细丝直径测量实验报告

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1、细丝直径测量摘要：测量细丝直径，可以使用游标卡尺、螺旋测微计等等较精密的机械工具，也可以使用读数显微镜、工具显微镜等精密光学仪器，还可以利用光的干涉原理，借助光学仪器，对微小细度进行测量。以下使用劈尖法进行细丝直径测量，其方法简单，直观性强，测量结果精度高，在高精度测量汇总更显示出其独特的作用。关键词：细丝直径、劈尖法、等厚干涉、条纹1．引言在两片叠合的玻璃一端放入细丝，则玻璃片之间就形成一个空气劈尖。在垂直单色光照射下，劈尖的上、下两表面的反射光相遇发生干涉，在显微镜下可观察到间隔相等的等厚干涉直条纹。2．实验原理将两块光学平玻璃板叠在

2、一起，一端插入一细丝，则在两玻璃板间形成一空气劈尖。两玻璃的交线称为棱边，在平行于棱边的线上，劈尖空气膜的厚度是相等的。当用平行单色光垂直照射劈尖时，在劈尖空气膜上、下表面反射的两束光发生干涉，形成一组与棱边平行的、等间距的直线干涉条纹，如上图所示。设某处空气薄膜的厚度为e，则两束相干光的光程差为相邻两暗纹（或明纹）对应的空气厚度差则细丝直径D为；N为干涉条纹总条数L为劈尖长度;S为两相邻明暗纹间距;λ为钠光波长：3．实验内容与步骤1.实验仪器读数显微镜，45°反射镜，2片光学玻璃板，钠光灯，金属细丝，游标卡尺2.制作劈尖将细丝夹在距劈尖

3、一端的3-5mm处，将此端夹紧，将细丝拉直与劈尖边缘平行，再将劈尖另一端适度夹紧。3.调节读数显微镜（1）把劈尖置于载物台，物镜正下方，用压片压住；旋松手轮把显微镜放于适中位置（当置物镜最下位置时不与劈尖相碰）。（2）调节半反镜使之呈45度角，使读数显微镜的目镜中看到均匀明亮的黄色光场。（3）调节读数显微镜的目镜直到清楚地看到叉丝，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：应从显微镜外面看，而不是从目镜中看）。靠近劈尖时，再自下而上缓慢上升，直到从目镜中看清楚干涉条纹，且与叉丝无视差。4.测量两条暗纹间距

4、转动测微鼓轮使载物台移动至最清晰的一段进行测量，选定某暗纹为第0条，记下该坐标X0，同方向旋转测微鼓轮至第10条暗纹处，记为坐标坐标X10，依次往下数10个分别记作，X20，X30，X40，X50，求得X0—X10，······的平均值分别记为S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10。Si=(X10-X0)/10,=(S1+S2+S3+S4+S5+S6+S7+S8+S9+S10)/n(n=10)。5.测量劈尖长度L用游标卡尺测量细丝到劈尖较远一端边缘的距离L，可以忽略误差只测量一次即可。4.计算细丝直径根据，用所得数据

5、求值，即细丝直径，已知λ=589.3×10-6mm.再计算不确定度。结果表达式为：4．数据处理与实验结果表达式L=47.10mm次数12345678910X10X20X30X40X50X60X70X80X90X10020.81123.01125.32627.54629.85832.15834.57436.97039.57341.943Xn+1-Xn2.2082.2002.3152.2202.3122.3002.4162.3962.6032.370原始数据表：X0=18.603mm单位：mm处理数据表：单位：mmS1S2S3S4S5S6S7

6、S8S9S100.22080.22000.23150.22200.23120.23000.24160.23960.26030.23700.2334计算与数据处理：5．结束语干涉和衍射是光的波动性的具体表现。等厚干涉又是光的干涉中的重要物理实验，这次实验中所用的劈尖法测细丝直径，就是其具体的体现。并且运用了读数显微镜以及计算准确度，比较误差的方法的复习。参考文献：【1】张彦纯.《大学物理实验》机械工业出版社2006.1【2】冯颖等.《东北电力学院学报》2003.4【3】何元金、马兴坤等.《近代物理实验》清华大学出版社