强信息,利用串口通信将信息实时传递给远方的计算机使信息处理更加及时,不受一些地域的限制,还能避免数据线长度不够的弊端;并且通过VB软件进行自动化实时绘图,而不是得到很多抽象的数据,减少了实验操作者的绘图负担,同时让光强分布更加直观,更容易让学生加深对单缝衍射实验的理解。附图说明图1为本专利技术实施例所述的有线传输模式的衍射光强检测系统的原理框图。图2为本专利技术实施例所述的无线传输模式的衍射光强检测系统的原理框图。图3为本专利技术实施例所述衍射光强检测系统的结构示意图。图4为本专利技术实施例所述单缝衍射光路系统的结构示意图。图中,1、控制单元,1.1、发送方控制单元,1.2、接收方控制单元,2、光强检测模块,3、移动装置,3.1、驱动装置,3.2、丝杆,3.3、螺母,4、显示模块,5、固定装置,5.1、支撑板,5.2、固定耳,5.3、支撑杆,5.4、底座,6、按键模块,7、绘图模块,8、无线传输模块,8.1、发送方无线传输模块,8.2、接收方无线传输模块,9、电平转换模块,10、光源发射装置,11、狭缝装置,12、衍射光强检测装置。具体实施方式为了便于本领域人员更好的理解本专利技术,下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明,下述仅是示例性的不限定本专利技术的保护范围。如图1和3所示,本实施例所述的一种衍射光强检测系统,包括控制单元1、光强检测模块2、移动装置3和显示模块4,所述移动装置3包括驱动装置3.1、丝杆3.2和螺母3.3,其中丝杆3.2的一端与驱动装置3.1连接,所述光强检测模块2固定于螺母3.3上,所述光强检测模块2与控制单元1的输入端连接,驱动装置3.1和显示模块4分别与控制单元1的输出端连接,所述控制单元1控制驱动装置3.1驱动丝杆3.2转动使螺母3.3平移从而带动光强检测模块2平移,以采集平移路线上各个点的光强信息。本实施例中,所述控制单元1采用STC89C52单片机芯片,所述驱动装置3.1采用步进电机,所述显示模块4采用LCD1602。所述衍射光强检测系统还包括固定装置5,所述固定装置5包括支撑板5.1、固定于支撑板上的两个固定耳5.2、固定于支撑板下方的支撑杆5.3和固定于支撑杆下方的底座5.4,所述丝杆3.2的两端分别穿套在一个固定耳5.2上。进一步地,所述衍射光强检测系统还包括按键模块6和绘图模块7,所述按键模块6与控制单元1的输入端连接,本实施例优选,所述按键模块6至少包括光强检测按键、电机正转按键、电机反转按键和电机停转按键。所述绘图模块7安装于计算机上,安装所述绘图模块的计算机与控制单元1的输出端连接,所述绘图模块为现有的VB绘图软件。本实施例所述的衍射光强检测系统包括两种传输模式,一种是有线传输模式,一种是无线传输模式。对于有线传输模式而言,如图1所示,所述光强检测模块2的芯片采用BH1750,是一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器集成电路,这种集成电路可以根据收集的光线强度数据来调整液晶或者键盘背景灯的亮度,利用它的高分辨率可以探测较大范围的光强度变化。在该有线传输模式的衍射光强检测系统中,所述光强检测模块2采集的衍射光的光强度数据通过控制单元1输出到显示模块4上显示并通过串口通信传输到计算机上,并利用计算机上安装的VB软件实时绘制光强大小分布图像。对于无线传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种衍射光强检测系统,其特征在于,包括控制单元、光强检测模块、移动装置和显示模块,所述移动装置包括驱动装置、丝杆和螺母,螺母与丝杆螺纹连接,丝杆的一端与驱动装置连接,所述光强检测模块固定于螺母上,所述光强检测模块与控制单元的输入端连接,驱动装置和显示模块分别与控制单元的输出端连接,所述控制单元控制驱动装置驱动丝杆转动使螺母平移从而带动光强检测模块平移。

【技术特征摘要】
1.一种衍射光强检测系统,其特征在于,包括控制单元、光强检测模块、移动装置和显示模块,所述移动装置包括驱动装置、丝杆和螺母,螺母与丝杆螺纹连接,丝杆的一端与驱动装置连接,所述光强检测模块固定于螺母上,所述光强检测模块与控制单元的输入端连接,驱动装置和显示模块分别与控制单元的输出端连接,所述控制单元控制驱动装置驱动丝杆转动使螺母平移从而带动光强检测模块平移。2.根据权利要求1所述的衍射光强检测系统,其特征在于,还包括固定装置,所述固定装置包括支撑板和固定于支撑板上的两个固定耳,所述丝杆的两端分别穿套在一个固定耳上。3.根据权利要求1或2所述的衍射光强检测系统,其特征在于,还包括按键模块,所述按键模块与控制单元的输入端连接。4.根据权利要求3所述的衍射光强检测系统,其特征在于,还包括绘图模块,所述绘图模块安装于计算机上,安装所述绘图模块的计算机与控制单元的输出端连接。5.根据权利要求4所述的衍射光强检测系统,其特征在于,还包括无线传输模块,所述无线传输模块包括发送方无线传输模块和与发送方无线传输模块无线通信的接收方无线传输模块,所述控制单元包括发送方控制单元和接收方控制单元,所述发送方无线传输模块与发送方控制单元的输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员:童艳荣徐博洋王吉宁程丽媛
申请(专利权)人:济南大学
类型:发明
国别省市:山东,37

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