利用干涉方法测量玻璃的热膨胀系数

c区自然冷却和加水冷却
70
Regular Residual of Sheet1 B"温度"
加水降温 R2=0.99925 开始加水降温
加水降温残差
0.5
加水降温
60
温度 (C)
0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0
50
40
-0.5
2
4
6
8
10
0
2
4
6
8
10
经过的条纹数n
80 0.3
Independent Variable 自然降温残差
近似反映了温度计与玻璃样品的温差，
即两者升温快慢差异，也是误差来源之 一。
0.3
c区自然冷却残差
0.2
a区自然冷却残差
Regular Residual of Sheet1 B"温度"
Regular Residual C"温度T"
0 5 10
0.2
0.1
0.1
0.0
0.0
-0.1
-0.1
-0.2
-0.2 0 5 10 15
0 2 4 6 8 10 12 14
0.1
温度T (K)
332 328 324 320 316
0.0
-0.1
-0.2 0 5 10 15
经过条纹数n
Independent Variable
350
拟合公式
T= b + k· n -3.915±0.012 354.33±0.08 0.99991
340
温度T (K)
1800
时间t (s)
牛顿冷却规律

320
拟合公式 297.96±0.19 24.79±0.19 -0.0109±0.0003 0.99879
316
温度T (K)
312
308
304
300
0
100
200
300
时间t (s)
牛顿冷却规律

实验结论

Thank you
加足量水（超过样品高度）和加少量水
加水冷却和自然冷却
加足量水 加少量水并在降温时移开电炉
测量玻璃A、B、B'的楔角

验证牛顿冷却规律
完整实验装置中冷却 温度计加热后取出冷却
实验结果及分析
选取实验条件 数据处理 实验分析
选取实验条件
c区自然冷却和加水冷却 a区升温和降温
光程的变化有两个原因：样品折射率的
改变和样品的热膨胀。
干涉测量法

牛顿冷却定律

牛顿冷却定律

实验装置

实验装置
冕牌K8玻璃

冕牌K8玻璃

图4
实验过程

调整圆盘位置及螺丝高度使光屏上出现3
个反射光斑
当温度计的显示表明样品开始稳定地降
温时，记录条纹移动与温度变化之间的 关系
Regular Residual of Sheet1 B"温度"
自然降温 R2=0.99991
70
0.2
温度 (C)
0.1
60
0.0
50
-0.1
40
-0.2 5 10 0 5 10
经过条纹数n
Independent Variable
a区升温和降温
352
a区升温 R2=0.99482
0.5
a区升温残差
330
320
310 0 2 4
经过条纹数n
6
8
10
12

348 344 340 336
拟合公式
T= b + k· n -2.271±0.007 348.79±0.06 0.99991
温度T (K)
332 328 324 320 316 0 2 4 6 8 10 12 14
经过条纹数n

残差分析
经过的条纹数n
激光斜入射的影响
d D
L
样品表面
激光斜入射的影响

玻璃A、B、B'的楔角

玻璃A、B、B'的楔角

牛顿冷却规律

320
拟合公式 297.0±1.0 27.6±1.0 0.99976
318
温度T (K)
316
314
312
310 400
600
800
1000
1200
1400
1600
利用干涉方法测 量玻璃的热膨胀 系数和折射率温 度系数
实验原理
热膨胀系数 折射率温度系数 干涉测量法
牛顿冷却定律
热膨胀系数

折射率温度系数

干涉测量法
将一束准直单色光垂直照射两表面几乎
平行的玻璃样品时,则从两表面折回的两 束光相干,产生干涉条纹。在样品温度变 化时,光程发生变化,从而使得干涉条纹改 变。
经过的条纹数n
研究水量及电炉对冷却影响
a区少量水并移开电炉
352 348 344 340
拟合公式
T= b + k· n -2.281±0.006 354.95±0.07 0.99991
温度T (K)
336 332 328 324 320 316 312 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Independent Variable
Independent Variable
研究水量及电炉对冷却影响
c区少量水
348 344 340
拟合公式
T= b + k· n
-4.148±0.014 353.04±0.08 0.99991
温度T (K)
336 332 328 324 320 316 0 2 4 6 8 10
344
Regular Residual C"温度T"
348
温度T (K)
0.0
340
-0.5
336
332
-1.0
2
4
经过条纹数n
6
8
10
12
0
5
10
15
Independent Variable a区自然冷却 R2=0.99989
0.2
348 344 340 336
a区自然冷却残差
Regular Residual C"温度T"