【技術實現步驟摘要】
本技術涉及一種楊氏雙縫干涉遠程實驗裝置，具體地說是一種適用于線上操控的楊氏雙縫干涉數字化實驗裝置。
技術介紹
1、實驗教學在中學教學中的地位愈發重要，而楊氏雙縫干涉實驗是中學波動光學實驗中的重要實驗，占據重要的地位。目前，中學物理光學中光的干涉教學實驗學習，大多通過視頻展示，存在實驗設備不足、實驗環境較差、實驗現象不明顯、學生動手實驗不多等問題，不利于學生進行預習復習與實驗自主探究。
技術實現思路
1、本技術所要解決的技術問題是提供一種在線上就可以進行真實實驗操作，方便快捷，現象明顯，能夠為中學生提供預習、復習實驗以及自主學習探究的平臺，極大地便利了雙縫干涉實驗教學，為教育數字化提供了新的思路。
2、本技術是通過以下技術方案來實現的：
3、一種基于物聯網的楊氏雙縫干涉數字化實驗裝置，包括底板、led光源、單縫片、可切換雙縫片、網絡推流攝像機、主控板、網絡交換機和上位機，所述led光源、單縫片、可切換雙縫片和網絡推流攝像機由左至右依次排列于所述底板上；在所述底板上安裝有控制所述led光源的第一步進電機，在所述底板上安裝有驅動所述可切換雙縫片橫向活動的橫向驅動單元，在所述底板上還安裝有縱向驅動單元，以及通過所述縱向驅動單元安裝的豎向驅動單元，所述網絡推流攝像機通過所述豎向驅動單元安裝；通過所述主控板連接所述網絡推流攝像機、第一步進電機、橫向驅動單元、縱向驅動單元和豎向驅動單元；所述主控板通過所述網絡交換機與所述上位機網絡連接；所述單縫片的底部設置有光學支架。p>
4、優選地，所述橫向驅動單元包括橫向機架，以及通過所述橫向機架轉動安裝的橫向螺桿，以及安裝于所述橫向機架外部，并驅動所述橫向螺桿轉動的第二步進電機，所述第二步進電機連接所述主控板，通過所述橫向螺桿安裝有橫向滑臺，通過所述橫向滑臺安裝有第三步進電機，所述可切換雙縫片安裝于所述第三步進電機的輸出端，所述第三步進電機連接所述主控板。
5、優選地，所述縱向驅動單元包括縱向機架，以及轉動安裝于所述縱向機架內的縱向螺桿，以及安裝于所述縱向機架的后端，并驅動所述縱向螺桿轉動的第四步進電機，在所述縱向機架內，通過所述縱向螺桿配合縱向滑臺，所述豎向驅動單元通過所述縱向滑臺安裝，所述第四步進電機連接所述主控板。
6、優選地，所述豎向驅動單元包括豎向機架，以及轉動安裝于所述豎向機架內的豎向螺桿，所述豎向機架的底部安裝有第五步進電機，所述第五步進電機固定于所述縱向滑臺的頂部，在所述豎向機架內，通過所述豎向螺桿配合有豎向滑臺，所述網絡推流攝像機通過所述豎向滑臺安裝，所述第五步進電機連接所述主控板。
7、所述主控板與上位機網站之間通過lwip協議連接，從而實現上位機-主控板-電機的控制鏈，最終達成網絡操控實驗的目的。
8、所述led光源為，紅、綠、藍、白四色led光源，單色性好，發光效率高，聚光度小，可使實驗現象更明顯。光源與電機相連接，上位機可通過主控板進行燈光顏色切換，用于演示不同光波長對干涉條紋影響的比對實驗。
9、所述的可切換式雙縫片上，共有三組間距不同的雙縫；其與電機相連接，可在上位機上實現雙縫切換與雙縫角度微調操作，用于演示不同雙縫間距對干涉條紋影響的比對實驗。雙縫片還與步進電機相連接，上位機可通過主控板進行雙縫片水平位置的調整，以觀察到最清晰的干涉條紋現象。
10、所述網絡推流攝像機通過網絡交換機連接至網絡，上位機可在網站上觀察實驗現象，并通過攝像機的水平微調、游標卡尺的移動來觀測條紋間距。
11、一種基于物聯網的楊氏雙縫干涉數字化實驗裝置的實驗方法，進入平臺，預約實驗后打開，通過客戶端操作選擇led光源顏色，選擇雙縫，調節觀察攝像機的水平與垂直位置，調節雙縫水平位置，觀察到條紋現象后微調攝像頭水平位置并通過分劃板觀察條紋移動數量，同時記錄游標卡尺讀數，然后計算條紋間距；切換雙縫片和燈光顏色可分別演示不同光波長及不同雙縫間距對干涉條紋的影響。
12、所述的遠程操控實驗，在遠程物理實驗室平臺選擇干涉實驗，通過客戶端操作設置光源顏色，選擇雙縫寬度，調節雙縫與攝像頭的位置，使各部件到達合適的位置，實驗現象由網絡推流攝像機接收，通過網絡平臺在客戶端顯示。
13、本技術的有益效果是：本技術能夠在線上遠程進行雙縫干涉實驗，操作方便快捷，實驗現象清晰明顯，不僅能為廣大中學提升實驗教學質量，還能為偏遠地區的學生提供優質實驗教學，有較大的社會推廣價值。
