自制激光水平尺

徐忠岳

（东海中学，浙江 舟山316000）

1 引 言

激光水平尺是建筑、装饰、机械安装等行业的常见的检测仪器．物理学是与上述行业紧密相关的学科，把激光水平尺引入物理教学之中，可以提高教学效果．普通激光水平尺价格较高，平均单价约为1 000元；而自制的“电磁阻尼摆式激光水平尺”除干电池之外，只需约10元的材料成本．另外，自制水平尺的原理和构造比较简单和直观，主要应用了电磁阻尼和重力的方向这2个物理，所以它既是检测工具，又是演示实验装置（可以演示电磁阻尼和重力方向的应用），相比工业激光水平尺更具教学意义．自制水平尺可广泛应用于中小学课堂教学、家庭装修和其他水平检测之中．

2 电磁阻尼摆式激光水平尺的制作

电磁阻尼摆式激光水平尺如图1所示．

图1 激光水平尺

2．1 器材准备

相机三脚架，红色水平激光模组1个（功率5 mW），2 mm厚有机玻璃板若干，水准泡1个，铝片若干（厚度2 mm），带开关的电池盒1只（可装3节7号电池），带螺帽的自行车钢丝1根（直径2 mm），圆形钕铁硼磁铁1块（直径20 mm）．

2．2 制作方法

1）吊篮制作

如图2所示，用有机玻璃板制作矩形吊篮，篮臂与篮体相互垂直．篮体分为上下两层，上层安装水准泡和激光模组．下层能将电池盒紧塞其中，且做成抽屉状，用于移出电池盒以更换电池．电池盒也相当于游码，移动电池盒可调节系统的平衡．

图2 吊篮

在篮体底部粘1块宽6．5 cm、高5 cm的铝片．在2个篮臂上方的等高处用电钻各打1个直径2 mm小孔，用于悬挂吊篮．用电钻在篮体上层前后侧相同高度处各钻1个比激光模组直径稍小的圆孔，然后用小锉刀轻锉小孔，直到可以将激光模组紧塞其中为止．

2）支架制作

如图3所示，用有机玻璃制作15 cm×8 cm×6 cm的提篮状支架，在支架的底侧用强力胶粘1个小铁片来吸附磁铁，为了尽可能减弱磁铁对电池的吸引作用，磁铁顶部至少要离开电池盒底部3 cm．在支架底座钻2个定位孔，以便把支架安装在相机三脚架上．在支架臂上端钻2个直径2 mm小孔，取一段带螺帽的自行车钢丝，用于把吊篮悬挂在支架上，从旧家用开关或插座上拆取一个固定螺丝和接线柱，把它们串在钢丝上，起到限位作用．

图3 支架

3）激光水平尺的调试

把激光水平尺安装在三脚架上，放在白墙前．移动电池盒调节平衡，直到水准泡中的水泡位于正中央．取1根长约3 m的透明塑料管，在管中注入清水并挂在墙上．闭合电池盒开关，墙上出现1条红色的激光线．用尖嘴钳夹住激光模组并缓慢转动，直到激光线与塑料管中的2个液面齐平．最后用强力胶固定激光模组．仪器调试好后，如果使用了不同产品的电池，只需移动电池盒进行调平即可，无需再次调节激光模组．

3 自制激光水平尺的特点

1）制作方便且成本低．

2）采用了磁阻尼摆式的自稳方式，非常容易操作，尤其是在对光的传播方向是否水平不做要求的情况下，此时无需对三脚架进行调平操作，因为支架的倾斜并不会破坏吊篮的左右平衡，所以这样操作不会影响投影在被检测面上的激光线的水平程度．

3）如果三脚架达不到所需要的高度或三脚架太高，只需拨动三脚架的控制杆，使水平尺前后倾斜即可．

4 结束语

自制激光水平尺取材容易，制作简单，使用方便，可以用来改进“伽利略理想斜面”实验，也可以用于“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”的演示实验中，还可以应用于电磁阻尼、单摆、光的衍射等物理演示实验的教学中．