细丝直径的测量铁丝直径复习课程

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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。

干涉法测量金属细丝直径

干涉法测量金属细丝直径作者：刘莹来源：《中小学实验与装备》 2014年第2期长春工程学院理学院（130012）刘莹1实验原理如图1所示，两块平板玻璃叠放，其间夹入薄片或细丝状物体的时候，玻璃之间就形成一空气劈尖。

在单色平行光垂直照射下，玻璃上出现明暗相间、间距相等的平行于玻璃棱边的干涉条纹。

根据波动光学理论，空气劈尖上、下表面反射光是相干光。

如若在劈尖内空气层厚度为e 处，其两相干光的光程差为：在实验室中采用钠光灯照射劈尖，其波长λ=589.3×10－9 m。

由上式可知，只要利用游标卡尺或读数显微镜测得金属丝所在位置到劈尖棱边的距离L以及条纹间距Δl，即可获得金属丝直径e的数值。

此外，④式中的L/Δl，即是视场中所观察到从劈尖棱边至金属丝之间干涉暗纹的数目，用K表示，则上式可以表示为：可见只要利用读数显微镜读得K值，同样可以获得金属丝直径e的数值。

2实验数据处理与实验结果2.1实验方法之一于是，金属细丝直径的测量结果表示为:e=(3.89±0.02)×10－5m2.3注意事项一是使用测微显微镜测量时，为避免产生回程误差，测微刻度轮应沿同一方向旋转，不可中途反向；二是在测量数据之前需调整细丝的位置，以使条纹间距适当。

金属细丝的位置距离劈尖棱边如果太近，会因为干涉条纹过密而分辨不清；如果太远，会因为干涉条纹过于稀疏，造成条纹数目过少而增大测量的不确定度。

3体会借助游标卡尺、千分尺等工具测物体直径。

虽然操作简单、效果直观，但精度较低。

本实验运用光学等厚干涉理论进行测量，结果的精度较高。

同时结合光学原理的运用，将普通的长度测量这类基础性实验上升为综合性、设计性的实验项目，对于激发学生的实验兴趣，培养他们创造的能力十分有益。

收稿日期：2014-03-03。

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。

等厚干涉法长度计量补充讲义

等厚干涉法长度计量补充讲义（测量细丝直径）【实验目的】1．观察和研究等厚干涉现象及其特点。

2．掌握用干涉法测量细丝直径的方法。

【实验原理】1．劈尖测薄片厚度（或细丝直径）将两块光学平板玻璃叠在一起，在一端插入一薄片（或细丝），则在两平板玻璃之间形成一空气劈尖。

当用单色光垂直照射时，在劈尖上、下两表面反射的两束光发生干涉，形成明暗相间的、与玻璃板交线平行的等间隔干涉条纹，如图（4-10-2）所示。

由于相邻两暗纹对应的高度差为2λe =∆，显然，第k 级暗纹对应的两束光的光程差满足(4-10-3)式，相对应的空气层厚度为2λke k = （4-10-10)若垂直条纹方向上单位长度内的暗条纹数为n ，玻璃板交线到薄片棱处的长度为L ，则薄片的厚度为2λnL=d (4-10-11)【实验仪器】读数显微镜，钠光灯，牛顿环，劈尖等【实验内容与要求】1. 测量细丝直径(1)将被测细丝夹在两块平板玻璃的一端，另一端直接接触（注意：细丝的棱边要和玻璃板交线平行），形成劈尖，然后置于显微镜的载物台上。

(2)调节显微镜和钠光灯位置，能看清十字叉丝、干涉条纹、玻璃板交线和薄片棱边。

(3)测出单位长度上的暗纹数n （最少要数50条），再测出玻璃板交线到细丝的长度L 。

(4)重复步骤(2)、(3)，各测三次，将数据填入自拟表格中。

计算细丝的直径。

2. 观察牛顿环的干涉图样(1) 调整牛顿环仪的三个调节螺丝，把自然光照射下的干涉图样移到牛顿环仪的中心附近。

注意调节螺丝不能太紧以免中心暗斑太大甚至损坏牛顿环仪。

把牛顿环仪置于显微镜的正下方，点亮钠光灯,调节读数显微镜上45︒角半反射镜的角度，直至从目镜中能看到明亮的均匀光照。

(2) 调节读数显微镜的目镜，使十字叉丝清晰，自下而上调节物镜直至观察到清晰的干涉图样。

移动牛顿环仪，使中心暗斑(或亮斑)位于视域中心，调节目镜系统，使叉丝横丝与图4-10-2 下玻璃片干涉条纹上玻璃片薄片读数显微镜的标尺平行，消除视差，并观测待测的各环左右是否都在读数显微镜的读数范围之内。

