利用光的干涉原理测量发丝直径
应用激光衍射法测量纺织品细丝直径
应用激光衍射法测量纺织品细丝直径
激光衍射法是一种常用的测量纺织品细丝直径的方法。
它利用激光光束通过细丝时发生的衍射现象，来间接测量细丝的直径。
具体实验步骤如下：
将待测细丝样品固定在一支支架上，使其与激光光束垂直交叉。
然后，打开激光器，发出一束单色、单频、平行度高的激光光束，照射在细丝上。
在细丝的另一侧，设置一个屏幕或光电二极管接收器，用来接收经过细丝的衍射光。
根据衍射光的强度分布，可以得到一组明暗相间的干涉环，也称为衍射图样。
接下来，利用显微镜或视频系统观察衍射图样，使用适当的图像分析软件，测量衍射图样中暗纹的间距或强度，进而计算出细丝的直径。
测量完成后，可以多次测量取平均值，提高测量的准确性。
激光衍射法测量纺织品细丝直径的优点是非接触性测量，对细丝的损伤很小；测量结果准确可靠。
也存在一些限制，例如细丝的直径必须小于激光波长，而且细丝必须足够均匀。
应用激光衍射法测量纺织品细丝直径
应用激光衍射法测量纺织品细丝直径
激光衍射方法是一种常用的非接触式测量纺织品细丝直径的方法。
相比传统的直径测
量方法，如显微镜测定法和拉力测定法，激光衍射法具有高精度、快速、不会对纤维产生
伤害等优点。
激光衍射法的基本原理是利用激光束的衍射现象，通过对衍射光的干涉图案进行分析，可以计算出纺织物细丝的直径大小。
在测量过程中，将纺织品细丝放置在激光束中心，激
光束通过光阑限制其大小，使其成为一个圆形的光斑，然后让激光束通过纺织品细丝，当
激光束与纺织品细丝相遇时，会产生衍射现象，衍射光会在示波器上形成一幅干涉图案。
根据衍射光干涉图案的形状和大小，可以计算出纺织品细丝的直径大小。
激光衍射法的优点是测量过程中不会对纤维产生损伤，能够测量微小的纤细丝，精度高，速度快。
对于纤细丝直径的测量在纺织品生产的各个环节中都具有重要的应用价值。
例如，在精纺过程中需要控制纤维的直径大小，以保证纱线的强度和质量；在纺织面料制
造过程中，需要测量细丝的直径大小，以便控制面料的质量；在纤维科学研究中，需要对
纤维的直径大小进行分析和比较，以探究纤维的物理化学性质。
因此，激光衍射法是一种非常重要的测量手段。
随着激光技术的不断发展，激光衍射
法将会越来越被广泛应用在纺织、化学等领域。
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
光的干涉原理在科学中应用广泛，其原理是两束光线相遇，并形成干涉图案。
利用这一原理可以测量发丝直径。
下面我们将介绍利用光的干涉原理测量发丝直径的方法。
首先，我们需要制作一个特殊的干涉装置。
这个装置包括一个红光波长的激光器，一个偏振镜和两个透镜。
将激光指向偏振镜，在透过偏振镜后，激光被分成两条光线，它们沿着不同的路径进入两个透镜。
然后，我们需要将发丝放置在两个透镜之间。
这时，两个透镜之间的距离应该跟发丝直径的大小相等。
当发丝穿过两个透镜时，它将把激光分成两个光束，这些光束将在发丝两侧形成干涉图案。
我们可以观察干涉图案来测量发丝的粗细。
如果发丝很粗，干涉图案的条纹会很宽，如果发丝很细，干涉图案的条纹会很窄。
为了更准确地测量发丝的直径，我们需要将干涉图案照到一个放大器上。
这可以通过将干涉装置接到计算机或电视屏幕上实现。
将干涉图案投影到放大器上可以更清楚地显示条纹，使我们能够更准确地测量发丝的直径。
通过以上方法，我们可以使用光的干涉原理测量发丝直径。
这种技术可以非常精确地测量微小物体的粗细，因此在科学实验和生产制造中被广泛应用。
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=0.2172mm L=45.2mm D=2λ•S L =2172.02.452103.5896-⨯•=0.061mmU 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=0.017U D =r U D ⨯=0.013⨯0.017=0.0221 最后结果为D=D ±U D =0.061±0.0221mm 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。
