大学物理实验设计性实验方案
实验题目：劈尖法测头发的直径
班级：物理学2012级（2）班
学号：2012450039
姓名：钟全刚
指导教师：粟琼
凯里学院物理与电子工程学院
2013 年11月
劈尖法测头发的直径
引言：
等厚干涉是基础光学的重要课程之一，为达到学以致用的学习目的设计该实验，由于光自身的波粒二象性和其数量级小的特点可以将其运用于现实生活中较于精确的测量。运用光学的测量具有精度大，实验误差较小等有利于研究的特点。所以光学应用于物体几何尺度的测量大大地增加了其精度。
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：
=X×L×λ/2= n/l×L×λ/2
②也可用三角形相似原理如图（3-17-3）
D／d=L／l
D=（L／l）×d
d=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、实验方法选择
1、将头发紧密地绕在细棒上，测出n 扎的长度，将其除以扎数便可得到头发丝的直径。
2、运用迈克耳孙干涉仪测头发丝的直径
3、运用劈尖等厚干涉测头发丝的直径
比较以上三种测量方法，第一种精度较小，第二种实验原理及其方法过于复杂，不便于实验，相比前第二种试验方法，第三种方法实验原理及其过程相对简单，而且相对第一种实验方法而言第三种实验精度较高，所以实验选取第三种试验方法。
三、实验器材
电子显微镜，劈尖，头发丝,
四、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
五、实验数据记录
六、实验结论
