劈尖干涉法测定金属细丝不同位置直径

劈尖干涉法测定金属细丝不同位置直径
系别：计算机科学与技术系专业班级：软件工程1801班
姓名：王睿、罗家鑫指导教师：王天会
摘要：在劈尖干涉法测定金属细丝直径的实际测量中，同一条金属细丝不同位置的直径通常不尽相等。

本文将对劈尖干涉法测定金属细丝直径进行一定的理论分析，并证明金属细丝不同位置的直径存在差异并进行简单的不确定度分析。

关键词：金属细丝直径；劈尖干涉法；不同位置；多次测量
一、引言
等厚干涉又是光的干涉中的重要物理实验。

而作为等厚干涉的具体应用——利用劈尖干涉法测定金属细丝直径, 是一项很好的设计性实验。

理想状态下金属细丝是均匀的，但在基本测量中，我们发现金属细丝与之不符，即其不同位置之间的直径存在一定的差异。

为更加直观地解释和说明这一实验现象，本文对此作出了如下的理论分析。

二、理论分析、实验系统、实验数据处理、实验结论
（一）实验原理
1．劈尖干涉原理
两块表面是严格几何平面的玻璃片，将一端互相叠合，另一端插入细丝，两板间即形成空气劈尖，空气劈尖即两玻璃片之间形成一个一段薄一段厚的楔形空气膜，两玻璃片叠合端的交线称为棱边，空气膜的夹角θ称为劈尖楔角。

当平行单色光垂直照射到玻璃片时，可以在劈尖表面观察到明暗相间的干涉条纹（若入射光是复色光，则为彩色条纹，这个现象称为劈尖干涉。

）
劈尖干涉条纹是由空气膜的上、下表面反射的两列光波叠加干涉而成。

当波长为λ的单色光a垂直空气膜表面入射时，由于劈尖楔角θ很小，上、下表面反射的两束相干光叠加干涉而成。

当波长为λ的单色光a垂直空气膜表面入射时，由于劈尖楔角θ很小，上、下表面反
第一组中l 的A 类不确定度
()21
2A --⋅
∆=∆-n r x x U
2
101
999908.0129.02--⋅
=-
00062.0=mm 第一组中l 的相对不确定度()()2
B 2
A x U x U U ∆+∆=
2200062.00005.0+= mm 00079.0=
第二组中l 的A 类不确定度()2
1
2A --⋅∆=∆-n r x x U
2
101
999949.0130.02--⋅
=- mm 00046.0=
第二组中l 的相对不确定度()()2
B 2
A x U x U U ∆+∆=
2200046.00005.0+= mm 00067.0=
第三组中l 的A 类不确定度()2
1
2A --⋅∆=∆-n r x x U
2101
999984.0131.02--⋅=-
mm 00026.0=
第三组中l 的相对不确定度()()2
B 2
A x U x U U ∆+∆=
2200026.00005.0+= mm 00056.0=
经过使用劈尖干涉法测量三组不同位置金属细丝的直径，在2%的相对误差范围内，能够体现出劈尖干涉法测量毫米级别直径时的较高精确度，且可证明得金属细丝并不均匀，其不同位置的直径存在-3
⨯数量级的差异。

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三、实验体会、个人观感
刚开始接触到这个设计性实验，我们一开始不知道从何处下手。

但之后我们通过基本实验发现，使用劈尖干涉法测量细丝直径时，还应当注意因细丝不均匀（即细丝不同位置直径不同）的问题。

之后再经过了老师的指导以及寻找相关资料，我们决定做主题为“劈尖干涉法测定金属细丝不同位置直径”的设计性试验。

做这个实验最大的心得体会就是需要耐心、细心和严谨。

尽管我们在做实验时比较顺利，一般能很快观察到干涉条纹，但是在测量相邻条纹间隔时眼睛观察久了也会有点难受，因此在测量数据时很考验耐心。

而且每一步步骤都要仔细，最让我印象深刻的就是转动鼓轮只能朝同一方向旋转，否则会造成回程误差。

最后就是数据处理比较繁琐，因而也就更需要严谨了。

最后我们的数据相对误差除第三组略微高于2%外，其他组的数据相对误差均在2%以内，因此我们对我们的实验成果比较满意。

但由于时间有限，我们的实验设计上也相对简易，在测量过程中也存在有误差，且很多地方没有深入研究，因此还有一定的提升空间。

四、参考文献
[1]王天会，李昂.物理实验简明教程[M].高等教育出版社.2016
[2]张兰霞，解顺强，王冀霞，王晓昱，郑彩平.劈尖干涉实验的误差及改进[J]河北科技师范学院.2009
[3]冯颖，宋瑞丽，王连加.测定细丝直径的实验研究[A].东北电力学院.2003。