劈尖法测头发丝的直径.doc

1大学物理实验设计性实验方案实验题目：劈尖法测头发的直径班 级： 物理学 2012 级（2）班 学 号： 2012450039 姓 名： 钟全刚 指导教师： 粟琼 凯里学院物理与电子工程学院2013 年 11 月2劈尖法测头发的直径引言：等厚干涉是基础光学的重要课程之一，为达到学以致用的学习目的设计该实验，由于光自身的波粒二象性和其数量级小的特点可以将其运用于现实生活中较于精确的测量运用光学的测量具有精度大，实验误差较小等有利于研究的特点所以光学应用于物体几何尺度的测量大大地增加了其精度一、 实验目的1.测量头发丝直径的大小2.掌握劈尖干涉测定细丝直径（或薄片厚度）的方法3.通过实验加深对等厚干涉原理的理解4.掌握牛顿环的使用原理二、 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 /23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：=X×L×λ/2= n/l×L×λ/2 ②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 ）×5λ4图 3-17-3 劈尖干涉测厚度示意图三、实验方法选择1、将头发紧密地绕在细棒上，测出 n 扎的长度，将其除以扎数便可得到头发丝的直径。

52、运用迈克耳孙干涉仪测头发丝的直径3、运用劈尖等厚干涉测头发丝的直径比较以上三种测量方法，第一种精度较小，第二种实验原理及其方法过于复杂，不便于实验，相比前第二种试验方法，第三种方法实验原理及其过程相对简单，而且相对第一种实验方法而言第三种实验精度较高，所以实验选取第三种试验方法三、实验器材电子显微镜，劈尖，头发丝,四、实验步骤1.打开电源和钠灯光源并将电子显微镜的插头插上2.调节显微镜的视野至明亮清晰处3.取一根头发丝，将头发丝夹入劈见内（注意头发丝要拉直不可弯曲） ，固定好4.将固定好头发丝的劈见放入显微镜的平台内，调节显微镜直到看见清楚的干涉条纹5.测量 L 的长度，找到两条最黑的暗条纹，记入数据 L’、L’’ ；（ L= L’—L’’）6. 取 n=10（间隔 10 个暗条纹）即 l 的长度，记入数据 l’、l’’; ( l=l’—l’’ )7.重复上述过程，得到不同的几组数据8.实验结束后，整理好实验器材五、实验数据记录六、实验结论。