[发明专利]激光引导光路测量金属丝的杨氏模量

说明书

材料的杨氏模量测量是通过观测物体的正应变随可控外力变化的关系。常有的方法有拉伸法和弯曲法。对于金属丝等线性材料，拉伸法最为方便。市面上出现的设备要么较贵，要么调节不太方便，本项目目的在于设计一种简单的通过光杠杆配合望远镜读数的用拉伸法测量金属丝杨氏模量的装置。本项目缩减前期观测标尺读数这一准备过程时间，使得准备过程更简单易性。为实现上述目的，本项目采用如下技术方案：装置示意图如图1。在支架平台光杠杆处引入弧形凹槽，便于光杠杆的水平旋转和稳定；通过激光器引导光路调节，改近端调节为远端调节，引入激光器，辅助调节光杠杆的位置；引入可水平移动的标尺，以使标尺更容易移动到望远镜视野中心。

技术领域

本发明涉及实验技术领域，具体涉及拉伸法测量钢丝的杨氏模量。

背景技术

材料的杨氏模量测量是通过观测物体的正应变随可控外力变化的关系，它反映了材料形变的基本属性。常有的方法有拉伸法和弯曲法。对于金属丝等线性材料，拉伸法最为方便。固定金属丝的一段，拉伸另一端，观测金属丝长度的变化，可以计算出材料的杨氏模量。目前市面上有多种拉升法测量金属丝杨氏模量的装置。比如利用拉力传感器和电子引申记数可直接读取杨氏模量的设备，虽然省去了光杠杆和读数望远镜，但价格昂贵，如果作为教学设备，演示效果不直观；另外，把读数标尺设计在金属丝上，但要引入读数显微镜。另外一种常用的设备，是金属丝与光杠杆轻微的接触，引起光感杆旋转，放大金属丝的伸长量，通过读数望远镜，读取和读数望远镜一体的标尺读数的改变，测得外力改变后金属丝的形变量。但这种方法，需要读数望远镜通过光杠杆上有限大小的反光镜，感测到读数望远镜旁的标尺，需要一系列的调节步骤，比较费时，如果作为教学设备，偏离了实验的主要目的。

目前在大学物理实验室中，一般采用钢丝作为线材。钢丝下悬挂砝码作为配重，光杠杆通过钢丝上的支点连接。要通过读数望远镜光测到标尺读数，首先，调节读数望远镜与光杠杆等高，然后调节视野是的光感杠反光镜充满视野。由于反光镜的有上下左右两个旋转自由度，一般情况下，不可能一下就看到标尺读数。如果一人操作，不可能同时调节反光镜又同时通过读数望远镜观察。如果一直在读数望远镜一侧，那么就要不断的调整望远镜的位置和望远镜的角度，使得标尺通过镜面反射的光线能进入望远镜。同时，在移动过程中，还要不断调整物镜，以观察反射镜是否在望远镜的视野中。教学中发现，这一过程不易掌握且常常出错。反射镜有部分或者全部不在望远镜视野中。这导致观测到的标尺读数不清楚，视野中出现对面的物象，或者观测到对面操作设备的标尺而误认为感测到的是自己的标尺。因此，费时、容易出错就会极大地降低了拉伸法测量杨氏模量实验的教学意义。

发明内容

本项目目的在于设计一种缩减前期观测标尺读数这一准备过程时间的用拉伸法测量金属丝杨氏模量的装置，使得准备过程更简单易性。

为实现上述目的，本项目采用如下技术方案：

装置示意图如图1。

望远镜不需要水平微调旋律，通过在支撑杆上下移动调节水平位置；

通过激光器引导光路调节，改近端调节为远端调节，引入激光器，辅助调节光杠杆的位置；

激光器与望远镜连接，连接处可以自由伸缩旋转；

在支架平台光杠杆处引入弧形凹槽，便于光杠杆的水平旋转和稳定；

引入可水平移动的标尺，以使标尺更容易移动到望远镜视野中心。

附图说明

附图1是杨氏模量测量装置示意图。

附图2是支架平台凹槽设计俯视图

图中：1.支架，2金属丝，3.金属丝附件，4.配重，5.光杠杆，6.支架平台

7.望远镜，8.望远镜准心，9.物镜旋钮，10.望远镜支柱，11.标尺，12.标尺挂钩，