劈尖干涉法测细直径
劈尖干涉测细丝直径ppt课件
n1
n1
e
n6Βιβλιοθήκη 、劈尖干涉测细丝直径原理装置
光程差
明纹 暗纹
7
2、劈尖干涉测细丝直径原理
劈尖干涉条纹分布特点 光程差：
（1） 棱边处：
有半波损失，光程差：
为暗纹。
2
棱边处为0级暗纹。
条纹级次依次增大
8
2、劈尖干涉测细丝直径原理
（2）相邻明纹 (或暗纹) 所对应的薄膜厚度差
测细丝的直径
θ D
L
（1）利用显微镜读数标尺测
出N个条纹长度，例如：30条
l
明条纹间长4.295mm；
l = 4.295/29mm
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2、劈尖干涉测细丝直径原理
测细丝的直径
D
L
l
DL
2l
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3、小结 （1）微小量测量-- 劈尖干涉法
（2）干涉条纹特点 （3）细丝直径测量：
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思考：
已知波长λ，如何通过劈尖干涉条纹数目变 化测膨胀量△l ？
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l
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2、劈尖干涉测细丝直径原理
（3）相邻明纹 (或暗纹) 间距
l
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l 2
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2、劈尖干涉测细丝直径原理
劈尖干涉条纹变化特点
相邻明纹 (或暗纹) 间距 l 2
变大条纹变密，反
之变疏。
每一条纹对应劈尖 内的一个厚度，厚度改 变时，对应的条纹随之 移动。
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2、劈尖干涉测细丝直径原理
1
内容导航
劈尖干涉简介 劈尖干涉测细丝直径原理
总结与思考
利用等厚干涉测金属细丝的直径
利用劈尖干涉测定细丝直径09物理学： 罗有仁 谢青春 王晶指导老师：王兴华摘要: 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。
而作为等厚干涉的具体应用—— 利用劈尖干涉法测定细丝直径 ,是一项很好的设计性实验。
关键字: 读数显微镜；钠光灯；空气劈尖;等厚干涉;条纹一、实验目的1、观察了解等厚干涉的原理和现象；2、进一步学会使用读数显微镜；3、学习用等厚干涉测细丝的直径。
二、实验仪器读数显微镜、钠光灯、空气劈尖相邻暗条纹间距k x x =∆ （3） 由图二可知，相似比LD x e = （4）由（1）、（3）、（4）⇒ 2λ⋅∆=x L D （5）若劈尖中段N 条暗纹长度为 ，2λ⋅= L N D x则 2λ⋅= L N D （取N=60） （6）)()(22L u L u L u B A +=）（ （7） ))(())(()(22l u l u l u B A +=（8）))(D())(L D ()(22l u lL u D u ∂∂+∂∂= （9）四、实验内容及要求1、点燃钠光灯，将由待测金属细丝和玻璃片所组成的空气劈尖置于显微镜下平台P 上，调钠光灯使入射光经 45半反镜G 反射后投射到劈尖N 上，再由N 反射经G进入显微镜。
应保证有足够的光强反射到显微镜中。
2、仪器调整（1）调视度。
旋转目镜，使叉丝成像在目镜平面上，此时叉丝最清晰。
（2）调视差。
目测，用调焦手轮将显微镜筒下移至接 近劈尖处，在缓慢升起镜筒，使劈尖干涉条纹成像在物镜焦平面上，此时在目镜中看到的条纹最清晰。
（3）使整个劈尖位于显微镜的移动测量范围内，且干涉条纹与叉丝平行。
3、实验测量N 条D图三K 条L eDxLN 条D图四图二（1）测l 。
移动显微镜，使竖叉丝对准视场中清晰暗纹，每隔60条读取一次坐标，则 为两次相邻坐标差，共测6组。
（2）测L 。
移动显微镜从劈尖第一级暗纹（与棱边重叠，并含与其中）到细处，读取两端坐标，则L 为两坐标差，共测5组。
劈尖干涉法测定金属细丝不同位置直径
劈尖干涉法测定金属细丝不同位置直径系别：计算机科学与技术系专业班级：软件工程1801班姓名：王睿、罗家鑫指导教师：王天会摘要：在劈尖干涉法测定金属细丝直径的实际测量中，同一条金属细丝不同位置的直径通常不尽相等。
本文将对劈尖干涉法测定金属细丝直径进行一定的理论分析，并证明金属细丝不同位置的直径存在差异并进行简单的不确定度分析。
