[发明专利]光压演示仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学演示装置，尤其涉及一种用于光学中的光压演示仪。

背景技术

为了证实光压的存在，不少物理学工作者都扑到这项科学研究上来。如果能够成功的展示出光压，则为它的应用拓宽了无限美好的前景：人类正在研究宇宙航行的工具——太阳帆，它的动力就来自光压。1901年，俄国物理学家彼得·尼古拉耶维奇·列别捷夫设计了一个实验，首次发现光压，并发表了《光压的实验研究》(Experimental Research on Light Pressure)，证明了光的粒子性。继此之后，美国物理学家尼科尔斯(E.F.Nichols)和哈尔(G.F.Hull)也分别用精密实验测定了光的压力。列别捷夫是用弧光作为光源，经透镜组的聚焦，使光汇聚在一用细线悬挂起来的极轻的悬体的固定小翼上，在光压作用下，实现小翼的摆动。然而列别捷夫所采用的设备存在以下缺陷：设备复杂、经过一组透镜组聚焦，演示困难，多年来科普界和高校未能直观地成功演示，社会上误把克鲁克斯辐射计称作光压风轮；光源采用弧光，不易获得，且对人眼不利；最终只能实现悬体的摆动，不能实现转动。

光压的演示是很困难的，因为在通常的实验条件下，光压力只有10^-6～10^-7N·m^-2。而“辐射计”效应是在测量光压中发现的，其效应可以比光压大几十万倍。在实验中，光压与“辐射计”效应同时出现。因此，要真正演示出光压，必须消除“辐射计”效应。产生“辐射计”效应的原因主要有两个：1)在真空室中由于温度不均匀而引起的剩余气体的对流作用；2)光照射面与背光面的温度差而引起的稀薄气体分子的热运动压力差。如果演示腔室内残存许多气体，在白炽灯的照耀下，黑色部分吸收热量导致的温度增高会加热这面的空气分子，使之热运动加快，对于叶片的压力大；而白色部分吸收热量少温度低，这面的空气分子热运动慢，压力就小，其综合效果就是叶片黑面推向白面旋转，这恰于光压的存在远离相反。这就是1873年威廉·克鲁克斯(William Crookes)制作的辐射计。

为了演示光的粒子性，说明光压的存在及其在宇航中的应用，同时填补多年来中外科技馆和高校光压演示的空位，急需提供一种光压演示仪。

发明内容

本发明正是为了解决上述技术缺陷，而提供了一种新型的光压演示仪。

该光压演示仪包括固体激光器、旋转叶片与轴承、以及玻璃真空室；所述旋转叶片与轴承包括至少两个叶片，每个叶片包括镀银面和涂黑面，每个叶片被共轴地安装在轴承上，并且相邻叶片的镀银面和涂黑面在顺时针方向或逆时针方向交替；所述旋转叶片与所述激光器处于同一水平面上；所述旋转叶片与轴承容纳在所述玻璃真空室内。

其中所述激光器和所述玻璃真空室分别由用于调节高度的支架支撑。

其中所述激光器发射绿色激光，所述绿色激光入射在所述旋转叶片上。

其中所述激光器为4瓦、532纳米的绿色固体激光器

其中所述玻璃真空室内置有去气片。

其中采用机械泵、扩散泵以及离子泵逐级来对所述玻璃真空室进行抽真空；所述玻璃真空室在被抽真空后被及时封装。

其中所述旋转叶片尽量采用金属薄片或云母片；并采用真空镀膜技术一面镀银而形成所述镀银面，另一面涂黑面而形成所述涂黑面。

其中所述至少两个叶片为四个叶片，所述四个叶片在被安装到所述轴承后，相邻叶片的镀银面和涂黑面在顺时针方向或逆时针方向相互交替。

其中所述玻璃真空室通过以下方式被抽真空：首先使用机械泵对所述玻璃真空室进行第一次抽真空；接着使用扩散泵对所述玻璃真空室进行第二次抽真空；最后使用离子泵对玻璃真空室进行第三次抽真空。

通过以上技术方案，本发明具有以下技术效果：

光源采用固体激光器比弧光光源要先进多了，光束强、性能安全、可靠。

设备简单、操作方便。

不仅是悬体的摆动，而是在光压作用下叶轮从白面推向黑面的连续转动，对光压的作用和“威力”看得更清楚、直观。

附图说明

图1示出了本发明实施例的光压演示仪的结构原理图；

图2示出了本发明实施例的旋转叶片的正面示意图；

图3示出了本发明实施例的旋转叶片的顶视图；

图4示出了玻璃真空室的放大示意图；

图5示出激光器电路的控制原理图。

附图标记列表：

1-激光器；

2-叶片；

3-去气片；

4-玻璃真空室；