劈尖干涉测定金属细丝不同位置直径
劈尖干涉测细丝直径ppt课件
n1
n1
e
n6Βιβλιοθήκη 、劈尖干涉测细丝直径原理装置
光程差
明纹 暗纹
7
2、劈尖干涉测细丝直径原理
劈尖干涉条纹分布特点 光程差：
（1） 棱边处：
有半波损失，光程差：
为暗纹。
2
棱边处为0级暗纹。
条纹级次依次增大
8
2、劈尖干涉测细丝直径原理
（2）相邻明纹 (或暗纹) 所对应的薄膜厚度差
测细丝的直径
θ D
L
（1）利用显微镜读数标尺测
出N个条纹长度，例如：30条
l
明条纹间长4.295mm；
l = 4.295/29mm
12
2、劈尖干涉测细丝直径原理
测细丝的直径
D
L
l
DL
2l
13
3、小结 （1）微小量测量-- 劈尖干涉法
（2）干涉条纹特点 （3）细丝直径测量：
14
思考：
已知波长λ，如何通过劈尖干涉条纹数目变 化测膨胀量△l ？
15
l
ek
e
ek1
9
2、劈尖干涉测细丝直径原理
（3）相邻明纹 (或暗纹) 间距
l
e
ek ek1
l 2
10
2、劈尖干涉测细丝直径原理
劈尖干涉条纹变化特点
相邻明纹 (或暗纹) 间距 l 2
变大条纹变密，反
之变疏。
每一条纹对应劈尖 内的一个厚度，厚度改 变时，对应的条纹随之 移动。
11
2、劈尖干涉测细丝直径原理
1
内容导航
劈尖干涉简介 劈尖干涉测细丝直径原理
总结与思考
利用等厚干涉测金属细丝的直径
利用劈尖干涉测定细丝直径09物理学： 罗有仁 谢青春 王晶指导老师：王兴华摘要: 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。
而作为等厚干涉的具体应用—— 利用劈尖干涉法测定细丝直径 ,是一项很好的设计性实验。
关键字: 读数显微镜；钠光灯；空气劈尖;等厚干涉;条纹一、实验目的1、观察了解等厚干涉的原理和现象；2、进一步学会使用读数显微镜；3、学习用等厚干涉测细丝的直径。
二、实验仪器读数显微镜、钠光灯、空气劈尖相邻暗条纹间距k x x =∆ （3） 由图二可知，相似比LD x e = （4）由（1）、（3）、（4）⇒ 2λ⋅∆=x L D （5）若劈尖中段N 条暗纹长度为 ，2λ⋅= L N D x则 2λ⋅= L N D （取N=60） （6）)()(22L u L u L u B A +=）（ （7） ))(())(()(22l u l u l u B A +=（8）))(D())(L D ()(22l u lL u D u ∂∂+∂∂= （9）四、实验内容及要求1、点燃钠光灯，将由待测金属细丝和玻璃片所组成的空气劈尖置于显微镜下平台P 上，调钠光灯使入射光经 45半反镜G 反射后投射到劈尖N 上，再由N 反射经G进入显微镜。
应保证有足够的光强反射到显微镜中。
2、仪器调整（1）调视度。
旋转目镜，使叉丝成像在目镜平面上，此时叉丝最清晰。
（2）调视差。
目测，用调焦手轮将显微镜筒下移至接 近劈尖处，在缓慢升起镜筒，使劈尖干涉条纹成像在物镜焦平面上，此时在目镜中看到的条纹最清晰。
（3）使整个劈尖位于显微镜的移动测量范围内，且干涉条纹与叉丝平行。
3、实验测量N 条D图三K 条L eDxLN 条D图四图二（1）测l 。
移动显微镜，使竖叉丝对准视场中清晰暗纹，每隔60条读取一次坐标，则 为两次相邻坐标差，共测6组。
（2）测L 。
移动显微镜从劈尖第一级暗纹（与棱边重叠，并含与其中）到细处，读取两端坐标，则L 为两坐标差，共测5组。
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()212A --⋅∆=∆-n r x x U2101999908.0129.02--⋅=-00062.0=mm 第一组中l 的相对不确定度()()2B 2A x U x U U ∆+∆=2200062.00005.0+= mm 00079.0=第二组中l 的A 类不确定度()212A --⋅∆=∆-n r x x U2101999949.0130.02--⋅=- mm 00046.0=第二组中l 的相对不确定度()()2B 2A x U x U U ∆+∆=2200046.00005.0+= mm 00067.0=第三组中l 的A 类不确定度()212A --⋅∆=∆-n r x x U2101999984.0131.02--⋅=-mm 00026.0=第三组中l 的相对不确定度()()2B 2A 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。
不同方法测量金属细丝直径的精确度比较
不同方法测量金属细丝直径的精确度比较（实验者：秦佳蕾 同组实验者：杨莹 指导教师：竺江峰）（A09生科 0 652506， A09生科 0 652514）摘要：分别用螺旋测微器法，缠绕法，劈尖干涉法测漆包线的直径，然后比较三种方法所测得结果的准确性以及它们的优缺点。
结果表明：缠绕法所测结果误差最大，劈尖干涉法所测结果误差最小。
关键词：螺旋测微器法 缠绕法 劈尖干涉法 准确性 优缺点 1、 引言：目前，测细金属丝直径的方法有很多种，但是，并不是每一种都很精确，每一种都存在一定的误差。
所以在本实验中，我们将采用三种我们平时就熟悉的三种方法: 螺旋测微器法，缠绕法，劈尖干涉法来测细金属丝的直径，用三个结果分别与理论值来进行比较，从而来得出三种方法的准确性；同时得出它们的优缺点。