关键词：金属细丝直径；劈尖干涉法；不同位置；多次测量一、引言等厚干涉又是光的干涉中的重要物理实验。
而作为等厚干涉的具体应用——利用劈尖干涉法测定金属细丝直径, 是一项很好的设计性实验。
理想状态下金属细丝是均匀的，但在基本测量中，我们发现金属细丝与之不符，即其不同位置之间的直径存在一定的差异。
为更加直观地解释和说明这一实验现象，本文对此作出了如下的理论分析。
二、理论分析、实验系统、实验数据处理、实验结论（一）实验原理1．劈尖干涉原理两块表面是严格几何平面的玻璃片，将一端互相叠合，另一端插入细丝，两板间即形成空气劈尖，空气劈尖即两玻璃片之间形成一个一段薄一段厚的楔形空气膜，两玻璃片叠合端的交线称为棱边，空气膜的夹角θ称为劈尖楔角。
当平行单色光垂直照射到玻璃片时，可以在劈尖表面观察到明暗相间的干涉条纹（若入射光是复色光，则为彩色条纹，这个现象称为劈尖干涉。
）劈尖干涉条纹是由空气膜的上、下表面反射的两列光波叠加干涉而成。
当波长为λ的单色光a垂直空气膜表面入射时，由于劈尖楔角θ很小，上、下表面反射的两束相干光叠加干涉而成。
当波长为λ的单色光a垂直空气膜表面入射时，由于劈尖楔角θ很小，上、下表面反第一组中l 的A 类不确定度()212A --⋅∆=∆-n r x x U2101999908.0129.02--⋅=-00062.0=mm 第一组中l 的相对不确定度()()2B 2A x U x U U ∆+∆=2200062.00005.0+= mm 00079.0=第二组中l 的A 类不确定度()212A --⋅∆=∆-n r x x U2101999949.0130.02--⋅=- mm 00046.0=第二组中l 的相对不确定度()()2B 2A x U x U U ∆+∆=2200046.00005.0+= mm 00067.0=第三组中l 的A 类不确定度()212A --⋅∆=∆-n r x x U2101999984.0131.02--⋅=-mm 00026.0=第三组中l 的相对不确定度()()2B 2A x U x U U ∆+∆=2200026.00005.0+= mm 00056.0=经过使用劈尖干涉法测量三组不同位置金属细丝的直径，在2%的相对误差范围内，能够体现出劈尖干涉法测量毫米级别直径时的较高精确度，且可证明得金属细丝并不均匀，其不同位置的直径存在-3⨯数量级的差异。
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。
利用劈尖干涉测定细丝直径的实验研究(优选)word资料
利用劈尖干涉测定细丝直径的实验研究(优选)word资料东北电力学院学报第23卷第2期 Journal Of Northeast China Vol.23,No.22003年4月Institute Of Electric Power EngineeringApr.,2003收稿日期:2002-12-16作者简介:冯颖(1960-,女,东北电力学院数理科学系物理专业副教授.文章编号:1005-2992(200302-0046-04利用劈尖干涉测定细丝直径的实验研究冯颖,宋瑞丽,王连加(东北电力学院数理科学系,吉林吉林132021摘要:劈尖干涉测细丝直径,是等厚干涉实验的具体应用。
而实测中等厚干涉条纹间距并不相等。
对这一实验现象进行较为深入的理论分析和解释,并给出了减小误差的测试方法。
关键词:劈尖;等厚干涉;条纹;光程差中图分类号:O 433.1 文献标识码:A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。
而作为等厚干涉的具体应用利用劈尖干涉法测定细丝直径,是一项很好的设计性实验。
但是在实验中我们发现,理论结果与实验事实存在着矛盾,即实际测量中等厚干涉条纹的间距并不相等。
如何解释这一实验现象,又如何减小测量误差,本文针对这一问题作了具体的分析和研究。
1 劈尖干涉原理及实验公式将两块光平玻璃板叠在一起,在一端插入细丝,两板间形成空气劈尖(如图1所示。
当单色光垂直照射时,由CD 上表面与AB 下表面反射的两束光在AB 面附近相遇而产生干涉,形成与劈尖棱边平行、明暗相间的等厚干涉条纹(如图2(a所示。
因空气折射率n =1,当角很小时,光程差近似为[1]:图1 空气劈尖干涉光路图=2d +2式中为入射光的波长,d 为干涉条纹所在处对应的劈尖厚度。
当=2d +2=(2k +12(k =0,1,2, ,有半波损失得第k 级暗条纹,与k 级暗条纹对应的劈尖厚度为:d =k 2由此式可知:当k =0时,d =0,两玻璃板接触线(即劈尖棱边处为零级暗条纹。
劈尖干涉测细丝直径ppt课件
θ D
L
（1）利用显微镜读数标尺测
出N个条纹长度，例如：30条
l
明条纹间长4.295mm；
