设计性实验方案--测量头发丝的直径--甘国良

头发丝直径的测定班级060716 学号45 姓名元小平指导老师丁斌刚头发丝直径的测定，我们有很多方法。

但是哪种方法是最为精确的呢，这才是我们做这个实验的最终目的。

而使用牛顿环测头发丝的直径能使我们的误差很小，比起其他方法有更多的优点，而且更加精确。

以下就是实验。

一、实验目的1.测量头发丝直径的大小。

2.掌握劈尖干涉测定细丝直径（或薄片厚度）的方法。

3.通过实验加深对等厚干涉原理的理解。

4.掌握牛顿环的使用原理。

二、实验原理①将两块平板玻璃叠放在一起，一端用头发丝将其隔开，则形成一辟尖形空气薄层见图（1-1），若用单色平行光垂直入射，在空气劈尖的上下表面发射的两束光将发生干涉，其光程差△=2l+λ/2 （l为空气薄膜厚度）。

因为空气劈尖厚度相等之处是一系列平行于两玻璃板接触处（即棱边）的平行直线，所以其干涉图样是与棱边平行的一组明暗相间的等间距的直条纹，当Δ=（2k+1）λ/2，（k=0，1，2，3……）时，为干涉暗条纹，与k级暗条纹对应的薄膜厚度为：d=k×λ/2由于k值一般较大，为了避免数错，在实验中可先测出某长度l内的干涉暗条纹的间隔数n，则单位长度的干涉条纹数X=n/l，若棱边与头发丝的距离为L，则头发丝出现的暗条纹的级数为k=X×L，可得头发丝的直径为：D=X×L×λ/2= n/l×L×λ/2②也可用三角形相似原理如图（3-17-3）D／d=L／lD=（L／l）×dd=n×λ/2取n=10（即间隔10个暗条纹）d=10×λ/2=5λ所以D=（L／l）×5λ三、实验器材电子显微镜，劈尖，头发丝,牛顿环四、试验装置五、实验步骤1.打开电源和钠灯光源并将电子显微镜的插头插上2.调节显微镜的视野至明亮清晰处3.取一根头发丝，将头发丝夹入劈见内（注意头发丝要拉直不可弯曲），固定好。

4.将固定好头发丝的劈见放入显微镜的平台内，调节显微镜直到看见清楚的干涉条纹5.测量L的长度，找到两条最黑的暗条纹，记入数据L’、L’’ ；（L= L’—L’’）6. 取n=10（间隔10个暗条纹）即l的长度，记入数据l’、l’’; ( l=l’—l’’ )7.重复上述过程，得到不同的几组数据8.实验结束后，整理好实验器材六、实验数据D=（L／l）×5λ钠灯波长λ=589.3nm发根部头发丝直径数据发中部头发丝直径数据七、实验结论1.由以上数据得出，（本人）头发丝直径的长度在0.5~0.75mm之间2.相比之下发根的头发丝直径比发梢的要粗些3.测量时头发要尽量直，这样出来出来的数据才更加精确。

利用光的干涉原理测量发丝直径
光的干涉原理在科学中应用广泛，其原理是两束光线相遇，并形成干涉图案。

利用这一原理可以测量发丝直径。

下面我们将介绍利用光的干涉原理测量发丝直径的方法。

首先，我们需要制作一个特殊的干涉装置。

这个装置包括一个红光波长的激光器，一个偏振镜和两个透镜。

将激光指向偏振镜，在透过偏振镜后，激光被分成两条光线，它们沿着不同的路径进入两个透镜。

然后，我们需要将发丝放置在两个透镜之间。

这时，两个透镜之间的距离应该跟发丝直径的大小相等。

当发丝穿过两个透镜时，它将把激光分成两个光束，这些光束将在发丝两侧形成干涉图案。

我们可以观察干涉图案来测量发丝的粗细。

如果发丝很粗，干涉图案的条纹会很宽，如果发丝很细，干涉图案的条纹会很窄。

为了更准确地测量发丝的直径，我们需要将干涉图案照到一个放大器上。

这可以通过将干涉装置接到计算机或电视屏幕上实现。

将干涉图案投影到放大器上可以更清楚地显示条纹，使我们能够更准确地测量发丝的直径。

通过以上方法，我们可以使用光的干涉原理测量发丝直径。

这种技术可以非常精确地测量微小物体的粗细，因此在科学实验和生产制造中被广泛应用。

劈尖干涉测量头发丝直径摘要：根据等厚干涉原理，利用劈尖干涉，成功测量除了头发丝的直径。

关键词：干涉 劈尖 细丝直径1. 引言：根据薄膜干涉原理，用两个很平的玻璃板间产生一个很小的角度，就构成一个楔形空气薄膜，用已知波长的单色光入射产生的干涉条纹，可以测量头发丝的直径。

