[精品]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:圭文介绍利用等厚干涉的典型装置一劈尖干涉实现细丝一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，木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，就会在劈尖表而形成

2、与棱边平行的等厚条纹。因由劈尖下表而反射的光冇半波损失，故其光成差由公式（1T）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二2d+X/2=kX明纹二（2k+l）X/2暗纹相邻两暗纹（或明纹）对应的空气厚度差：2dk+X/2二kX2dk+l+入/2二（k+1）入dk+1-dk二入/2则细丝直径D为：D二N•入/2N为干涉总条纹a=tga二D/L二X/2SD=L/S•X/

3、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；X为钠光波长，入=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，再口下而上缓慢上升，

4、直到能从口镜屮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,记卜•此时的喑纹位置。在调节至与其相邻的暗纹记为dk+1,记下此时的喑纹位置。重复此操作，记下六个连续的暗纹位置。将测量数据记录在表格（1-1）中，用逐差法处理数据，得岀五个暗纹相隔间距，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）屮。※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.测量屮，为了避免螺距误差，只能单方向前进，不能屮途退后或前进。3.减小误

5、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：Sl=dk+l-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•入/2=0.0546mm不确定度：UL=0.01mmUs=t（Si-S平均=0.1033Ur=（Ul/

6、L平均）+（Us/S平均）=0.4474Ud=D平均・Ur=0.0244实验结果表达式：D=D平均土Ud=（0.0546±0.0244）mmUr=Ud/D平均X100%=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，没冇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，增大了实验误茅。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

7、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、测量巩固了学牛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索质与创新能力。※参考文献：[1]张彦纯主编；《大学物理实验》；机械工业岀版社，2009[2]祝之光主编；《物理学》；高等教育出版社（第