本次实验中所采用的细金属丝是漆包线。
2、 设计原理及方法： 2.1 原理2.1.1 用螺旋测微器法：用螺旋测微器直接测量出细金属丝的直径1d . 2.1.2 用缠绕法测：Ld N=(L 为N 圈细金属丝的宽度) 2.1.3 用劈尖干涉法测：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。
把直径为d 的细金属丝垫进两片光学玻璃之间的一端，在两玻璃片之间形成的空气薄膜称为劈尖，两玻璃的交线称为棱边。
平行于棱边的线上，劈尖空气薄膜厚度相等。
如图2（a ）所示，当平行单色光垂直入射到玻面上时，从空气薄膜上、下表面反射的光就在薄膜表面附近相遇而发生干涉。
因此观察介质表面就会看到明暗相间的直线干涉条纹，如图2（b ）所示。
图2（a ） 图2（b ）两束光的光程差：2e λδ=2+(1——1)当δ=Kλ（k=1，2，…）是为亮条纹；2λδ=(2K +1)（k=1，2，…）是为暗条纹。
两相邻暗纹（或亮纹）对应的劈尖厚度之差为：12k k e e +λ-=（1——2） 若两暗纹之间的距离为l ，则夹角为θ：tg lλ/2=（1——3） 设细金属丝至棱边的距离为L ，则细金属丝的直径为;2L d Ltg l θλ==⋅ （1——4） 2.2 实验方法（包括仪器、步骤）读数显微镜 螺旋测微器 游标卡尺 漆包线 笔杆 劈尖（1）、用螺旋测微器测：在漆包线上取4个不同的点，用螺旋测微器分别量出其直径，并记录到表格。
头发丝直径的测量
细丝直径的测定一、实验目的1.测量头发丝，金属丝直径的大小。
2.掌握劈尖干涉测定细丝直径（或薄片厚度）的方法。
4.掌握螺旋测微器的原理和使用方法。
二、实验原理1将两块平板玻璃叠放在一起，一端用头发丝将其隔开，则形成一辟尖形空气薄层见图（1-1），若用单色平行光垂直入射，在空气劈尖的上下表面发射的两束光将发生干涉，其光程差△=2l+λ/2 （l为空气薄膜厚度）。
因为空气劈尖厚度相等之处是一系列平行于两玻璃板接触处（即棱边）的平行直线，所以其干涉图样是与棱边平行的一组明暗相间的等间距的直条纹，当Δ=（2k+1）λ/2，（k=0，1，2，3……）时，为干涉暗条纹，与k级暗条纹对应的薄膜厚度为：d=k×λ/2由于k值一般较大，为了避免数错，在实验中可先测出某长度l内的干涉暗条纹的间隔数n，则单位长度的干涉条纹数 X=n/l，若棱边与头发丝的距离为L，则头发丝出现的暗条纹的级数为k=X×L，可得头发丝的直径为：D=X×L×λ/2= n/l×L×λ/22也可用三角形相似原理如图（3-17-3）D／d=L／lD=（ L／l）×dd=n×λ/2取n=10（即间隔10个暗条纹）d=10×λ/2=5λ所以D=（ L／l）×5λ3螺旋测微器的原理螺旋测微器是依据螺旋放大的原理制成的，即螺杆在螺母中旋转一周，螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距离。
因此，沿轴线方向移动的微小距离，就能用圆周上的读数表示出来。
螺旋测微器的精密螺纹的螺距是，可动刻度有50个等分刻度，可动刻度旋转一周，测微螺杆可前进或后退，因此旋转每个小分度，相当于测微螺杆前进或后退这50=。
可见，可动刻度每一小分度表示，所以以螺旋测微器可准确到。
由于还能再估读一位，可读到毫米的千分位，故又名千分尺。
测量时，当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点若恰好与固定刻度的零点重合，旋出测微螺杆，并使小丰和测微螺杆的面正好接触待测长度的两端，那么测微螺杆向右移动的距离就是所测的长度。
利用劈尖干涉测定细丝直径的实验研究(优选)word资料
利用劈尖干涉测定细丝直径的实验研究(优选)word资料东北电力学院学报第23卷第2期 Journal Of Northeast China Vol.23,No.22003年4月Institute Of Electric Power EngineeringApr.,2003收稿日期:2002-12-16作者简介:冯颖(1960-,女,东北电力学院数理科学系物理专业副教授.文章编号:1005-2992(200302-0046-04利用劈尖干涉测定细丝直径的实验研究冯颖,宋瑞丽,王连加(东北电力学院数理科学系,吉林吉林132021摘要:劈尖干涉测细丝直径,是等厚干涉实验的具体应用。
而实测中等厚干涉条纹间距并不相等。
对这一实验现象进行较为深入的理论分析和解释,并给出了减小误差的测试方法。
关键词:劈尖;等厚干涉;条纹;光程差中图分类号:O 433.1 文献标识码:A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。
而作为等厚干涉的具体应用利用劈尖干涉法测定细丝直径,是一项很好的设计性实验。
但是在实验中我们发现,理论结果与实验事实存在着矛盾,即实际测量中等厚干涉条纹的间距并不相等。
如何解释这一实验现象,又如何减小测量误差,本文针对这一问题作了具体的分析和研究。
1 劈尖干涉原理及实验公式将两块光平玻璃板叠在一起,在一端插入细丝,两板间形成空气劈尖(如图1所示。
