一种用于实现多种衍射类型的衍射装置

本发明涉及一种用于实现多种衍射类型的衍射装置，尤其涉及实现多种衍射如单缝衍射、双缝衍射、多缝衍射、小孔衍射、圆盘衍射等效果的展示，属于衍射。

背景技术：

1、衍射根据不同的衍射条件和几何形状，具有单缝衍射、双缝衍射、多缝衍射、圆孔衍射、方孔衍射、光栅衍射、圆盘衍射等多种类型，其中：单缝衍射：当光通过单一狭缝时发生的衍射现象。双缝衍射：当光通过两个狭缝时发生的衍射现象。圆孔衍射：当光通过圆形孔径时发生的衍射现象。方孔衍射：当光通过方形孔径时发生的衍射现象。光栅衍射：当光通过具有周期性结构的光栅时发生的衍射现象；圆盘衍射：当光通过圆形屏幕时发生的衍射现象。在光学基础课程的教学中，选取具有小孔，狭缝、直边等结构的工具并使用激光笔进行照射即可在课堂中实现单一衍射效果的展示。

2、通常情况下，在课堂教学演示中选取的工具每一项一般只针对一种衍射类型，要想实现多种衍射效果需要准备多个工具组合作用，不够便捷。此外，单缝衍射需要两条直边的共同作用，双缝衍射则需要三条直边，在课堂教学演示中，狭缝的数量越多，越难以通过生活中的简单工具实现，要达到三条甚至多条狭缝需要对多种工具进行组合，一个人无法同时实现多缝的稳定组合以及使用激光进行衍射效果演示，而目前并不存在一体化的用于实现多种衍射效果的装置。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种用于实现多种衍射类型的衍射装置，通过衍射结构的集成，可以同时实现多种类型的衍射。

2、本发明技术方案是：一种用于实现多种衍射类型的衍射装置，包括磁性框架1、底座2、金属丝4、衍射刀片5、小孔衍射薄板6、圆盘衍射薄板9；

3、所述磁性框架1为整体带有磁性的矩形金属框架，中心区域镂空，磁性框架1的上下横梁表面上以一定间距加工刻槽3，磁性框架1上还设置有卡槽8；

4、所述底座2位于磁性框架1底部，用于支撑磁性框架1；

5、所述金属丝4为钢质细丝或铁质细丝，能通过磁力卡在刻槽3中，配合衍射刀片5使用用于构成单缝、双缝或多缝等；

6、所述衍射刀片5整体为边缘极薄的金属薄板，能吸附在磁性框架1上，利用其边缘以实现直边衍射、两个刀片能构成单缝、在刀片中间固定金属丝4能形成双缝或多缝；

7、所述小孔衍射薄板6整体为不透光金属薄平板，能吸附在磁性框架1上，加工一系列不同形状的小孔作为衍射孔7用于实现小孔衍射；

8、所述圆盘衍射薄板9整体为透光塑料薄板，通过磁性框架1上的卡槽8竖直放置在磁性框架1上，使用不透光材料形成圆形、方形、椭圆形挡光涂层10，以实现中心不透光的圆盘衍射。

9、作为本发明的进一步方案，所述刻槽3位于磁性框架1上，刻槽3宽度为0.2-0.5mm，刻槽3间隔0.5mm加工，用于固定金属丝4，控制金属丝4的数量以实现双缝、三缝或多缝衍射，控制金属丝4的间距以实现不同宽度的双缝、三缝或多缝衍射。

10、作为本发明的进一步方案，所述金属丝4直径为0.2-0.5mm，能通过磁力卡在刻槽3中，配合衍射刀5片能构成单缝、双缝或多缝等。

11、作为本发明的进一步方案，所述衍射刀片5为钢质刀片或铁质刀片。

12、作为本发明的进一步方案，所述小孔衍射薄板6整体为不透光钢质金属薄平板或铁质金属薄平板，加工一系列不同形状的小孔作为衍射孔7，用于实现圆孔、方孔，矩形孔、三角形等小孔衍射，小孔的最大直径不超过5mm。

13、本发明还提供一种利用所述用于实现多种衍射类型的衍射装置实现多种类型的衍射的方法，所述方法的具体步骤如下：

14、s1、手持或将所述用于实现多种衍射类型的衍射装置13固定在某一便于演示的位置；

15、s2、打开激光笔作为光源11，使用夹具15固定于衍射装置13前方，调整光线，使激光照射在衍射装置13上所需位置；

16、s3、以墙壁或其他平面作为光屏12，光源11所射出的激光通过衍射装置13上的所需衍射部位投射在光屏12上；

17、s4、将衍射刀片5吸附在磁性框架1的某一位置，调整光线使激光通过衍射刀片5的边缘投射在光屏12上，实现直边衍射；

18、s5、将两块衍射刀片5吸附在磁性框架1的某一位置，使两块衍射刀片5的直边之间具有一定的间距，形成一个狭缝，调整光线使激光通过两个衍射刀片5之间的狭缝投射在光屏12上，实现单缝衍射；