2. 设计方法及设计原则：2.1 理论依据：当两片很平的玻璃叠合在一起，并在其一端垫入细丝时，两玻璃片之间就形成一空气薄层（空气劈）。

在单色光束垂直照射下，经劈上、下表面反射后两束反射光是相干的，干涉条纹将是间隔相等且平行于二玻璃交线的明暗交替的条纹。

显然，劈尖薄膜上下两表面反射的两束光发生干涉的光程差为 2(21)k 0,1,222e k λλδ=+=+=时，干涉条纹为暗纹与 k 级暗条纹对应的薄膜厚度为：2k e kλ= 两相邻暗条纹所对应的空气膜厚度差为：21λ=-+k k e e如果有两玻璃板交线处到细丝处的劈尖面上共有N 调干涉条纹，则细丝的直径d 为;)2/(λN D =由于N 数目很大，实验测量不方便，可先测出单位长度的条纹数lN N i =0，再测出两玻璃交线处至细丝的距离L ，则L N N 0=)2/(0λL N D =已知入射光波长λ，测出0N 和L ,就可计算出细丝（或薄片）的直径D 。

2.2 实验方法：实验仪器：钠光灯 读数显微镜 劈尖装置1、将细丝（或薄片）夹在劈尖两玻璃板的一端，另一端直接接触，形成空气劈尖。

然后置于移测显微镜的载物平台上。

2、开启钠光灯，调节半反射镜使钠黄光充满整个视场。

此时显微镜中的视场由暗变亮。

调节显微镜目镜焦距及叉丝方位和劈尖放置的方位。

调显微镜物镜焦距看清干涉条纹，并使显微镜同移动方向与干涉条纹相垂直。

3、用显微镜测读出叉丝越过条暗条纹时的距离l,可得到单位长度的条纹数0N 。

再测出两块玻璃接触处到细丝处的长度L.重复测量六次，根据式)2/(0λL N D =计算细丝直径D 平均值和不确定度。

测量头发直径的方法嘿，你知道吗？有一天我突然对头发的直径产生了浓厚的兴趣。

为啥呢？因为我在梳头的时候，就看着那一根根头发，心里就琢磨，这小小的头发到底有多粗呢？于是，我开启了一场超级有趣的测量头发直径大冒险。

我先在家里翻箱倒柜，找各种可能用得上的东西。

你猜我找到了啥？我找到了一把直尺，不过这直尺用来直接量头发，那可有点困难，头发太细啦，根本夹不住，在直尺上就跟个调皮的小泥鳅似的，滑来滑去。

我又想了个办法，找了一张白纸。

我把头发小心翼翼地放在白纸上，然后拿着铅笔在头发旁边轻轻地描了一下。

哎呀，这头发可真不听话，老是乱动，我费了好大劲才描好。

接着，我就用直尺去量我描的那根头发的长度。

量完之后，我发现这也不太准确呀，因为我描的时候可能就有误差呢。

这可咋办呢？我灵机一动，想到了一个好主意。

我去厨房拿了一点面粉，然后把头发平放在桌子上，轻轻地在头发上撒了一层薄薄的面粉。

嘿，你还别说，这头发就像被施了魔法一样，乖乖地待在那了。

然后我又找了一个放大镜，对着头发仔细地看。

哇，在放大镜下，头发变得好粗好明显啊。

我就用直尺在放大镜下量头发的直径，量了好几次，取了一个平均值。

经过我这么一番折腾，终于大概知道了头发的直径。

虽然这个过程有点麻烦，但是真的超级有趣。

通过这次测量头发直径的小实验，我发现生活中好多小小的事情都藏着大大的乐趣呢。

只要我们有好奇心，愿意去尝试，就能发现很多意想不到的惊喜哦。

就像这根小小的头发，谁能想到测量它的直径也能让我玩得这么开心呢。

所以呀，大家以后也可以多留意身边这些小事情，说不定会有很多有趣的发现哦。

嘿嘿，这就是我测量头发直径的奇妙经历啦。

普通物理实验设计性实验方案实验题目：用千分尺测头发的直径班级：物理学2011级（1）班学号：2011433132姓名：甘国良指导教师：粟琼凯里学院物理与电子工程学院2013 年3月用千分尺测头发的直径序言在日常生活中，人们会经常使用测量工具来测量物体的长度，从而对物体产生具体客观的认识。