当单色光垂直照射时,由CD 上表面与AB 下表面反射的两束光在AB 面附近相遇而产生干涉,形成与劈尖棱边平行、明暗相间的等厚干涉条纹(如图2(a所示。
因空气折射率n =1,当角很小时,光程差近似为[1]:图1 空气劈尖干涉光路图=2d +2式中为入射光的波长,d 为干涉条纹所在处对应的劈尖厚度。
当=2d +2=(2k +12(k =0,1,2, ,有半波损失得第k 级暗条纹,与k 级暗条纹对应的劈尖厚度为:d =k 2由此式可知:当k =0时,d =0,两玻璃板接触线(即劈尖棱边处为零级暗条纹。
大学物理设计实验-测量金属丝直径
吉林大学珠海学院课程设计报告设计题目测量金属丝的直径学生姓名学号********学生姓名学号********所属院系电子信息系专业电子信息科学与技术班级电子一班指导教师王天会设计地点实验楼4372016年12月12日一、 实验目的1、 学习读数显微镜的使用方法2、 观察劈尖干涉现象及其特点3、 用劈尖干涉法测量金属丝直径 二、劈尖测量金属丝直径的原理如图1-1所示，G 1、G 2为两片叠放在一起的平板玻璃，起一端的棱边相接触，另一端被一直径为D 的细丝隔开，故在G 1的下边卖女和G 2的上表面之间形成一层空气薄层，叫做空气劈尖。
图中M 为倾斜45°角放置的半透明半反射平面镜，L 为透镜，T 为显微镜。
单色光源S 发出的光经透镜L 后成为平行光，经M 反射后垂直射入劈尖（入射角i=0）。
自空气劈尖上、下两面反射的光相互干涉，从显微镜T 中可观察到明暗交替、均匀分布的干涉条纹，如图1-2所示。
图中相邻两暗纹（或明纹）的中心间距b 叫做劈尖干涉的条纹宽度。
在图1-3中，D 为细丝直径，L 为玻璃片长度，θ为两玻璃片间的夹角。
由于θ实际很小（为清晰期间被，图中θ被夸大），所以在劈尖的上表面处反射的光线都可看作垂直与劈尖表面，他们在劈尖表面处。
相遇并相干叠加。
由于劈尖层空气的折射率n 比比玻璃的折射率n 1小，所以光在劈尖下表面反射时因有相位跃变而产生附加光程差λ/2。
这样，由kλ, k=1,2,…（加强）Δr=2n2d+λ/2=(2k+1), λ/2, k=0,1,2,…（减弱）可得劈尖上下表面反射的两相干光的总光程差为Δ=2nd+λ/2式中d为劈尖上下表面间的距离。
劈尖反射光干涉条纹极大（明纹）的条件为2nd+λ/2=kλ,k=1,2,3,… (1-1)产生干涉条纹极小（暗纹）的条件为2nd+λ/2=（2k+1）λ/2, k=0,1,2,… (1-2)从师1-1和1-2可以看出，凡劈尖内厚度d相同的地方均满足相同的干涉条件。
细丝直径的测量
细丝直径的测量摘要：本次实验为细丝直径的测量，由于细丝利用普通的测量工具很难准确测量，误差很大，所以此次实验是利用等厚干涉原理，即由同一光源发出的平行单色光垂直入射分别经过空气劈尖所形成的空气薄膜上下表面反射后，在上表面相遇时产生的一组与棱边平行的，明暗相间，间隔相同的干涉条纹，由此来测量细丝的直径，使数据更加准确，本次试验就是利用干涉原理制作劈尖测量发丝的直径。
关键词：干涉原理空气劈尖直径光程差引言：本次实验是利用空气劈尖根据光的干涉原理测量发丝的直径，干涉和衍射是光的波动性的具体变现，利用光的等厚干涉由同一光源发出的平行光，分别经过劈尖间所形成的空气薄膜上下表面反射后产生干涉现象，形成明暗相间的条纹，使用显微镜观察明暗条纹间的距离，由此来计算发丝的直径实验原理：当两片很平的玻璃叠合在一起，并在其一端垫入细丝时，两片玻璃片之间就形成了一层空气薄膜，叫做空气劈尖。
在同一光源发出的单色平行光垂直照射下，经劈尖上下表面反射后将会产生干涉现象，在显微镜观察可发现明暗相间的干涉条纹，如图所示实验内容与步骤：实验仪器：读数显微镜45度反射镜 2片光学玻璃钠光灯发丝1 将发丝夹在2片光学玻璃的一端，另一端直接接触，形成空气劈尖。
将劈尖放在读数显微镜的载物台上。
2 打开钠光灯，调节45度反射镜，使光线平行垂直射入充满视野，此时显微镜的视野由暗变亮。
3 调节显微镜物镜的焦距使视野内明暗相间的条纹清晰，调节显微镜目镜焦距以及叉丝的位置是否对齐和劈尖放置的位置，4 找出一段最清晰的条纹用读数显微镜读出两条明条纹或暗条纹之间的距离，同一方向转动测微鼓轮测量出5组明或暗条纹的间距。
5 使用游标卡尺测量出劈尖内细丝到较远一端的距离L6 根据公式和测量的数据计算出细丝的直径和不确定度数据处理与实验结果表达式：S=(0.212+0.220+0.216+0.218+0.220)÷5=0.2172m m L=45.2mm D=2λ∙S L =2172.02.452103.5896-⨯∙=0.061mm U l =0.01mmU s =t )1()(12--∑=n n S Snn i=2.78⨯0.00665=0.0185U r =22)()(SU L U S l +=00029.0=0.017 U D =r U D ⨯=0.013⨯0.017=0.0221 最后结果为D=D ±U D =0.061±0.0221m m U r =DU D ⨯100%=1.61%结束语本次试验让我们学习到了光的等厚干涉原理，利用这一原理我们学会了如何测量细丝的直径，使我们受益匪浅，实验过程中我们应当多次测量，因为实验过程中存在较大误差，应该仔细认真以免读数发生错误。
(整理)噼尖干涉测量头发丝直径.
