微小线径的测定

评分：大学物理实验设计性实验实验报告实验题目：微小线径的测定班级：机电08-1姓名：李景文学号：24指导教师：徐祥福

茂名学院物理系大学物理实验室实验日期：2023年12月2日《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”。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：式中：；为衍射角；d是狭缝宽度或细丝直径；是单色光源波长(激光光源波长)是时的光强，即光轴上的光强度。当处将出现光强为零的条纹，即的暗条纹。测量出暗条纹的位置以及对应的暗条纹的级数，就可以根据上面公式计算出细丝直径d。衍射法可以用细丝衍射法(和狭缝衍射互补)，还可以用圆斑衍射法(和小孔衍射互补)。这两种衍射方法都需要制作衍射屏，但前者制作衍射屏比后者容易。⑵干涉法利用空气劈尖的形成干涉条纹，根据劈尖干涉的原理和计算公式，测量出条纹的距离等参数计算出细丝直径d。设计要求⑴通过在实验室观察干涉(“劈尖”等厚干涉)、衍射(细丝衍射)现象，选择其中一种方法，制定出实验方案。⑵画出实验原理图，绘制出光路图，通过对光路图的分析，找出头发直径与光路图中的那些物理量(即待测量的物理量)有关，根据干涉、或衍射理论及相关公式推导出计算公式，写出该实验的实验原理。(注：这一步是本实验的关键所在，得先到实验室观察实验现象，通过实验现象的观察，绘制出光路图，分析论证，找出规律，才能写出实验原理。)⑶根据实验原理写出实验内容，设计出实验步骤，要具有可操作性。⑷实验结果用标准形式表达，即用不确定度来表征测量结果的可信赖程度。实验仪器的选择及提示⑴干涉法：读数显微镜；钠灯；平板玻璃两块；头发丝(自带)；也可以自制辅助器件。⑵衍射法：氦氖激光器；自制衍射屏(头发丝固定在支架上)；米尺(三米以上较好)；光屏(可以自制，也可以利用实验室条件)；也可以自制辅助器件。可以用透镜，也可以不用，推荐不用透镜。微小线径的测定实验目的：1．

