利用光的干涉原理测量发丝直径

利用光的干涉原理测量发丝直径 郎婷 （辽宁科技大学 化学工程学院 煤化10-3班 鞍山 114051） 摘　要:利用等厚干涉可以测量微小角度、很微小长度、微小直径及检测一些光学元件的球面度、平整度、光洁度等。本实验就是利用空气劈尖测量头发丝的直径。 关键词:等厚干涉;测量;头发丝;直径 中图分类号：O436.1 0 引言 干涉和衍射是光的波动性的具体现。利用等厚干涉，由同一光源发出的光，分别经过其装置所形成的空气薄膜上、下表面反射后，在上表面相遇产生的干涉。等厚干涉是光的干涉中的重要物理实验。本实验利用劈尖干涉法测定细丝直径是等厚干涉的具体应用。光的干涉是两束光（频率相同、振动方向相同、相位差恒定）相互叠加时所产生的光强按空间周期性重新分布的一种光学现象。光的等厚干涉是采用分振幅法产生的干涉，劈尖即是利用光的等厚干涉测量微小长度。 1 实验原理： 将两块光学平板玻璃叠放在一起，在一端插入头发丝，则在两玻璃板间形成了空气劈尖，如图1所示： 当一平行单色光垂直入射时，将会产生干涉现象，产生的干涉条纹是一系列的平行的、间隔相同的、明暗相间的条纹，如图2所示: 设入射光波长为λ，两束光的光程差为 ,形成暗条纹的条件为 当k=0时，对应 =0处为暗纹，第k级暗纹处空气薄膜厚度为 设从薄片左边至劈尖棱边的距离为L，L与左端之内的暗纹数为N，可得薄片的厚度为 设每相邻两条暗纹间长度为 ，每△N条暗纹测长度为Li，△N’=40 则 ) 2 实验仪器： 实验仪器名称 仪器的量程 仪器的精度 其他参数 读数显微镜 50mm 0.01mm 钠光灯 λ=589.3nm 劈尖 头发丝 刻度尺 200mm 1.0mm 3 实验步骤： 1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。 2连通电源，打开钠光灯 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。 （3）调节读数显微镜的目镜直到清楚地看到叉丝，且分别与X,Y轴大致平行，然后将目镜固定紧。调节显微镜的镜筒使其下降（注意：应从显微镜外面看，而不是从目镜中看）。靠近劈尖时，再自下而上缓慢上升，直到从目镜中看清楚干涉条纹，且与叉丝无视差。 4测量：从某一清晰的暗条纹开始，每相邻10条条纹记录一次对应刻度 ，取8组相邻数据，根据逐差法求条纹间隔 ， ，再根据公式 ，最终得出结论。 4 实验数据： 已知： , , 表1中,N1-N6是头发丝在同一位置测量的 n Li/mm 1 36.00 2 35.16 3 35.20 4 35.52 5 36.18 6 36.20 表2中，N1-N8是每隔10个条纹的 与 的值 n Li/mm (Li+4-Li)/mm 1 16.252 7.891 2 18.664 8.747 3 20.747 9.384 4 22.928 9.397 5 24.143 6 27.411 7 29.854 8 32.325 数据处理： = = = ，K=2 5 结论： 本次实验测量的发丝直径为 ，K=2。实验之初，根据自己所学知识，出测定的整体实验测量过程，并了解了实验仪器的使用说明。虽然在实验过程中出现一些问，但是都被好地解决了。对比前人可靠的实验结论，本次实验的结果令人满意。 6 参考文献： [1]王家军，高峰.干涉测量团体的膨胀系统大学物理实验[J].2008年02期 [2]冯颖.利用劈尖干涉测定细丝直径的实验研究[J].东北电力学院学报.2003年02期 [3]周殿清.大学物理实验[M].武汉大学出版社.2002.403~404 [4]王希义.大学物理实验[M] .陕西科学技术出版社.1998.268~270 [5]田金柱.物理实验研究与设计[M].大连出版社.1998 [6]李学慧.大学物理实验[M].高等教育出版社.2003 [7]吴百涛.大学物理（）[M].科学出版社.2002.403~404 7 英文翻译 The theory of optical interference measurement of hair diameter Ting Lang （Liaoning university of science and technology colledge of chemistry and chemical engineering chemical processing of coal 10-3 class anshan 114051） Digest : the use of equal thickness interference can measurement of small angle, tiny, tiny diameter length and detection of some optical elements spherical degree, flatness, smoothness and other. This experiment is the use of air wedge measuring hair diameter. Key words: interference of equal thickness; measurement; hair; diameter 图1 劈尖 图2 干涉条纹 PAGE 1 _1353261966.unknown _1353267113.unknown _1379527539.unknown _1379528290.unknown _1379528864.unknown _1379529024.unknown _1379529033.unknown _1379528677.unknown _1379527890.unknown _1379528117.unknown _1379527753.unknown _1353267328.unknown _1353601205.unknown _1353267234.unknown _1353263061.unknown _1353267060.unknown _1353262290.unknown _1353262633.unknown _1353262028.unknown _1353260429.unknown _1353260803.unknown _1353261825.unknown _1353261911.unknown _1353261767.unknown _1353260549.unknown _1353258163.unknown _1353260280.unknown _1072730756.unknown