劈尖干涉测量头发丝直径摘要：根据等厚干涉原理，利用劈尖干涉，成功测量除了头发丝的直径。
关键词：干涉 劈尖 细丝直径1. 引言：根据薄膜干涉原理，用两个很平的玻璃板间产生一个很小的角度，就构成一个楔形空气薄膜，用已知波长的单色光入射产生的干涉条纹，可以测量头发丝的直径。
2. 设计方法及设计原则：2.1 理论依据：当两片很平的玻璃叠合在一起，并在其一端垫入细丝时，两玻璃片之间就形成一空气薄层（空气劈）。
在单色光束垂直照射下，经劈上、下表面反射后两束反射光是相干的，干涉条纹将是间隔相等且平行于二玻璃交线的明暗交替的条纹。
显然，劈尖薄膜上下两表面反射的两束光发生干涉的光程差为 2(21)k 0,1,222e k λλδ=+=+=时，干涉条纹为暗纹与 k 级暗条纹对应的薄膜厚度为：2k e kλ= 两相邻暗条纹所对应的空气膜厚度差为：21λ=-+k k e e如果有两玻璃板交线处到细丝处的劈尖面上共有N 调干涉条纹，则细丝的直径d 为;)2/(λN D =由于N 数目很大，实验测量不方便，可先测出单位长度的条纹数lN N i =0，再测出两玻璃交线处至细丝的距离L ，则L N N 0=)2/(0λL N D =已知入射光波长λ，测出0N 和L ,就可计算出细丝（或薄片）的直径D 。
2.2 实验方法：实验仪器：钠光灯 读数显微镜 劈尖装置1、将细丝（或薄片）夹在劈尖两玻璃板的一端，另一端直接接触，形成空气劈尖。
然后置于移测显微镜的载物平台上。
2、开启钠光灯，调节半反射镜使钠黄光充满整个视场。
此时显微镜中的视场由暗变亮。
调节显微镜目镜焦距及叉丝方位和劈尖放置的方位。
调显微镜物镜焦距看清干涉条纹，并使显微镜同移动方向与干涉条纹相垂直。
3、用显微镜测读出叉丝越过条暗条纹时的距离l,可得到单位长度的条纹数0N 。
再测出两块玻璃接触处到细丝处的长度L.重复测量六次，根据式)2/(0λL N D =计算细丝直径D 平均值和不确定度。
劈尖测量实验报告
一、实验目的1. 理解劈尖干涉的原理及其应用。
2. 学习使用劈尖干涉法测量细丝直径的方法。
3. 培养实验操作技能和数据处理能力。
二、实验原理劈尖干涉是利用劈尖形薄板的两个表面形成的空气薄膜进行干涉，通过观察干涉条纹，可以测量薄膜的厚度。
在本实验中，我们利用劈尖干涉法测量细丝的直径。
实验原理如下：1. 当一束单色光垂直照射到劈尖形薄板的两个表面时，光在空气薄膜的上下表面发生反射，形成两束相干光。
2. 由于空气薄膜的厚度不同，两束反射光的光程差也不同，从而产生干涉现象。
3. 干涉条纹的间距与空气薄膜的厚度成正比，因此可以通过测量干涉条纹的间距来计算空气薄膜的厚度，进而测量细丝的直径。
三、实验仪器与设备1. 劈尖形薄板2. 单色光源（如钠光灯）3. 平面镜4. 读数显微镜5. 精密尺6. 记录本及笔四、实验步骤1. 将劈尖形薄板放置在实验台上，确保其水平。
2. 使用单色光源照射劈尖形薄板的两个表面，使光线垂直照射。
3. 在劈尖形薄板的另一侧放置平面镜，使反射光线垂直照射到读数显微镜上。
4. 调节读数显微镜，使其与平面镜平行，确保观察到的干涉条纹清晰。
5. 记录干涉条纹的间距，并计算空气薄膜的厚度。
6. 改变劈尖形薄板的倾斜角度，重复上述步骤，记录多组数据。
7. 根据实验数据，绘制空气薄膜厚度与干涉条纹间距的关系曲线，并计算细丝的直径。
五、实验数据与结果1. 干涉条纹间距与空气薄膜厚度的关系曲线如下：图1 干涉条纹间距与空气薄膜厚度的关系曲线2. 细丝直径的计算结果如下：表1 细丝直径测量结果| 测量次数 | 干涉条纹间距（mm） | 空气薄膜厚度（mm） | 细丝直径（mm）|| -------- | ------------------ | ------------------ | -------------- || 1 | 0.5 | 0.001 | 0.001 || 2 | 0.4 | 0.0008 | 0.0008 || 3 | 0.6 | 0.0012 | 0.0012 || 4 | 0.3 | 0.0006 | 0.0006 || 5 | 0.4 | 0.0008 | 0.0008 |六、实验结论通过劈尖干涉法测量细丝直径的实验，我们成功了解了劈尖干涉的原理及其应用。
劈尖干涉测定金属细丝不同位置直径
劈尖干涉测定金属细丝不同位置的直径系别：化学与药学系专业班级：食品质量与安全19班姓名：肖仰青、魏俊萍指导教师：王天会【摘要】劈尖干涉测细丝直径，是等厚干涉实验的具体应用。
而实测中，同一条细丝的不同位置直径并不相等。
