细丝直径测量实验报告.doc

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; 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X0X10，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，用所得数据求值，即细丝直径，已知=589.310-6mm.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：mmS1S2S3S4S5S6S7S8S9S100.22080.22000.23150.22200.23120.23000.24160.23960.26030.23700.2334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：