细丝直径的测量

细丝直径的测量

摘要：本次实验为细丝直径的测量，由于细丝利用普通的测量工具很难准确测量，误差很大，所以此次实验是利用等厚干涉原理，即由同一光源发出的平行单色光垂直入射分别经过空气劈尖所形成的空气薄膜上下表面反射后，在上表面相遇时产生的一组与棱边平行的，明暗相间，间隔相同的干涉条纹，由此来测量细丝的直径，使数据更加准确，本次试验就是利用干涉原理制作劈尖测量发丝的直径。

关键词：干涉原理空气劈尖直径光程差

引言：本次实验是利用空气劈尖根据光的干涉原理测量发丝的直径，干涉和衍射是光的波动性的具体变现，利用光的等厚干涉由同一光源发出的平行光，分别经过劈尖间所形成的空气薄膜上下表面反射后产生干涉现象，形成明暗相间的条纹，使用显微镜观察明暗条纹间的距离，由此来计算发丝的直径

实验原理：

当两片很平的玻璃叠合在一起，并在其一端垫入细丝时，两片玻璃片之间就形成了一层空气薄膜，叫做空气劈尖。在同一光源发出的单色平行光垂直照射下，经劈尖上下表面反射后将会产生干涉现象，在显微镜观察可发现明暗相间的干涉条纹，如图所示

实验内容与步骤：

实验仪器：读数显微镜 45度反射镜 2片光学玻璃钠光灯发丝1 将发丝夹在2片光学玻璃的一端，另一端直接接触，形成空气劈尖。将劈尖放在读数显微镜的载物台上。

2 打开钠光灯，调节45度反射镜，使光线平行垂直射入充满视野，此时显微镜的视野由暗变亮。

3 调节显微镜物镜的焦距使视野内明暗相间的条纹清晰，调节显微镜目镜焦距以及叉丝的位置是否对齐和劈尖放置的位置，

4 找出一段最清晰的条纹用读数显微镜读出两条明条纹或暗条纹之间的距离，同一方向转动测微鼓轮测量出5组明或暗条纹的间距。

5 使用游标卡尺测量出劈尖内细丝到较远一端的距离L

6 根据公式和测量的数据计算出细丝的直径和不确定度

数据处理与实验结果表达式：

S=(0.212+0.220+0.216+0.218+0.220)÷5=0.2172mm L=45.2mm D=2

λ•S L =

2172

.02

.452

10

3.5896

-⨯•

=0.061mm

U l =0.01mm

U s =t

)

1()(1

2

--∑=n n S S

n

n i

=2.78⨯0.00665=0.0185

U r =2

2)()(S

U L U S l +=00029.0=0.017

U D =r U D ⨯=0.013⨯0.017=0.0221 最后结果为

D=D ±U D =0.061±0.0221mm U r =

D

U D ⨯100%=1.61%

结束语

本次试验让我们学习到了光的等厚干涉原理，利用这一原理我们学会了如何测量细丝的直径，使我们受益匪浅，实验过程中我们应当多次测量，因为实验过程中存在较大误差，应该仔细认真以免读数发生错误。

参考文献

《大学物理实验》张彦纯机械工业出版社

《大学物理学》杜秀国白晓明机械工业出版社