观察等厚干涉现象及其特点。2．

通过实验进一步加深对等厚干涉原理理解。3．

练习用干涉法测量微小直径。4．

熟悉读数显微镜的结构原理，学会它的调节和使用方法。实验仪器：读数显微镜、钠灯、平板玻璃两片、头发丝实验原理：将两块光学平面玻璃板迭在一起，在一端插入头发丝线（或薄片等），则在两玻璃板之间形成一空气劈尖。为细丝的直径，为玻璃片长度，为两玻璃片间的夹角。由于实际很小，所以在劈尖的上表面处反射的光线和在劈尖下表面处反射的光线都可看作垂直于劈尖表面，它们在劈尖表面处相遇并相干叠加。当用单色光垂直照射时，在劈尖薄膜上下两表面反射的两束光发生干涉，其光程差为：（为上下表面的距离）产生的干涉条纹是一簇与两玻璃板相交接线平行且间距相等的平行条纹。两相邻明（或暗）纹处劈尖的厚度差，设第级明（或暗）纹处劈尖的厚度为，第级明（或暗）纹处的劈尖厚度为，则有：一般劈尖的夹角很小，从图中可以看出，若相邻两明（或暗）纹间的距离为s，则有：得：已知光在空气中的波长和劈尖空气为介质的折射率，对进行求解实验内容及步骤：启动钠灯灯光源，几分钟后灯管发光稳定变亮。将头发丝放在平板玻璃上的靠端处（不得放在最边缘处），并固定好，然后放在显微镜物镜上方。前后左右移动读数显微镜，也可轻轻转动镜筒上的45度角反光玻璃片，使钠光灯正对45度角玻璃片。直至眼睛看到显微镜视场较亮，并观察到玻璃片。将显微镜镜筒缓慢地自上而下升高，通过正确调焦，使目镜视场中玻璃片清晰。转动接目镜，看清目镜筒中的十字丝。放松目镜筒动螺丝，转动目镜筒，使十字丝横丝与外面读数标尺目测平行。转动测微鼓轮，使镜筒沿水平方向移动，检查十字丝的纵丝是否始终和玻璃片的边缘平对齐，如不对齐则移动玻璃片的位置。调节中，应边移动玻璃片的位置，边观察纵丝是否对齐玻璃片，直到调好为止。记下此时的数据为，转动测微鼓轮直至与头发丝对齐，记下数据为。重复测量6次，填入表一中。将玻璃片取下制成劈尖，放在显微镜物镜上方，调节目镜使得看到清晰的干涉条纹，并调节目镜筒的十字丝，使得十字丝的纵丝与暗条纹平行。在测量过程中，为了避免转动部件的螺纹间隙产生的空程误差，在转动测微鼓轮不可以倒退。在转动测微鼓轮过程中，每10个暗（亮）条纹读一次数，读10个，并记下各对应的坐标于表二中。实验数据：表一次数测量值1234560.8030.8020.8010.8020.8010.80147.57847.57747.58047.58247.58047.58146.77546.77546.77946.78046.77946.78046.778表二已知0测量值次数测量值次数118.322626.2980.1600.155219.962727.8210.157321.602829.3210.154423.189930.7970.152524.7501032.2480.150数据处理：已知：①对的数据处理：()同理()()()()()(mm)A类不确定度：=0.0024()B类不确定度：==0.0023()总不确定度：==0.0033()②对s的数据处理：()同理()()()()()A类不确定度：=0.004()B类不确定度：=()总不确定度：==0.0046()③()由得直径的不确定度：==0.0026≈0.003()相对不确定度：100﹪=100％=2.92％∴D=(0.089±0.003)％心得体会：物理实验需要的是严谨的思维，需要认真的去想，每一步都要做的很严谨，不然就会产生不该产生的误差影响最终的数据结果，导致实验失败。通过物理实验的学习，我认识到了实验是物理学的基础，许多理论直接来自于实验。而要设计一个实验去验证某个理论或者利用某个理论去测量某个物理，更是十分有学问的，是非常复杂的。我们学理科的同学，尤其要重视实验课，注重理论与实践相结合。

对教材资源的一些讨论摘要：本文就笔者在使用北京师范大学版的实验教材（数学第六册）过程中，对教材资源中的问题进行了理解、分析和建议。关键词：科学性；真实性；层次性；繁琐性；误解。