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1.一種基于物聯網的楊氏雙縫干涉數字化實驗裝置，其特征在于：包括底板(121)、LED光源(1)、單縫片(2)、可切換雙縫片(3)、網絡推流攝像機(4)、主控板(11)、網絡交換機(12)和上位機(13)，所述LED光源(1)、單縫片(2)、可切換雙縫片(3)和網絡推流攝像機(4)由左至右依次排列于所述底板(121)上；在所述底板(121)上安裝有控制所述LED光源(1)的第一步進電機(5)，在所述底板(121)上安裝有驅動所述可切換雙縫片(3)橫向活動的橫向驅動單元，在所述底板(121)上還安裝有縱向驅動單元，以及通過所述縱向驅動單元安裝的豎向驅動單元，所述網絡推流攝像機(4)通過所述豎向驅動單元安裝；通過所述主控板(11)連接所述網絡推流攝像機(4)、第一步進電機(5)、橫向驅動單元、縱向驅動單元和豎向驅動單元；所述主控板(11)通過所述網絡交換機(12)與所述上位機(13)網絡連接；所述單縫片(2)的底部設置有光學支架(10)。
2.根據權利要求1所述的基于物聯網的楊氏雙縫干涉數字化實驗裝置，其特征在于：所述橫向驅動單元包括橫向機架(131)，以及通過所述橫向機
3.根據權利要求2所述的基于物聯網的楊氏雙縫干涉數字化實驗裝置，其特征在于：所述縱向驅動單元包括縱向機架(132)，以及轉動安裝于所述縱向機架(132)內的縱向螺桿(142)，以及安裝于所述縱向機架(132)的后端，并驅動所述縱向螺桿(142)轉動的第四步進電機(8)，在所述縱向機架(132)內，通過所述縱向螺桿(142)配合縱向滑臺(152)，所述豎向驅動單元通過所述縱向滑臺(152)安裝，所述第四步進電機(8)連接所述主控板(11)。
4.根據權利要求3所述的基于物聯網的楊氏雙縫干涉數字化實驗裝置，其特征在于：所述豎向驅動單元包括豎向機架(133)，以及轉動安裝于所述豎向機架(133)內的豎向螺桿(143)，所述豎向機架(133)的底部安裝有第五步進電機(9)，所述第五步進電機(9)固定于所述縱向滑臺(152)的頂部，在所述豎向機架(133)內，通過所述豎向螺桿(143)配合有豎向滑臺(153)，所述網絡推流攝像機(4)通過所述豎向滑臺(153)安裝，所述第五步進電機(9)連接所述主控板(11)。
...【技術特征摘要】
1.一種基于物聯網的楊氏雙縫干涉數字化實驗裝置，其特征在于：包括底板(121)、led光源(1)、單縫片(2)、可切換雙縫片(3)、網絡推流攝像機(4)、主控板(11)、網絡交換機(12)和上位機(13)，所述led光源(1)、單縫片(2)、可切換雙縫片(3)和網絡推流攝像機(4)由左至右依次排列于所述底板(121)上；在所述底板(121)上安裝有控制所述led光源(1)的第一步進電機(5)，在所述底板(121)上安裝有驅動所述可切換雙縫片(3)橫向活動的橫向驅動單元，在所述底板(121)上還安裝有縱向驅動單元，以及通過所述縱向驅動單元安裝的豎向驅動單元，所述網絡推流攝像機(4)通過所述豎向驅動單元安裝；通過所述主控板(11)連接所述網絡推流攝像機(4)、第一步進電機(5)、橫向驅動單元、縱向驅動單元和豎向驅動單元；所述主控板(11)通過所述網絡交換機(12)與所述上位機(13)網絡連接；所述單縫片(2)的底部設置有光學支架(10)。
2.根據權利要求1所述的基于物聯網的楊氏雙縫干涉數字化實驗裝置，其特征在于：所述橫向驅動單元包括橫向機架(131)，以及通過所述橫向機架(131)轉動安裝的橫向螺桿(141)，以及安裝于所述橫向機架(131)外部，并驅動所述橫向螺桿(141)轉動的第二步進電機(7)，所述第二步進電機(7)連接所述主控...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭斌鑫，李偉達，季哲宇，許富洋，
申請(專利權)人：浙江師范大學，
類型：新型
國別省市：
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