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/2

2也可用三角形相似原理如图（3-17-3）

D／d=L／l

D=（L／l）×d

d=n×λ/2

取n=10（即间隔10个暗条纹）d=10×λ/2=5λ所以D=（L／l）×5λ

3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0.5mm，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0.5mm，因此旋转每个小分度，相当于测微螺杆前进或后退这0.5/50=0.01mm。可见，可动刻度每一小分度表示0.01mm，所以以螺旋测微器可准确到0.01mm。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。这个距离的整毫米数由固定刻度上读出，小数部分则由可动刻度读出。

三、实验器材

读数显微镜，劈尖，螺旋测微器，2-3根头发丝，2-3根金属丝

四、实验步骤

一．劈尖干涉法（光学方法）

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

二．用螺旋测微器测量细丝直径

1.用螺旋测微器测量细丝直径

2.记录数据

六、实验用到的数据

D=（L／l）×5λ

钠灯波长λ=589.3nm

七、注意事项

使用螺旋测微器应注意以下几点：①测量时，在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用旋钮，而改用微调旋钮，避免产生过大的压力，既可使测量结果精确，又能保护螺旋测微器。②在读数时，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出。③读数时，千分位有一位估读数字，不能随便扔掉，即使固定刻度的零点正好与可动刻度的某一刻度线对齐，千分位上也应读取为“0”。