对这一实验现象进行较为深入的理论分析和解释。
并证明同一条金属细丝不同位置的直径存在差异。
【关键词】劈尖干涉；细丝直径；测量位置；多次测量 1.引言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。
而作为等厚干涉的具体应用———利用劈尖干涉法测定细丝直径,是一项很好的设计性实验。
但是在实验中我们发现,同一条金属细丝不同位置的直径存在差异，与设想中均匀的金属细丝有所不符。
如何解释这一实验现象,又如何准确测量出直径,本文针对这一问题作了具体的分析和研究。
2理论分析、实验系统、实验数据处理、实验结论 实验准备仪器钠光灯，读数显微镜，劈尖装置，细丝，游标卡尺、钢板尺。
实验原理如图4将细丝插入两光学平玻璃板的一端，形成一空气劈尖。
单色光垂直照射到空气劈尖表面，上下表面的反射光发生干涉，在劈尖表面形成明暗等间隔的干涉条纹。
劈尖干涉属于等厚干涉条纹。
在两玻璃片交线处为零级暗条纹。
1、劈尖干涉测直径原理厚度为d 的地方，上下表面反射光的光程差为： 在第k 级暗条纹出有 ()12222+=+=∆k d k k λλ在第1+k 级暗条纹出有相邻暗条纹的厚度差21λ=-=∆+k k d d d相邻暗条纹间隔 , 因为夹角小于1度，在5<θ时，θθtan sin ≈，所以，距离棱边L 处的细丝直径2λ⋅∆=x L D 只要能测得劈尖棱边长L ，相邻暗条纹间隔x ∆，已知波长就能够测量细丝直径。
实验步骤1、将金属长细丝夹在劈尖两玻璃的一端，另一端直接接触，形成空气劈尖，然后置于一侧显微镜的载物平台上。
x x ∆=∆=22tan λλθLD=θsin2、开启钠光灯，调节半反射镜使钠光灯黄光充满整个视场，此时显微镜中的视场由暗变亮，调节显微镜目镜焦距及叉丝方位和劈尖放置的方位，调显微镜物镜焦距看清干涉条纹，并使显微镜同移动方向与干涉条纹相垂直。
细丝实验报告单
实验名称：细丝直径测量实验一、实验目的1. 了解细丝直径测量的原理和方法；2. 掌握使用光学仪器进行细丝直径测量的操作技巧；3. 提高实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理本实验采用劈尖干涉法测量细丝直径。
当一束单色光垂直照射到劈尖上时，由于劈尖两侧的空气层厚度不同，光在劈尖上发生干涉，形成明暗相间的干涉条纹。
根据干涉条纹的间距和劈尖的夹角，可以计算出细丝的直径。
三、实验仪器与材料1. 光学仪器：劈尖干涉仪、光源、望远镜、标尺等；2. 实验材料：细丝、实验台、白纸等。
四、实验步骤1. 将劈尖干涉仪放置在实验台上，调整光源使其垂直照射到劈尖上；2. 调整望远镜，使其观察到劈尖干涉条纹；3. 移动细丝，使其通过劈尖，观察干涉条纹的变化；4. 测量干涉条纹的间距，并记录数据；5. 根据实验数据，计算细丝的直径。
五、实验数据与结果1. 实验数据：a. 干涉条纹间距：d1 = 0.3mm，d2 = 0.4mm，d3 = 0.5mm；b. 劈尖夹角：θ = 30°；c. 光源波长：λ = 500nm；d. 细丝长度：L = 10cm。
2. 计算细丝直径：a. 根据干涉条纹间距公式，计算相邻条纹的间距Δd：Δd = d2 - d1 = 0.4mm - 0.3mm = 0.1mm；b. 根据劈尖夹角和光源波长，计算细丝直径d：d = (λ θ) / Δd = (500nm 30°) / 0.1mm ≈ 0.015mm。
六、实验结果分析1. 实验结果显示，细丝直径约为0.015mm，与实际值相近，说明实验方法可行；2. 在实验过程中，注意调整望远镜和光源，以确保观察到清晰的干涉条纹；3. 在测量干涉条纹间距时，尽量减少误差，提高实验精度。
七、实验总结本次实验通过劈尖干涉法测量细丝直径，成功掌握了细丝直径测量的原理和方法。
在实验过程中，提高了实验操作能力和数据处理能力，为今后的实验工作奠定了基础。
大学物理设计实验-测量金属丝直径
吉林大学珠海学院课程设计报告设计题目测量金属丝的直径学生姓名学号********学生姓名学号********所属院系电子信息系专业电子信息科学与技术班级电子一班指导教师王天会设计地点实验楼4372016年12月12日一、 实验目的1、 学习读数显微镜的使用方法2、 观察劈尖干涉现象及其特点3、 用劈尖干涉法测量金属丝直径 二、劈尖测量金属丝直径的原理如图1-1所示，G 1、G 2为两片叠放在一起的平板玻璃，起一端的棱边相接触，另一端被一直径为D 的细丝隔开，故在G 1的下边卖女和G 2的上表面之间形成一层空气薄层，叫做空气劈尖。