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。
单缝衍射的原理测量头发丝的直径
单缝衍射的原理测量头发丝的直径
单缝衍射是一种实验技术，用于测量物体的微观尺寸。
在这种技术中，通过将光线通过一个狭缝射入样品，然后观察其产生的衍射图样，可以确定物体的尺寸。
单缝衍射的原理基于光的波动性。
当光通过一个狭缝时，它会发生衍射现象，即光波从狭缝边缘弯曲向周围。
这种弯曲导致在空间中形成一系列明暗相间的条纹，被称为衍射图样。
通过观察衍射图样，可以确定物体的尺寸。
如果头发丝放置在狭缝前面，光线会被头发丝散射和衍射，从而在远离狭缝的区域产生干涉图样。
根据干涉条纹的性质，我们可以计算出头发丝的直径。
为了进行测量，我们可以使用一个光源，例如激光器，产生一束平行光线。
这束光线被狭缝限制为一束细的光线，并通过样品中的头发丝。
在接收屏幕上，我们会观察到一系列干涉条纹，这些条纹的位置和形状与头发丝的直径密切相关。
通过测量干涉条纹之间的距离和条纹的形状，我们可以使用一些数学公式或计算方法来计算头发丝的直径。
这种方法通常需要对衍射图样进行精确的测量和分析，因此可能需要使用一些图像处理软件或显微镜等设备。
总之，单缝衍射是一种通过观察光的衍射图样来测量物体尺寸的技术。
通过使用单缝衍射原理，可以测量头发丝的直径。
这
一方法的优点是非破坏性，不需要直接接触头发丝，因此适用于对微小物体进行测量。
综合设计性实验教学探讨——用等厚干涉法测量头发丝直径
物理 与工程
Ｖｏ． ８ Ｎｏ ５ ２ ０ １ １ ． ０ ８
一
２ ＋
＝ （ 是＋ １） ２
ｍｅ ｓ，ａ ｄ ｓ ｉ ｕ ａ ｅｔ ｅ ｒｉ ｔ ｒ ｓ ｎ ｅ ｐｅ ｉ ｎ ｓ ｎ ｔ ｓｐ ｐｅ ，ｔ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔｏ ｉ ａ ｎｔ ｎ ｔｍ ｌ ｔ ｈ ｉ ｎ ｅ ｅ ｔｉ ｘ ｒｍｅ ｔ ．Ｉ ｈｉ ａ ｒ ｈ ａ ｕ ｅ ｎ ｆｈａｒｄｉ—
ｍ ｅ ；ｈ ｉ ａ ｅ ｅ ｎｔ ａ ｒｄｉｍ ｔ ｒ
璃等 实验仪 器 ， 让学 生对 自己的头发 丝直径进行 测
１ 引 言 量 研 究 ， 时 对 测 量 结 果 进 行 比较 分 析 ， 出 产 生 同 找
误差的原因 ， 就成 了一个很好 的综合设计性实验． 综 合设 计性实 验是 物理 实验 中最 重 要 的实验
ｏ ｔ ｄｅ ｔ ，ｄｅ ｐ ｎ ｔ ｅ ｒｍ ａ ｔ ｒ ｆ ｔ ｘ ｒｍ ｅ ｉ ｃｐｌ ｅ ｉｈ ｔ ｏｎ ｅ ｔ ｆ ｅ ｐｅ ｉ ｆｓ ｕ ｎ ｓ ｅ ｅ ｈ ｉ ｓ ｅ ｙ ｏ ｈｅ ｅ ｐｅ ｉ ｎｔｐｒｎ ｉ ｅ， ｎｒｃ ｈｅ ｃ ｔ ｎ ｓ ｏ ｘ ｒ—
Ａｂｓｒ ｃ Ｃｏ ｔａ ｔ ｍｐｒ ｈ ｎ ｉｅ ｄｅ ｉ ｉ ｘ ｒｍｅ ｏ ｄ ｔ ａｎ ｔ ｅ ｉ ｔ ｇ ａ ｉ ｅ ａ ｐｌ ａ ｉ ｎ ａ ｉｉｙ ｅ ｅ ｓｖ ｓｇｎ ｎｇ ｅ ｐｅ ｉ ｎｔｃ ｕｌ ｒ ｉ ｈ ｎ ｅ ｒ ｔｖ ｐ ｉ ｔｏ ｂ ｌ ｃ ｔ
物理 与工程
Байду номын сангаас
Ｖｏ ． ８ Ｎｏ ５ ２ ０ １１ ． ０ ８
综 合 设 计 性 实 验 教 学 探 讨
— —
用 等 厚 干涉 法 测 量 头发 丝直 径
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XXX（XXXX 大学 XXXX 学院 XXXX 班）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：O436.10 引言干涉和衍射是光的波动性的具体表现。
