利用光的干涉原理测量发丝直径

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1、利用光的干涉原理测量发丝直径杨志芳（辽宁科技大学化学工程学院煤化10-3班鞍山114051）摘　要:利用等厚干涉可以测量微小角度、很微小长度、微小直径及检测一些光学元件的球面度、平整度、光洁度等。本实验就是利用空气劈尖测量头发丝的直径。本次实验测量的发丝直径为（6±0.05）×10²m,K=2关键词:等厚干涉;测量;头发丝;直径中图分类号：O436.10引言干涉和衍射是光的波动性的具体表现。利用等厚干涉，由同一光源发出的光，分别经过其装置所形成的空气薄膜上、下表面反射后，在上表面相遇产生的干涉。等厚干涉是光的干涉中的重要物理实验。本实验利用劈尖干涉法测定细丝直径是等

2、厚干涉的具体应用。光的干涉是两束光（频率相同、振动方向相同、相位差恒定）相互叠加时所产生的光强按空间周期性重新分布的一种光学现象。光的等厚干涉是采用分振幅法产生的干涉，劈尖即是利用光的等厚干涉测量微小长度。1实验原理：将两块光学平板玻璃叠放在一起，在一端插入头发丝，则在两玻璃板间形成了空气劈尖，如图1所示：当一平行单色光垂直入射时，将会产生干涉现象，产生的干涉条纹是一系列的平行的、间隔相同的、明暗相间的条纹，如图2所示:图2干涉条纹图1劈尖5设入射光波长为λ，两束光的光程差为,形成暗条纹的条件为当k=0时，对应=0处为暗纹，第k级暗纹处空气薄膜厚度为设从薄片左边至劈

3、尖棱边的距离为L，L与左端之内的暗纹数为N，可得薄片的厚度为设每相邻两条暗纹间长度为，每△N条暗纹测长度为Li，△N’=40则)2实验仪器：实验仪器名称仪器的量程仪器的精度其他参数读数显微镜50mm0.01mm钠光灯λ=589.3nm劈尖头发丝刻度尺200mm1.0mm3实验步骤：1制作劈尖，将细丝夹在距劈尖一端的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。2连通电源，打开钠光灯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

4、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。54测量：从某一清晰的暗条纹开始，每相邻10条条纹记录一次对应刻度，取8组相邻数据，根据逐差法求条纹间隔，，再根据公式，最终得出结论。4实验数据：已知：,,表1中,N1-N6是头发丝在同一位置测量的nLi/cm123456表2中，N1-N8是每隔10个条纹的与的值nLi/mm(Li+4-

5、Li)/mm12345678数据处理：===5，K=25结论：本次实验测量的发丝直径为，K=2。实验之初，根据自己所学知识，设计出测定的整体方案实验测量过程，并了解了实验仪器的使用说明。虽然在实验过程中出现一些问题，但是都被好地解决了。对比前人可靠的实验结论，本次实验的结果令人满意。6参考文献：[1]王家军，高峰.干涉测量团体的膨胀系统大学物理实验[J].2008年02期[2]冯颖.利用劈尖干涉测定细丝直径的实验研究[J].东北电力学院学报.2003年02期[3]周殿清.大学物理实验[M].武汉大学出版社.2002.403~404[4]王希义.大学物理实验[M].陕

6、西科学技术出版社.1998.268~270[5]田金柱.物理实验研究与设计[M].大连出版社.1998[6]李学慧.大学物理实验[M].高等教育出版社.2003[7]吴百涛.大学物理（下册）[M].科学出版社.2002.403~4047英文翻译ThetheoryofopticalinterferencemeasurementofhairdiameterZhifangYang5（Liaoninguniversityofscienceandtechnologycolledgeofchemistryandchemicalengineeringchemicalprocess

7、ingofcoal10-3classanshan114051）Digest:theuseofequalthicknessinterferencecanmeasurementofsmallangle,tiny,tinydiameterlengthanddetectionofsomeopticalelementssphericaldegree,flatness,smoothnessandother.Thisexperimentistheuseofairwedgemeasuringhairdiameter.Theexperimentalmeasurementofhai