光杠杆装置测定杨氏模量

光杠杆装置测定杨氏模量
光杠杆装置是一种常用于测量杨氏模量的实验仪器。

杨氏模量是固体材料在拉伸等应力作用下变形程度的比率，是固体材料的一项基本力学参数。

光杠杆装置通过测量固体材料在不同拉伸力下的变形量，来计算杨氏模量。

光杠杆装置的基本原理是利用激光束在反射镜和半反射镜之间来回反射，构成一条光路。

通过将这条光路紧密地安装在试样上方，即可观察到试样的微小变形。

1. 实验步骤
①将试样安装在光杠杆下方，调节光杠杆位置，使其与试样表面平行。

②将激光束穿过半透镜后，通过反射镜照射在试样上。

③试样发生微小变形时，反射镜位置随之发生微小变化，激光束的反射方向也会随之发生微小变化。

④反射光线经过半透镜后汇聚在光电探测器上，通过读取光电探测器输出的电信号，即可得到试样的微小位移值。

⑤在不同拉伸力下，重复以上实验过程，得到不同拉伸力下的试样位移值。

2. 计算杨氏模量
根据杨氏模量的定义式可知：
E=FL/AS
其中，E为杨氏模量，F为试样的拉伸力，L为试样的长度，A为试样的横截面积，S 为试样的拉伸应变。

在光杠杆实验中，可通过测量试样受到的拉伸力计算出试样的拉伸应力；通过实验中测量得到的试样微小位移与试样初始长度的比值，可计算出试样的拉伸应变。

通过实验测量的数据和上述公式，即可得到杨氏模量的数值。

3. 注意事项
①要确保光路的光程稳定，应将光路的光程调到最短状态。

②试样应尽可能地保持稳定，避免产生外力干扰，影响实验结果。

③在实验时应尽可能减小试样的弹性变形，以免影响试样的初始长度。

④实验过程中，应选择黏度适中、稳定性好的工作液体。

如果光杠杆前端被污染，可用先以盐水清洗再喷雪碳分子清洗。

光杠杆装置是一种常用的杨氏模量测量实验仪器。

通过光路中的微小反射光线对试样的微小变形进行观察和计算，可得到精确的杨氏模量数值。

使用该装置测量时应将光路光程调到最短状态，保持试样稳定，选择适宜的工作液体等，以得到准确可靠的实验结果。