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 22λ+=∆e ,形成暗条纹的条件为 图1 劈尖 图2 干涉条纹⋅⋅⋅=+=+=∆,3,2,1,0,2)12(22k k e λλ 当k=0时，对应∆=0处为暗纹，第k 级暗纹处空气薄膜厚度为⋅⋅⋅==∆,3,2,1,0,2k k λ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2d λN =设每相邻两条暗纹间长度为l ∆，每△N 条暗纹测长度为L i ，△N ’=40 则N')/L (/d 4n 1i i 4i ∆-=∑==+L L )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 1.0mm3 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。
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利用光的干涉原理测量发丝直径
XXX
（XXXX 大学 XXXX 学院 XXXX 班）
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表现。
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 2
2λ+=∆e ,形成暗条纹的条件为 图1 劈尖 图2 干涉条纹
⋅⋅⋅=+=+=∆,3,2,1,0,2)12(22k k e λ
λ 当k=0时，对应∆=0处为暗纹，第k 级暗纹处空气薄膜厚度为
⋅⋅⋅==∆,3,2,1,0,2k k λ
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
2d λ
N =
设每相邻两条暗纹间长度为l ∆，每△N 条暗纹测长度为L i ，△N ’=40 则
N')/L (/d 4
n 1i i 4i ∆-=∑==+L L )
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i l ，取8组相邻数
据，根据逐差法求条纹间隔l ∆，i i i i l l N N l l l -∆∆=-=
∆++44'
41，再根据公式L N L d ∆∆=2λ，最终得出结论。
4 实验数据：
已知：10=∆N ,40'=∆N ,.3nm 0=λU
表1中,N1-N5是头发丝在同一位置测量的
n 1 2 3 4 5 平均
Li/mm 29.164 31.160 31.120 30.188 32.032 30.733
表2中，N1-N4是每隔10个条纹的i l 与)(4i i l l -+的值 n Li/mm Li+4 ｜L i+4-L ｜/mm
1 38.11
2 29.408 8.604 2 35.965 27.272 8.633
3 33.862 25.182 8.680
4 31.638 23.071 8.567
数据处理：
ΔN=40，=0.3，λ=589.3nm
mm
Li L 733.305
1==∑ 621.8)567.8680.8633.8604.8(41)4(41441=+++=-+=-+∑=i li li li li
==0.009277mm
==0.058515mm
EdN===0.015096
d=*ΔN**40*=3.7mm
UdN= d EdN=7.1**0.015096=1.0764*10(-3)mm
dN= d ±UdN=()mm 3
107.30764.1-⨯±，K=2
5 小结：
本次实验测量的发丝直径为()mm
3
10
7.3
0764
.1-
⨯
±，K=2。
实验之初，根据自己所学知识，
设计出测定的整体方案实验测量过程，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题，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：
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[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（下册）[M].科学出版社.2002.403~404
7 英文翻译
The theory of optical interference measurement of hair diameter
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。