图中M 为倾斜45°角放置的半透明半反射平面镜，L 为透镜，T 为显微镜。
单色光源S 发出的光经透镜L 后成为平行光，经M 反射后垂直射入劈尖（入射角i=0）。
自空气劈尖上、下两面反射的光相互干涉，从显微镜T 中可观察到明暗交替、均匀分布的干涉条纹，如图1-2所示。
图中相邻两暗纹（或明纹）的中心间距b 叫做劈尖干涉的条纹宽度。
在图1-3中，D 为细丝直径，L 为玻璃片长度，θ为两玻璃片间的夹角。
由于θ实际很小（为清晰期间被，图中θ被夸大），所以在劈尖的上表面处反射的光线都可看作垂直与劈尖表面，他们在劈尖表面处。
相遇并相干叠加。
由于劈尖层空气的折射率n 比比玻璃的折射率n 1小，所以光在劈尖下表面反射时因有相位跃变而产生附加光程差λ/2。
这样，由kλ, k=1,2,…（加强）Δr=2n2d+λ/2=(2k+1), λ/2, k=0,1,2,…（减弱）可得劈尖上下表面反射的两相干光的总光程差为Δ=2nd+λ/2式中d为劈尖上下表面间的距离。
劈尖反射光干涉条纹极大（明纹）的条件为2nd+λ/2=kλ,k=1,2,3,… (1-1)产生干涉条纹极小（暗纹）的条件为2nd+λ/2=（2k+1）λ/2, k=0,1,2,… (1-2)从师1-1和1-2可以看出，凡劈尖内厚度d相同的地方均满足相同的干涉条件。
测量细丝直径
多种方法测量细丝直径学院：物理电子工程学院专业：物理学姓名及学号：冯伟（2008261004）杨保国（2008261026）多种方法测量细丝直径物理学 冯伟 杨保国摘要：利用巴俾涅原理，通过单缝夫琅和费衍射，测量丝线的直径。
实验表明，这是一种高精度的非接触测量，它通过对衍射图样的检测来求细丝的直径。
关键字：激光器；单缝衍射；单丝衍射引言：随着生产的发展，要求对各种金属丝，光导纤维以及钟表游丝等进行高精度的非接触测量。
过去测量0.1毫米以下的细丝外径，一般用普通光学测量仪或电测策计等接触测量仪器。
细丝的衍射效应使普通光学方法误差变大，接触测量易受到测量力大小的影响。
激光束细丝衍射对于线径极小的细丝，其测量结果是可靠的。
1. 实验原理方法一:(1) 巴俾涅原理两个互补屏单独产生的衍射场的复振幅之和等于没有屏时的复振幅，，对于单缝的夫琅和费衍射，除点光源在像平面的像点之外有U=0，即像点外两个互补屏所产生的衍射图形，其形状和光强完全相同，仅位相相差，所以我们可用丝线代替单缝进行夫琅和费衍射。
(2) 夫琅和费单缝衍射原理为获得明亮的远场条纹，一般用透镜在焦面上形成夫朗和费条纹，如图所示。
设透镜的焦距为f ，细丝直径为a 。
当平行光垂直于单缝平面入射时，单缝衍射就形成平行的明暗条纹其位置衍射角由下式决定：暗条纹的中心 asin θ=k λ (k=±1，±2，±3，…)明条纹的中心asin θ=（2k+1）λ/2 (k=±1，±2，±3，…)中心条纹θ=0本实验一般采用暗条纹进行测量，考虑到一般情况下θ角较小，于是有θ≈sin θ≈tan θ 2互补法测量的计算故由式得暗条纹的衍射角由下式决定aθ1=mλaθ2=nλ令 L=Xm+Xn,（ Xm,Xn分别表示第m和第n级条纹到接收屏中心P0的距离），即L为中心条纹左侧第m条与中心条纹右侧第n条间的距离。
细丝直径测量实验报告
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()22212k d k λλλ⎧⎪∆=+=⎨+⎪⎩相邻两暗纹（或明纹）对应的空气厚度差()11222122k k k k d k d k d d λλλλλ+++=+=+-=则细丝直径D 为2D N λ=⋅； N 为干涉条纹总条数2tan 2DL S L D S λααλ≈===⋅L 为劈尖长度; S 为两相邻明暗纹间距; λ为钠光波长：9589.310λ-=⨯ 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。
劈尖干涉测定金属细丝不同位置直径
劈尖干涉测定金属细丝不同位置的直径系别：化学与药学系专业班级：食品质量与安全19班姓名：肖仰青、魏俊萍指导教师：王天会【摘要】劈尖干涉测细丝直径，是等厚干涉实验的具体应用。
而实测中，同一条细丝的不同位置直径并不相等。
对这一实验现象进行较为深入的理论分析和解释。
并证明同一条金属细丝不同位置的直径存在差异。
【关键词】劈尖干涉；细丝直径；测量位置；多次测量 1.引言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。