19、s6、将两块衍射刀片5吸附在磁性框架1的某一位置，使两块衍射刀片5的直边之间具有一定的间距，在其中间放置一段金属丝4，形成两个狭缝，调整光线使激光通过两个衍射刀片5之间的狭缝投射在光屏12上，实现双缝衍射；

20、s7、将两块衍射刀片5吸附在磁性框架1的某一位置，使两块衍射刀片5的直边之间具有一定的间距，在其中间放置两段金属丝4，形成三个狭缝，调整光线使激光通过两个衍射刀片5之间的狭缝投射在光屏12上，实现三缝衍射；

21、s8、将两块衍射刀片5吸附在磁性框架的某一位置，使两块衍射刀片5的直边之间具有一定的间距，在其中间放置三段或以上的金属丝4，形成多个狭缝，调整光线使激光通过两个衍射刀片5之间的狭缝投射在光屏12上，实现多缝衍射；

22、s9、将小孔衍射薄板6吸附在磁性框架1的某一位置，调整光线使激光通过小孔衍射薄板6上的衍射孔7投射在光屏12上，实现圆孔、方孔、多边形孔等多种小孔衍射；

23、s10、将圆盘衍射薄板9插入磁性框架1上的卡槽8，调整光线使激光通过圆盘衍射薄板9上的挡光涂层10，再投射在光屏12上，实现圆盘衍射；

24、为确保光斑可以大于衍射区域，实现所需衍射效果，根据实际情况在光源11与衍射装置13之间添加扩束透镜14进行扩束。

25、本发明的有益效果是：与现有工具相比，本发明将能够实现多种衍射效果的结构集中于一个工具，为光学学科教学中，关于多种类型衍射的课堂展示提供了更简单方便的工具；此外，基于课堂展示操作中，单缝、双缝衍射较容易实现，而多缝较难实现的现状，本发明通过定位孔以及狭缝钉的设计，通过控制小孔的间距以及大小，基本解决了这一难题，本发明可以通过自主调控狭缝钉的放置方式，分别实现直边、单缝、双缝、多缝、小孔等多种衍射效果的快速展示。

技术特征：

1.一种用于实现多种衍射类型的衍射装置，其特征在于：包括磁性框架(1)、底座(2)、金属丝(4)、衍射刀片(5)、小孔衍射薄板(6)、圆盘衍射薄板(9)；

2.根据权利要求1所述的用于实现多种衍射类型的衍射装置，其特征在于：所述刻槽(3)位于磁性框架(1)上，刻槽(3)宽度为0.2-0.5mm，刻槽(3)间隔0.5mm加工，用于固定金属丝(4)，控制金属丝(4)的数量以实现双缝、三缝或多缝衍射，控制金属丝(4)的间距以实现不同宽度的双缝、三缝或多缝衍射。

3.根据权利要求1所述的用于实现多种衍射类型的衍射装置，其特征在于：所述金属丝(4)直径为0.2-0.5mm，能通过磁力卡在刻槽(3)中，配合衍射刀(5)片能构成单缝、双缝或多缝等。

4.根据权利要求1所述的用于实现多种衍射类型的衍射装置，其特征在于：所述衍射刀片(5)为钢质刀片或铁质刀片。

5.根据权利要求1所述的用于实现多种衍射类型的衍射装置，其特征在于：

6.利用权利要求1-5任一项所述装置实现多种类型的衍射的方法，其特征在于，所述方法的具体步骤如下：

技术总结本发明涉及一种用于实现多种衍射类型的衍射装置，属于衍射技术领域。本发明的磁性框架为整体带有磁性的矩形金属框架；金属丝能通过磁力卡在刻槽中，配合衍射刀片使用；衍射刀片整体为边缘极薄的金属薄板，利用其边缘以实现直边衍射、两个刀片能构成单缝、在刀片中间固定金属丝能形成双缝或多缝；小孔衍射薄板整体为不透光金属薄平板，加工一系列不同形状的小孔作为衍射孔；圆盘衍射薄板使用不透光材料形成圆形、方形、椭圆形挡光涂层，以实现中心不透光的圆盘衍射。本发明利用铁质金属的磁性吸附原理，通过磁性框架自主调控金属丝及金属板的放置方式，实现直边衍射、单缝、双缝、多缝、圆孔、方孔、三角形孔、圆盘等多种衍射效果的快速展示。技术研发人员：李玟,樊则宾,宋庆和受保护的技术使用者：昆明理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11