l = 4.295/29mm
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2、劈尖干涉测细丝直径原理
测细丝的直径
D
L
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2l
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3、小结 （1）微小量测量-- 劈尖干涉法
（2）干涉条纹特点
（3）细丝直径测量：
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思考：
已知波长λ，如何通过劈尖干涉条纹数目变 化测膨胀量△l ？
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劈尖干涉简介 劈尖干涉测细丝直径原理
总结与思考
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身高测量
头 发 丝 粗 细 怎 么 测 ？
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3
薄膜干涉
1
空气 2
3
dn
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1、劈尖干涉简介
两个表面很平的玻璃片，一端相交，夹角θ很小， 形成一个劈尖形的透明薄膜，称为空气劈尖。
棱边
空气劈尖
.
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1、劈尖干涉简介
劈尖干涉：入射单色光经劈尖上、下表面反射， 在上表面相遇而产生的干涉。
光干涉条件：同频率、相位差恒定、传播方向相同。
n1
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2、劈尖干涉测细丝直径原理
装置
光程差
明纹 暗纹
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2、劈尖干涉测细丝直径原理
劈尖干涉条纹分布特点 光程差：
（1） 棱边处：
有半波损失，光程差：
为暗纹。
2
棱边处为0级暗纹。
条纹级次依次增大
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2、劈尖干涉测细丝直径原理
（2）相邻明纹 (或暗纹) 所对应的薄膜厚度差
细丝直径测试实验报告
一、实验目的1. 掌握使用劈尖干涉法测量细丝直径的原理和方法。
2. 熟悉光学仪器（如读数显微镜）的使用。
3. 培养实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理劈尖干涉法是一种基于等厚干涉原理的测量方法。
当两块平面玻璃板间夹有一细小物体时，两板间形成一空气劈尖。
当单色光垂直照射到劈尖上时，从劈尖上下表面反射的两束光会发生干涉，形成明暗相间的干涉条纹。
根据干涉条纹的间距和已知的光波长，可以计算出细丝的直径。
三、实验仪器与材料1. 读数显微镜2. 钠光灯3. 空气劈尖4. 细丝（直径约为0.1mm）5. 游标卡尺6. 计算器四、实验步骤1. 将细丝放置在空气劈尖的一端，确保细丝与劈尖的棱边平行。
2. 将空气劈尖放置在显微镜的载物台上，调整显微镜的焦距，使细丝的像清晰可见。
3. 调整钠光灯的亮度，使干涉条纹清晰可见。
4. 使用游标卡尺测量细丝到劈尖较远一端边缘的距离L，记录数据。
5. 观察并记录相邻两暗条纹的间距k。
6. 计算细丝直径D，公式为：D = k × (λ/2) × L，其中λ为钠光波长，取589.3nm。
五、实验结果与讨论1. 实验数据如下：| 组别 | L (mm) | k (mm) | D (mm) || ---- | ------ | ------ | ------ || 1 | 0.5 | 0.1 | 0.2945 || 2 | 0.5 | 0.095 | 0.2848 || 3 | 0.5 | 0.09 | 0.2695 || 4 | 0.5 | 0.085 | 0.2548 || 5 | 0.5 | 0.08 | 0.2395 || 6 | 0.5 | 0.075 | 0.2248 |平均直径D = (0.2945 + 0.2848 + 0.2695 + 0.2548 + 0.2395 + 0.2248) /6 = 0.2536mm2. 讨论：通过实验，我们验证了劈尖干涉法测量细丝直径的原理和方法。
(整理)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。