众所周知，在生活中的诸多物体，人们不用多加思索就可以容易测量得知它们的具体长度参数。

身体发肤受之父母，可对头发自己有了解几何呢？直接测量微小物体的长度参数以肉眼比较难得出较精确的数据，一般情况，微小长度的测量通常用将其放大的方式来进行测量。

而微小长度在科学研究、精密仪器等方面更是有着不可或缺的地位。

在实验仪器不是很充裕的初级中学任物理教师，该怎样以更经济、更简单、更可行的方式来让学生了解微小物体长度的测量方法，以与自己切身相关的头发为楔子，从而引导、激发其他们的探索未知得欲望呢？好奇是一种动力，是一种向知识攀登、向未知探索的动力。

为人师表，我们有责任和义务去培养学生，使学生具有这种动力！一、实验原理用一根长长的头发，紧密缠绕一个小的圆柱体n圈（n=30）.用测量工具测出n圈头发的直径D，则由d= D/n，可求得头发d的直径大小。

二、实验方法选择方法1：用千分尺（螺旋测微器）来进行测量定义：利用螺旋副原理对弧形尺架上两测量面间分隔的距离，进行读数的通用长度测量工具。

外径千分尺常简称为千分尺，它是比游标卡尺更精密的长度测量仪器，它的量程是0－25,25-50,50-75...毫米，分度值是0．01毫米。

工作原理：根据螺旋运动原理，当微分筒（又称可动刻度筒）旋转一周时，测微螺杆前进或后退一个螺距──0．5毫米。

这样，当微分筒旋转一个分度后，它转过了1／50周，这时螺杆沿轴线移动了1／50×0．5毫米＝0．01毫米，因此，使用千分尺可以准确读出0．01毫米的数值。

将头发紧密缠绕在小圆柱后，用螺旋测微器来测量，依据千分尺的读数原理可以得到n圈头发的长度D，由d=D/n可得头发的直径d。

单丝直径的测量实验报告一、实验目的本次实验旨在准确测量单丝的直径，了解和掌握不同测量方法的原理和操作技巧，并对测量结果的准确性和误差进行分析。

二、实验原理1、显微镜测量法利用显微镜将单丝放大，通过测量放大后的图像来计算单丝的实际直径。

2、激光衍射法当激光照射到单丝时，会发生衍射现象。

根据衍射条纹的间距和相关公式，可以计算出单丝的直径。

3、称重法通过测量一定长度单丝的质量，结合单丝的材料密度和长度，计算出单丝的横截面积，进而得出直径。

三、实验仪器和材料1、显微镜2、激光衍射仪3、电子天平4、游标卡尺5、待测单丝若干6、直尺四、实验步骤1、显微镜测量法（1）将待测单丝固定在显微镜载物台上，调整焦距，使单丝清晰成像。

（2）使用目镜测微尺测量单丝的直径，在不同位置测量多次，取平均值。

2、激光衍射法（1）打开激光衍射仪，调整光路，使激光垂直照射在单丝上。

（2）观察衍射条纹，使用相关软件或公式计算单丝直径。

3、称重法（1）用游标卡尺测量单丝的长度，精确到 001mm。

（2）使用电子天平称取一定长度单丝的质量，精确到 0001g。

（3）根据单丝材料的密度，计算单丝的横截面积，从而得出直径。

五、实验数据记录与处理1、显微镜测量法｜测量次数|直径（μm）｜｜｜｜｜1|＿____|｜2|＿____|｜3|＿____|｜4|＿____|｜5|＿____|｜平均值|＿____|2、激光衍射法｜测量次数|直径（μm）｜｜｜｜｜1|＿____|｜2|＿____|｜3|＿____|｜4|＿____|｜5|＿____|｜平均值|＿____|3、称重法｜单丝长度（mm）｜单丝质量（g）｜材料密度（g/cm³）｜直径（μm）｜｜｜｜｜｜｜＿____|＿____|＿____|＿____|六、误差分析1、显微镜测量法的误差来源主要包括：（1）显微镜的分辨率限制，可能导致测量结果不够精确。