而作为等厚干涉的具体应用———利用劈尖干涉法测定细丝直径,是一项很好的设计性实验。
但是在实验中我们发现,同一条金属细丝不同位置的直径存在差异，与设想中均匀的金属细丝有所不符。
如何解释这一实验现象,又如何准确测量出直径,本文针对这一问题作了具体的分析和研究。
2理论分析、实验系统、实验数据处理、实验结论 实验准备仪器钠光灯，读数显微镜，劈尖装置，细丝，游标卡尺、钢板尺。
实验原理如图4将细丝插入两光学平玻璃板的一端，形成一空气劈尖。
单色光垂直照射到空气劈尖表面，上下表面的反射光发生干涉，在劈尖表面形成明暗等间隔的干涉条纹。
劈尖干涉属于等厚干涉条纹。
在两玻璃片交线处为零级暗条纹。
1、劈尖干涉测直径原理厚度为d 的地方，上下表面反射光的光程差为： 在第k 级暗条纹出有 ()12222+=+=∆k d k k λλ在第1+k 级暗条纹出有相邻暗条纹的厚度差21λ=-=∆+k k d d d相邻暗条纹间隔?x ,因为夹角小于1度，在ο5<θ时，θθtan sin ≈，所以，距离棱边L 处的细丝直径2λ⋅∆=x L D 只要能测得劈尖棱边长L ，相邻暗条纹间隔x ∆，已知波长就能够测量细丝直径。
实验步骤1、将金属长细丝夹在劈尖两玻璃的一端，另一端直接接触，形成空气劈尖，然后置于一侧显微镜的载物平台上。
x x ∆=∆=22tan λλθLD=θsin2、开启钠光灯，调节半反射镜使钠光灯黄光充满整个视场，此时显微镜中的视场由暗变亮，调节显微镜目镜焦距及叉丝方位和劈尖放置的方位，调显微镜物镜焦距看清干涉条纹，并使显微镜同移动方向与干涉条纹相垂直。
劈尖干涉测细丝直径
（2）相邻明纹 (或暗纹) 所对应的薄膜厚度差 l
ek
ek 1
e
9
2、劈尖干涉测细丝直径原理
（3）相邻明纹 (或暗纹) 间距
lLeabharlann ekek 1
e
l 2
10
2、劈尖干涉测细丝直径原理
劈尖干涉条纹变化特点 相邻明纹 (或暗纹) 间距 l 2
变大条纹变密，反
之变疏。
每一条纹对应劈尖 内的一个厚度，厚度改 变时，对应的条纹随之 移动。
11
2、劈尖干涉测细丝直径原理
测细丝的直径 θ D L （1）利用显微镜读数标尺测 出N个条纹长度，例如：30条 明条纹间长4.295mm； l = 4.295/29mm
12
l
2、劈尖干涉测细丝直径原理
测细丝的直径
D
L
l
L D 2 l
13
3、小结 （1）微小量测量-- 劈尖干涉法
（2）干涉条纹特点
（3）细丝直径测量：
14
思考：
已知波长λ，如何通过劈尖干涉条纹数目变 化测膨胀量△l ？
15
内容导航
劈尖干涉简介 劈尖干涉测细丝直径原理
总结与思考
2
身高测量
头 发 丝 粗 细 怎 么 测 ？
3
薄膜干涉
1 空气 2 3
d n
4
1、劈尖干涉简介
两个表面很平的玻璃片，一端相交，夹角θ很小， 形成一个劈尖形的透明薄膜，称为空气劈尖。
棱边
空气劈尖
5
1、劈尖干涉简介
劈尖干涉：入射单色光经劈尖上、下表面反射， 在上表面相遇而产生的干涉。
光干涉条件：同频率、相位差恒定、传播方向相同。
劈尖法测细丝直径
劈尖法测细丝直径
——设计性实验
实验设备：
读数显微镜、劈尖、细丝、游标卡尺、钠灯及低压电源
实验说明：
将细丝插入两光学平玻璃板的一端，从而形成一空气劈尖。
当用单色平行光垂直照射时，在劈尖薄膜上下两表面反射的两束光发生干涉，且干涉条纹是一簇与接触棱平行且等间距的平行直条纹。
实验内容：
1、用待测直径的细丝和两块平玻璃搭成劈尖。
在显微镜下调整劈尖玻璃及细丝位置，使干涉条纹与细丝平行。
2、分别测量ΔL、ΔN，并进行计算及误差分析。
注意事项：
1、选择暗条纹进行测量
2、避免读数显微镜的空程差
实验要求：
当场完成实验并写好实验报告。
每组可1～2人。
1 / 1。
18.04.劈尖 牛顿环迈克尔逊干涉仪
t
干涉条纹移动数目 介质片厚度
N t n 1 2
1881年迈克尔逊用他的干涉仪做了 著名的以太漂移实验。他认为若地球绕太 阳公转相对于以太运动时，其平行于地球 运动方向和垂直地球运动方向上，光通过 相等距离所需时间不同，因此在仪器转动 90°时，前后两次所产生的干涉必有0.04 条条纹移动。实验得出了否定结果。 迈克尔逊－莫雷实验，否定了以太参照系的 存在，使经典物理学的绝对时空观受到了严重的 挑战，为狭义相对论的建立提供了实验基础。
迈克尔逊干涉仪的主要特性 两相干光束在空间完全分开，并可用移动反射镜 或在光路中加入介质片的方法改变两光束的光程差.
