自制激光水平尺

徐忠岳

（東海中學(xué)，浙江 舟山316000）

1 引 言

激光水平尺是建筑、裝飾、機(jī)械安裝等行業(yè)的常見(jiàn)的檢測(cè)儀器．物理學(xué)是與上述行業(yè)緊密相關(guān)的學(xué)科，把激光水平尺引入物理教學(xué)之中，可以提高教學(xué)效果．普通激光水平尺價(jià)格較高，平均單價(jià)約為1 000元；而自制的“電磁阻尼擺式激光水平尺”除干電池之外，只需約10元的材料成本．另外，自制水平尺的原理和構(gòu)造比較簡(jiǎn)單和直觀，主要應(yīng)用了電磁阻尼和重力的方向這2個(gè)物理，所以它既是檢測(cè)工具，又是演示實(shí)驗(yàn)裝置（可以演示電磁阻尼和重力方向的應(yīng)用），相比工業(yè)激光水平尺更具教學(xué)意義．自制水平尺可廣泛應(yīng)用于中小學(xué)課堂教學(xué)、家庭裝修和其他水平檢測(cè)之中．

2 電磁阻尼擺式激光水平尺的制作

電磁阻尼擺式激光水平尺如圖1所示．

圖1 激光水平尺

2．1 器材準(zhǔn)備

相機(jī)三腳架，紅色水平激光模組1個(gè)（功率5 mW），2 mm厚有機(jī)玻璃板若干，水準(zhǔn)泡1個(gè)，鋁片若干（厚度2 mm），帶開關(guān)的電池盒1只（可裝3節(jié)7號(hào)電池），帶螺帽的自行車鋼絲1根（直徑2 mm），圓形釹鐵硼磁鐵1塊（直徑20 mm）．

2．2 制作方法

1）吊籃制作

如圖2所示，用有機(jī)玻璃板制作矩形吊籃，籃臂與籃體相互垂直．籃體分為上下兩層，上層安裝水準(zhǔn)泡和激光模組．下層能將電池盒緊塞其中，且做成抽屜狀，用于移出電池盒以更換電池．電池盒也相當(dāng)于游碼，移動(dòng)電池盒可調(diào)節(jié)系統(tǒng)的平衡．

圖2 吊籃

在籃體底部粘1塊寬6．5 cm、高5 cm的鋁片．在2個(gè)籃臂上方的等高處用電鉆各打1個(gè)直徑2 mm小孔，用于懸掛吊籃．用電鉆在籃體上層前后側(cè)相同高度處各鉆1個(gè)比激光模組直徑稍小的圓孔，然后用小銼刀輕銼小孔，直到可以將激光模組緊塞其中為止．

2）支架制作

如圖3所示，用有機(jī)玻璃制作15 cm×8 cm×6 cm的提籃狀支架，在支架的底側(cè)用強(qiáng)力膠粘1個(gè)小鐵片來(lái)吸附磁鐵，為了盡可能減弱磁鐵對(duì)電池的吸引作用，磁鐵頂部至少要離開電池盒底部3 cm．在支架底座鉆2個(gè)定位孔，以便把支架安裝在相機(jī)三腳架上．在支架臂上端鉆2個(gè)直徑2 mm小孔，取一段帶螺帽的自行車鋼絲，用于把吊籃懸掛在支架上，從舊家用開關(guān)或插座上拆取一個(gè)固定螺絲和接線柱，把它們串在鋼絲上，起到限位作用．

圖3 支架

3）激光水平尺的調(diào)試

把激光水平尺安裝在三腳架上，放在白墻前．移動(dòng)電池盒調(diào)節(jié)平衡，直到水準(zhǔn)泡中的水泡位于正中央．取1根長(zhǎng)約3 m的透明塑料管，在管中注入清水并掛在墻上．閉合電池盒開關(guān)，墻上出現(xiàn)1條紅色的激光線．用尖嘴鉗夾住激光模組并緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，直到激光線與塑料管中的2個(gè)液面齊平．最后用強(qiáng)力膠固定激光模組．儀器調(diào)試好后，如果使用了不同產(chǎn)品的電池，只需移動(dòng)電池盒進(jìn)行調(diào)平即可，無(wú)需再次調(diào)節(jié)激光模組．

3 自制激光水平尺的特點(diǎn)

1）制作方便且成本低．

2）采用了磁阻尼擺式的自穩(wěn)方式，非常容易操作，尤其是在對(duì)光的傳播方向是否水平不做要求的情況下，此時(shí)無(wú)需對(duì)三腳架進(jìn)行調(diào)平操作，因?yàn)橹Ъ艿膬A斜并不會(huì)破壞吊籃的左右平衡，所以這樣操作不會(huì)影響投影在被檢測(cè)面上的激光線的水平程度．

3）如果三腳架達(dá)不到所需要的高度或三腳架太高，只需撥動(dòng)三腳架的控制桿，使水平尺前后傾斜即可．

4 結(jié)束語(yǔ)

自制激光水平尺取材容易，制作簡(jiǎn)單，使用方便，可以用來(lái)改進(jìn)“伽利略理想斜面”實(shí)驗(yàn)，也可以用于“用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式”的演示實(shí)驗(yàn)中，還可以應(yīng)用于電磁阻尼、單擺、光的衍射等物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中．