2023年，我有幸参加了新课改实验教材的教学工作，教材一拿到手，我就被那些花花绿绿、生动形象的图文吸引了，并下定决心，一定要深钻教材，认真研究。在我使用它的近两年的时间里，我发现新教材的可行性特别强，学生脑子灵活、能力强，与此同时我也有太多感受，现仅对教材资源与大家商榷：我们学校是2023年开始使用北师大版新教材的，其中一些图文我认为容易造成学生的误解，不利于学生进行有效的学习。图例的科学性第六册数学书第13页，看一看，说一说下面哪些图形是对称图形（如图1）图1图2红旗应向一个方向飘，除非旗杆那里有电子吹风机（我想是没有的），这幅图有失真实性，孩子们的争议比较大，有的说不看红旗，就建筑来说是对称图形；有的说这幅图形对折不能完全重合，说明不是对称图形等等。我不知道编者的本意是就是通过这些细节考察学生对对称图形的掌握程度，还是根本没想到我们的学生会“盯”的这么仔细，但不管怎么样这幅图不符合实际。选编的练习容易引起误解第六册数学书第55页画一画⑴请你在每种图形的周围画几个与它相同的图形，使它们铺满整个长方形。（如图2）实际上它是铺不满整个长方形的，学生绞尽脑汁想都未能铺满它，其实这道题的目的是利用平移画图形，所以建议把后半句改为“最多能画几个”等类似的语句。再如同上册第66页，（如图3）图3这样的问题容易让孩子误填为苹果占全部水果的1/2，梨子占全部水果的1/2，因为苹果是两种水果中的一种嘛，而这样一填第3问似乎就没有意义了，所以建议问题应改为苹果的个数占全部水果个数的几分之几，梨子的个数占全部水果个数的几分之几。再比如第七册第15页，直线的画法，很容易让孩子误以为直线上有两点。选编的练习容易占用孩子过多的时间数学来源于生活，生活中有许多数学素材，可有时看起来类似的数学素材就拿来选编，容易引起孩子无休止的争论，占用过多的时间。比如学习对称图形这一章，第六册第15页让学生判断蝴蝶（如图4）、第六册第88页判断标志牌（如图5）是否是对称图形，每次孩子都会说不看蝴蝶身上的花纹，它是对称图形，算上花纹它就不是对称图形；不看标志牌里的图形，光看外观图形它是对称图形，全部算上它不是对称图形，看起来学生已完全掌握判断对称图形的要领。可是让它在下面小小的括号里填对称还是不对称呢。我看在这没有必要让学生这样花费工夫、精力和时间。图4图5选编的练习让孩子得到的结果缺乏真实性第七册第39页第5题：我国于2023年12月30日成功地发射了“神舟”四号航天飞船，它环绕地球107圈后返航，每一圈的时间约是89分。估计从起飞到返航约是多少分？这一道题如果列式准确计算是：89×107=9523（分），准确地说应该是开始绕地球旋转到返航需要9523分钟，那么从起飞到返航的时间应超过9523分。但一般的学生都会这样估算：89×107≈90×100=9000（分），几乎没有人这样估算：89×107≈100×100=10000（分）或89×107≈90×107=9630（分），按问题来说这道题要符合实际只能估大不能估小，不然还没等返航就从天上掉下来了。选编的题例过于简单在新教材素材的选编上，往往出现题例简单而练习又偏难的现象，这会让孩子感觉压力大、学习吃力。例如：第七册乘法分配律教学中，教材是让学生发现、抽象出乘法分配律后，直接利用乘法分配律进行简单的简便计算，而紧接着在练一练的第二题出现了99×11、38×29+38这样的题，大部分学生根本无从下手，而且这个内容也是这一段时间教学的难点，不容易掌握。建议在这之前进行讨论或推后进行练习（综合练习时）。选编的练习的层次性练习要有层次性，应该指导学生由基本知识到应用、由简单到复杂。第七册数学书第49页，我认为应把练一练的第1题和试一试的题调换一下位置，先根据分配律填空，然后应用分配律进行简便计算。这样就有了层次，比较清晰，学生“慢慢爬坡”，就感觉不到有太大的困难。再例如第七册第62、63页，试一试与练一练的第一题也调换一下，先让孩子练习括号里最大能填几的方法，再由这种方法来试商，我想应该是比较水到渠成一些。另外试一试的第3题把题目“估一估下面各题的商，然后再计算”改为“估一估下面各题的商是几位数，然后再计算”或“估一估下面各题的商的最高位应该写在哪一位，然后再计算”，这样或许目的性更强一些，也比较好操作一些。选编练习的繁琐性学习数学就是要应用到生活中去，如果问题比较繁难，而且也没有太大的实际价值，我看是不是可以选编别的练习，这样也不至于挫伤学生学习数学的积极性。例如：第七册第63页，教学完整十数的除法后，教材选编了一道这样的题。（如图6）解决第一问题的方法是：每天酿20克蜜，如果酿1000克蜜要1000÷20=50（天）解决第二问题的方法（一）是：①50天采多少次？40×50=2023（次）②要采多少朵花？100×2023=202300（朵）方法（二）是①一天采多少朵花？100×40=4000（朵）②共采多少朵花？4000×50=202300（朵）先不说问题，光是条件就把大部分学生搅的稀里糊涂，理不清，学生学的费心、费力，很难体会到成功的快乐，教师花费了大量的时间、精力，却收效甚微。我认为象这样繁难的练习又没有太大的实际意义，无非是想通过练习整十数的除法解决实际问题，可以选别的练习素材。以上是我想与各位专家、同仁们讨论的，望能得到指点。

小学防汛应急预案为了切实做好防汛工作，确保我校全体师生安全防汛和学校财产等不受损失，根据教育办公室有关精神和要求，结合我校实际情况，特制定本防汛工作预案：一、成立防汛领导小组领导小组的职责：具体负责本校的防汛工作，做好校舍的安全检查工作以及周边地质滑坡进行派查，积极与周边单位联系协调安排好本校防汛抢险工作。通过多种形式对师生做好防汛