（2）测量时人为操作的误差，如读数不准确等。

评分：大学物理实验设计性实验实 验 报 告实验题目：微小线径的测定茂名学院 物理系 大学物理实验室实验日期：2009年12月2日班 级： 机电08-1姓 名： 李景文学号：24指导教师：徐祥福《微小线径的测定》实验提要课题的提出和依据微小线径的测量在现代科学中有很多的测量方法，但都可以归结为，有直接测量和间接测量两类。

在普通物理中，直接测量常用的仪器如：千分尺、读数显微镜等，间接测量常采用的方法如：干涉法、衍射法等。

对于0.01mm 以下的线径用千分尺和常用的读数显微镜来测量就显得无能为力了，通常采用间接测量的方法。

头发对每一个人来说都不陌生，但有谁能说出自己的头发的直径是多少？本课题要求设计一种测量自己头发直径的方法，通过实验加以验证。

实验课题及任务《微小线径的测定》实验课题的任务是，利用光的的干涉、衍射(波动性)现象及其理论，设计出一种实验方法，根据干涉、衍射的花样测量出自己头发的直径。

学生根据自己所学知识，设计出《微小线径的测定》的整体方案，内容包括：(写出实验原理和理论计算公式；选择测量仪器；研究测量方法；写出实验内容和步骤。

)然后根据自己设计的方案，进行实验操作，记录数据，做好数据处理，得出实验结果，写出完整的实验报告，也可按书写科学论文的格式书写实验报告。

本实验题目要求开光学课程的各专业必选，可以有三至四组选，但是每组的方法或采取的手段应不同。

建议电子专业的有四组选择该实验，给专业光学实验打基础。

实验原理提示⑴ 衍射法 根据巴俾涅(Babinet)原理“两个互补屏所产生的衍射图形，其形状和光强完全相同，仅位相差为2π”。

可知细丝衍射图形和狭缝衍射图形是相同的，细丝衍射计算和狭缝衍射计算相同。

狭缝或细丝衍射的光强I 的分布，由物理学知道：)sin (220ββI I =式中：θλπβsin d⋅=；θ为衍射角；d 是狭缝宽度或细丝直径；λ是单色光源波长(激光光源波长)0I 是0=θ时的光强，即光轴上的光强度。

测量头发丝直径课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解头发丝直径的概念，掌握测量物体直径的基本方法。

2. 学生能够运用所学的知识，计算出头发丝直径的大致数值。

3. 学生了解直径在物理学中的重要性，以及与日常生活的联系。

技能目标：1. 学生能够运用显微镜、游标卡尺等工具进行实际操作，掌握测量头发丝直径的技巧。

2. 学生通过实际操作，提高解决问题的能力和动手能力。

3. 学生能够运用数据分析方法，对测量结果进行整理和分析。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对科学实验的兴趣和热情，激发他们的探究欲望。

2. 培养学生严谨、细致的科学态度，提高他们的团队合作意识。

3. 引导学生关注生活中的科学现象，提高他们对物理学科的认识和尊重。

分析课程性质、学生特点和教学要求：1. 课程性质：本课程为物理学科实验课，以实践操作为主，理论联系实际。

2. 学生特点：学生为八年级学生，具有一定的物理知识基础，好奇心强，喜欢动手实践。

3. 教学要求：结合学生特点，设计具有趣味性和挑战性的实验，注重培养学生的动手能力和实际操作技巧。

通过分解课程目标为具体的学习成果，使学生在实践中掌握知识，提高技能，培养正确的情感态度价值观。

二、教学内容1. 理论知识：- 头发丝直径的定义和测量方法- 显微镜和游标卡尺的使用原理及操作方法- 数据处理与分析的基本方法2. 实践操作：- 使用显微镜观察头发丝，了解其结构特点- 利用游标卡尺测量头发丝直径，掌握测量技巧- 对测量结果进行记录、整理和分析，得出平均值3. 教学大纲：- 第一阶段：理论知识学习（1课时）- 理解头发丝直径的概念，学习测量方法- 学习显微镜和游标卡尺的使用原理及操作方法- 第二阶段：实践操作（2课时）- 观察头发丝，进行实际测量- 对测量结果进行记录、整理和分析- 第三阶段：总结与反思（1课时）- 汇报测量结果，总结实验过程中的问题及解决方法- 分析测量结果，探讨影响测量准确性的因素4. 教材关联：- 本教学内容与教材中“长度测量”章节相关，涉及物体直径的测量方法、数据处理与分析等内容。