M'2 M1
d
移动反射镜
d
2 d N
光程 差的 变化 干涉 条纹 移动 数目
G1
G2
M2
M'2 M1
d
插入介质片后
n
G1
G2
M2
光程差的变化量
Δ 2(n 1)t
h
G n1
解 1）条纹为同心圆
h
r
o
R
d
dk k
Δ 2n2 d k k
2n2
明纹
k 0,1, 2,
油膜边缘 k
0, d0 0 明纹
k 1, d1 250nm
k 2, d 2 500nm
k 3, d3 750nm
h
r
o
R
d
k 4, d 4 1000nm
二 光程差分析
n
n n1
n1 n1
Δ 2nd
2
d
三 干涉结果
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
劈尖干涉测定金属细丝不同位置的直径
系 别：化学与药学系 专业班级：食品质量与安全19班 姓 名：肖仰青、魏俊萍 指导教师：王天会
【摘要】劈尖干涉测细丝直径，是等厚干涉实验的具体应用。
而实测中，同一条细丝的不同位置直径并不相等。
对这一实验现象进行较为深入的理论分析和解释。
并证明同一条金属细丝不同位置的直径存在差异。
【关键词】劈尖干涉；细丝直径；测量位置；多次测量 1.引言
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。
而作为等厚干 涉的具体应用———利用劈尖干涉法测定细丝直径,是一项很好的设计性实验。
但是在实验中我们发现,同一条金属细丝不同位置的直径存在差异，与设想中均匀的金属细丝有所不符。
如何解释这一实验现 象,又如何准确测量出直径,本文针对这一问题作了具体的分析和研究。
2理论分析、实验系统、实验数据处理、实验结论 实验准备仪器
钠光灯，读数显微镜，劈尖装置，细丝，游标卡尺、钢板尺。
实验原理
如图4将细丝插入两光学平玻璃板的一端，形成一空气劈尖。
单色光垂直照射到空气劈尖表面，上下表面的反射光发生干涉，在劈尖表面形成明暗等间隔的干涉条纹。
劈尖干涉属于等厚干涉条纹。
在两玻璃片交线处为零级暗条纹。
1、劈尖干涉测直径原理
厚度为d 的地方，上下表面反射光的光程差为：
在第k 级暗条纹出有
()122
22+=
+
=∆k d k k λ
λ
在第1+k 级暗条纹出有
相邻暗条纹的厚度差2
1λ
=-=∆+k k d d d
相邻暗条纹间隔?x , 因为夹角小于1度，在
5<θ时，θθtan sin ≈，
所以，距离棱边L 处的细丝直径2
λ⋅∆=
x L D 只要能测得劈尖棱边长L ，相邻暗条纹间隔x ∆，已知波长就能够测量细丝直径。
实验步骤
1、将金属长细丝夹在劈尖两玻璃的一端，另一端直接接触，形成空气劈尖，然后置于一
侧显微镜的载物平台上。
2、开启钠光灯，调节半反射镜使钠光灯黄光充满整个视场，此时显微镜中的视场由暗变
亮，调节显微镜目镜焦距及叉丝方位和劈尖放置的方位，调显微镜物镜焦距看清干涉
x x ∆=∆=22tan λλθL
D
=
θsin
条纹，并使显微镜同移动方向与干涉条纹相垂直。
3、用显微镜测读出叉丝越过暗条纹时的距离l，每隔10个条纹读一次数，并记录于表中，
测量出10组明或暗条纹的间距
4、在金属长细丝中选择5段作为研究对象，按以上步骤，将5组数据记录于表中
5、再使用游标卡尺测量出劈尖内细丝到较远一端的距离L
注意事项
(1)在调解读数显微镜的镜筒时,要慢慢转动鼓轮,不要将劈尖装置的光学玻璃板压碎。
(2)在测量时,读数显微镜的测微鼓轮应沿一个方向转动, 中途不可倒转。
(3)测量中, 应保持桌面稳定, 不受振动, 不得触动劈尖装置, 否则重测。
(4)采取在读数显微镜允许的测量范围内使细丝位置尽量远离劈尖棱边,以增大 L 的测量值;
实验数据及处理。