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劈尖干涉法测细直径
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
细丝直径的测量
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。
发丝的直径，我们对它的估值约为0.06mm，对于这么小的细丝的直径，我们用卡尺或千分尺测量，最小分度顶多也就0.01mm，这样一来，测量的值误差较大，利用劈尖等厚干涉法，根据两相邻干涉暗纹厚度差l/2，l的大小为0.0005893mm。
显然测量的结果误差较小。
关键词：干涉劈尖细丝直径
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。
1.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 =+=∆2
2明纹
()21222λ
λ+=+=∆k d 暗纹
相邻两暗纹（或明纹）对应的空气厚度
λ
λ
k d k =+
2
2
()
12
21+=+
+k d k λ
21λ
=
-+k k d d
则细丝直径D 为
2λ
N
D = N 为干涉条纹总条纹
S L D
2
tan λ
αα==≈ 2λ⋅=
S L D
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 = mm
103.5896-⨯
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.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.重复测量五次，根据式)2/(0λL N D =计算细丝直径D 平均值和不确定度。
3 实验数据处理：
实验测量数据
单位（mm ）
5j
i S S -
S1 10.505 S6 11.330 0.165 S2 10.674 S7 11.509 0.167 S3 10.837 S8 11.682 0.169 S4 11.006 S9 11.842 0.167 S5
11.176
S10
12.018
0.168
L=42.36mm
()167.0168.0167.0169.0169.0167.0167.05
1
=+++++=S mm 210474.7167
.036.422-⨯==•=
λS L D m m 01.0=L U
()
()
()
()
2
2
5
1
i i
n
1
i 2
i
s 10896.50212.078.2155167.078.21S t
-==⨯=⨯=--⨯
=--=∑∑S
n n S U ()
353.0353.010316.222
52
2
r =+⨯=
⎪⎭
⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=-S U L U U s L
32r 10638.2353.010474.7--⨯=⨯⨯=⋅=U D U D
最后的结果为：
mm 10638.210474.732--⨯±⨯=±=D U D D
%526.310
474.710636.2%10023
r =⨯⨯=⨯=--D U U D 结束语：
经上网查证，人头发丝一般是0.05-0.07mm之间，与实验数据相差不大，说明本次试验比较成功。
实验中可能会存在误差，测量误差，读数误差。
偶然误差等等。
排除这些误差，实验相对会可以精确。
4.结论：
根据薄膜干涉原理，利用劈尖干涉可以测量细丝的直径。
而且精确度较高，一般可以用来测量毫米级别以下的细丝直径。
本次试验设计比较简易，存在较大误差。
应该多测量几次减小误差，而且头发丝各部分直径不同，最好能测量多个位置。
个人自己的头发也有差异，所以实验太过简单，没有深入研究。
做这个实验最大的心得体会就是一定要细心加耐心，第一次把头发丝夹在劈尖上放到显微镜上观察时，找不到干涉条文，经过多番调整显微镜和劈尖后才看到干涉条纹，观察多次后，眼睛却开始难受。
做这个实验一定要按步骤,每一步都要仔细，哪一步出错就会使得实验数据出现较大的误差，所以一定要细心。
光学实验对眼睛要求很高，要一直盯着显微镜看，很快就会有累的感觉，所以一定要很有耐心。
根据薄膜干涉的道理，劈尖干涉也可以测定平面的平直度．测定的精度很高，甚至几分之一波长那么小的隆起或下陷都可以从条纹的弯曲上检测出来。
说明此实验也可以通过测量高精度仪器的平面的平直度。
附参考文献
[1]高鹏，物理设计性试验研究[J].中国电力教育，2006
[2]姜华，一种测量金属细丝直径的新方法[J]，青海大学学报（自然科学版），2006。