狭缝缝宽和细丝直径的测量

狭缝缝宽和细丝直径的测量编号：课程设II （论文）计说明书题目：狭缝缝宽和细丝直径测量院（系）：电子工程与自动化学院专业：学生姓名：学号：指导教师：职称：30217 张副教授2019年 1 月20日摘要本课题主要目的是狭缝缝宽和细丝直径的测量。

微小物体的测量在生产和科研中有很重要的作用，光学衍射法测量微小物体的直径是一种非破坏性，精度高的方法。

利用光的单缝衍射效应：光传播过程中遇到障碍物时，当障碍物（小孔、狭缝、毛发、细丝等）的线度与光的波长相差不多时，所发生的偏离直线传播的现象。

即光可绕过障碍物，传播到障碍物的几何阴影区域中，并在障碍物后的CCD 相机上捕捉到光强不均匀分布的图样，这样的图样为衍射图样。

另外根据巴比涅原理，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π/2，所以也可用丝线代替单缝进行衍射。

把CCD 相机采集到的衍射图样用MATLAB 进行图像处理，即可计算出衍射图样暗纹或亮纹之间的间距。

关键词：单缝衍射；衍射图样；巴比涅原理AbstractThe main purpose of this study is to measure the slit width and the diameter of the filament. The measurement of small objects is very importantin the production and scientific research. The optical diffraction method is a non-destructive method to measure the diameter of micro objects.The light of the single seam diffraction effects: light propagation encountered obstacles when obstacle pin hole and slit, hair, filaments, etc.) and the linear dimension of the light wave looks almost, the deviation travels in straight lines. The light can bypass the obstacles, spread to the area ofthe geometric shadow of obstacles, and in the obstacle after the CCD camera to capture the light intensity distribution of the pattern, so that the patternfor the diffraction pattern. Also according to Babinet's principle, two complementary screen alone produces a diffraction field of complex amplitude is equal to no screen the complex amplitude, for single slit Fraunhofer diffraction, in addition to the point light source in a plane like beyond the point of U=0, that point as two complementary screen produced by diffraction pattern, its shape and intensity are exactly the same, only phase difference PI, so also available thread instead of single slit diffraction. CCD camera to collect the diffraction pattern with MATLAB for image processing, you can calculate the distance between the diffraction pattern of dark lines or bright lines.Key words：Single slit diffraction；Diffraction pattern；Babinet principle目录引言 ........................................................................... ......................................................... 3 1. 任务与要求 ........................................................................... .......................................... 3 2. 方案论证 ........................................................................... . (3)2.1 狭缝测量方案论证及选择 ........................................................................... ...... 3 2.2 细丝直径测量方案选择 ........................................................................... .......... 5 3. 实验测量光路的搭建及测量 ........................................................................... .. (6)3.1细丝直径测量 ........................................................................... ........................... 6 3.2 细丝直径测量方法 ........................................................................... .................. 6 3.3 狭缝缝宽测量装置 ........................................................................... ................. 7 4. 实验数据处理 ........................................................................... .. (8)4.1 CCD标定 . ......................................................................... ................................... 8 4.2 实验数据处理 ........................................................................... .......................... 8 5. 误差分析 ........................................................................... .. (12)5.1 测量距离的误差 ........................................................................... .................... 12 5.2 CCD相机存在的误差 ........................................................................... ............ 12 5.3图像处理的误差 ........................................................................... .................... 13 6. 结论 ........................................................................... .................................................... 13 谢辞 ........................................................................... ................................................... 14 参考文献 ........................................................................... ............................................... 15 附录 ........................................................................... ................... 错误！未定义书签。

实验四巴俾特原理及细丝直径测量

实验四巴俾特原理及细丝直径测量一、实验目的1. 了解巴俾特（Babinet ）原理2. 利用互补测定法测量细丝直径二、实验原理上几个实验讨论了圆孔、单缝的衍射现象和测量方法，下面介绍，如果在光路中的障碍物改换为圆盘、细丝（窄带）的衍射图样和测量方法，通常根据巴俾特（Babinet ）原理的激光衍射互补测定法，可以使问题的处理大大的简化。

