设论文计性实验论文

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1、物理设计性实验--细丝直径测量系别：专业：班级：姓名：学号：摘要：本文介绍利用等厚干涉的典型装置--劈尖干涉实现细丝直径测量简单实验，根据等厚干涉条纹现象得出减小误差的测试方案。关键词：等厚干涉；劈尖；条纹间距引言测定细丝（在这里用头发丝代替）直径在工业、科研中具有实际意义的。在一般测量仪器（如千分尺等）的精确度无法达到要求时，就有必要设计一组实验来较为精确的测定其直径，本实验利用劈尖干涉法测量细丝直径。实验原理⑴制作劈尖：将两块玻璃片一端叠合，另一端夹细丝（头发丝），在玻璃片间就形成了一空气薄膜，成为

2、空气劈尖。因劈尖的等厚线与两玻璃片的交棱平行，故单色平行光垂直照射时，就会在劈尖表面形成与棱边平行的等厚条纹。因由劈尖下表面反射的光有半波损失，故其光成差由公式（1-1）确定。⑵若薄膜的折射率均匀，则光成差仅与膜厚有关，即膜上同一厚度的各个点反射的每一对相干光有相同的光成差，因而可知，膜上的干涉条纹与膜表面的等厚线形状相同。这种干涉条纹称为等厚干涉条纹，这类干涉就称为等厚干涉。⑶劈尖干涉：根据光成差可进一步确定条纹的以下特点：△K=2d+λ/2=kλ明纹=(2k+1)λ/2暗纹相邻两暗纹（或明纹）对应的

3、空气厚度差：2dk+λ/2=kλ2dk+1+λ/2=(k+1)λdk+1-dk=λ/2则细丝直径D为：D=N·λ/2N为干涉总条纹α=tgα=D/L=λ/2SD=L/S·λ/2（公式1-1）L为劈尖长度，用游标卡尺测量S为相邻两暗纹间的距离，用读数显微镜测量；λ为钠光波长，λ=5.893·10m实验所需设备及仪器读数显微镜、45°反射镜、两片光学玻璃片、钠光灯、细丝（这里用头发丝代替）、游标卡尺。实验内容与步骤⑴制作劈尖：将两片光学玻璃片一端叠合，另一端夹细丝（头发丝），且使细丝（头发丝）与下方玻璃片棱

4、边平行，然后两端用螺丝拧紧⑵调节读数显微镜：打开电源，将已经制作好的劈尖放在载物台上，先调节目镜直到清晰地看到叉丝，且分别与X，Y轴大致平行，然后将目镜固定紧。调节显微镜的镜筒使其下降（注意：应该从外面看，而不是从目镜中看）。靠近劈尖时，再自下而上缓慢上升，直到能从目镜中清楚看见明暗相间的条纹，且与叉丝无视差为止。⑶测量相邻两暗纹的间距：转动测微鼓轮使载物台移动，选择较为清晰的暗纹作为第一个暗纹记为dk，记下此时的暗纹位置。在调节至与其相邻的暗纹记为dk+1，记下此时的暗纹位置。重复此操作，记下六个连续

5、的暗纹位置。将测量数据记录在表格（1-1）中，用逐差法处理数据，得出五个暗纹相隔间距，并算出平均值填入表格（1-1）中。⑷测量劈尖长度：用游标卡尺测量出劈尖的长度L，并填在表格（1-1）中。※注意事项：1.用显微镜时，在调节中防止物镜或45°反射镜与光学玻璃相碰。2.测量中，为了避免螺距误差，只能单方向前进，不能中途退后或前进。3.减小误差，在测量劈尖及相邻两暗或明纹的距离时，尽量多测几组数据，然后取平均值。4.选择较为清晰且细锐的暗条纹进行测量．数据处理与实验结果表达式相邻两暗纹的间距：S1=dk+1

6、-dk=0.282mmS2=dk+2-dk+1=0.202mmS3=dk+3-dk+2=0.219mmS4=dk+4-dk+3=0.118mmS5=dk+5-dk+4=0.337mm测量量的平均值：L平均=L1=42.82mm（一次测量）S平均=（S1+S2+S3+S4+S5）/5=0.231mmD平均=L平均/S平均·λ/2=0.0546mm不确定度:UL=0.01mmUs=t（Si-S平均=0.1033Ur=（UL/L平均）+（Us/S平均）=0.4474UD=D平均·Ur=0.0244实验结果表达

7、式：D=D平均±UD=(0.0546±0.0244)mmUr=UD／D平均×100﹪=44.74﹪实验误差分析:（1）劈尖长度测量不准确，用游标卡尺测量时，外量爪没有精确对准细丝（头发丝）所在位置，使劈尖长度测量过大，增大了实验误差。（2）测定暗纹位置时，没有选取更为清晰且更为细锐的暗条纹作为研究对象，使五组相邻两暗纹间距数据中有一组数据偏小，增大了实验误差。表格1-1实验数据记录表（单位：mm）劈尖长度L142.82相邻暗纹间的距离平均值S平均暗纹位置dki36.81936.53736.33536.1

8、1635.99835.818相邻两暗纹间的距离Si0.2820.2020.2190.1180.3370.231结束语本实验利用劈尖干涉测量细丝直径测量,提高了实验的严密性。同时，通过本实验设计、测量巩固了学生基础知识等厚干涉原理，并且提高了学生应用基础知识解决实际问题的能力与方法，更重要的是培养和提高了学生综合素质与创新能力。※参考文献:[1]张彦纯主编;《大学物理实验》;机械工业出版社，2009[2]祝之光主编;《物理学》;高等教育出版社