若两个衍射屏1∑和2∑中，一个屏的开孔部分正好与另一个屏的不透明部分对应，反之亦然，这样一对衍射屏称为互补屏。

如图所示。

设1()E P 和2()E P 分别表示1∑和2∑单独放在光源和观察屏之间时，观察屏P 点的光场复振幅，0()E P 表示无衍射屏时P 点的光场复振幅。

根据惠更斯-菲涅尔原理，1()E P 和2()E P 可表示成对1∑和2∑开孔部分的积分。

而两个屏的开孔部分加起来就相当于屏不存在，因此012()()()E P E P E P =+ 该式说明，两个互补屏在衍射场中某点单独产生的光场复振幅之和等于无衍射屏情况下，光波自由传播时在该点产生的光场复振幅，这就是巴俾特（Babinet ）原理，因为光波自由传播时，光场复振幅容易计算，所以利用巴俾特（Babinet ）原理可以方便的由一种衍射屏的衍射光场，求出其互补衍射屏产生的衍射光场。

由巴俾特（Babinet ）原理可以得到如下两个理论：1、若1()0E P = ，则02()()0E P E P == 因此，放置一个屏时，相当于光场为零的那些点，在换上它的互补屏时，光场与没有屏时一样；2、若0()0E P = ，则12()()E P E P =- 这就意味着在0()0E P = 的那些点，1()E P 和2()E P 的相位差为π，而光强度211()()I P E P = 和222()()I P E P = 相等，这就是说，两个互补屏不存在时光场为零的那些点，互补屏产生完全相同的光强度分布。

利用巴俾特（Babinet ）原理很容易由圆孔、单缝的夫朗和费衍射特性得到圆盘、窄带的夫接收屏 E 2E 1E 0E 0 =E 1+E 2=0巴俾特原理朗和费衍射图样，利用这个互补原理，就可以测定各种细丝和窄带的尺寸。

细丝直径的测量原理

细丝直径的测量原理
细丝直径的测量原理可以通过以下几种方法实现：
1. 显微镜法：将细丝放置在显微镜下，通过目测或使用显微镜的刻度尺来测量细丝在视野中的长度。

然后，通过使用细丝的长度与显微镜的放大倍数之间的关系，可以计算出细丝的直径。

2. 光学扫描法：使用激光或光纤光源照射细丝，并将细丝放置在光学扫描仪或显微镜下。

通过测量光线在细丝上的散射或透射情况，可以计算出细丝的直径。

这种方法通常需要使用特殊的光学设备。

3. 拉丝法：将细丝拉伸到一定长度，然后通过测量拉伸前后细丝的长度和直径的变化，可以计算出细丝的直径。

这种方法通常适用于较长的细丝。

4. 电阻法：将细丝用作电阻丝，并通过测量细丝上的电阻值来计算出细丝的直径。

根据细丝的材料和电阻特性，可以使用不同的电阻测量方法。

这些方法中的选择取决于细丝的性质、尺寸和测量要求。

在实际应用中，还可以结合多种方法来提高测量的准确性和可靠性。

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细丝直径的测量铁丝
直径
细丝直径的测量铁丝直径
【实验目的】
(1)通过实验加深对等厚干涉原理及干涉概念的理解 (2)学习用等厚干涉测量铁丝直径的方法 (3)学会读书显微镜的正确使用【仪器用具】
钠光灯读数显微镜劈尖装置【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。

λλk d =+=∆22明纹()2
1222λ
λ+=+=∆k d 暗纹
相邻两暗纹（或明纹）对应的空气厚度
λλ
k d k =+
2
2()12
21+=+
+k d k λ
21λ
=
-+k k d d
则细丝直径D 为
L 为劈尖的长度用游标卡尺测，S 为相邻两暗条纹的间距，用读书显微镜测量（5次测量）
Λ 为钠光波长，λ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 。

【实验内容】
（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.重复测量五次，根据式
)2/(0λL N D =计算细丝直径D 平均值和不确定度。

【数据记录】
实验测量数据
单位（
mm ）
【注意事项】
(1)干涉环两侧的序数不要数错 (2)防止读书显微镜的回程误差
5
j
i S S
S1 S6 S2 S7
S3 S8
S4 S9
S5
S10。