劈尖干涉法測細(xì)絲直徑

1、細(xì)絲直徑的測量摘要：根據(jù)等厚干涉原理，利用劈尖干涉，成功測量除了頭發(fā)絲的直徑。發(fā)絲的 直徑，我們對它的估值約為0.06mm,對于這么小的細(xì)絲的直徑，我們用卡尺或 千分尺測量，最小分度頂多也就0.01mm,這樣一來，測量的值誤差較大，利用 劈尖等厚干涉法，根據(jù)兩相鄰干涉暗紋厚度差1/2, 1的大小為0. 0005893mm。 顯然測量的結(jié)果誤差較小。關(guān)鍵詞：干涉劈尖細(xì)絲直徑引言：根據(jù)薄膜干涉原理，用兩個很平的玻璃板間產(chǎn)生一個很小的角度，就構(gòu)成 一個楔形空氣薄膜，用已知波長的單色光入射產(chǎn)生的干涉條紋，可以測量頭發(fā)絲 的直徑。1. 實驗原理當(dāng)兩片很平的玻璃疊合在一起，并在其一端墊入細(xì)絲時，兩玻璃片之

2、間就形 成一空氣薄層（空氣劈）。在單色光束垂直照射下，經(jīng)劈上、下表面反射后兩束 反射光是相干的，干涉條紋將是間隔相等且平行于二玻璃交線的明暗交替的條 紋。 = 2d + % = Ql 明紋暗紋相鄰兩暗紋（或明紋）對應(yīng)的空氣厚度S為相鄰兩暗條紋的間距，用讀書顯微鏡測量（5次測量）589.3x10 mmA為鈉光波長，入二已知入射光波長幾，測出“0和厶，就可計算出細(xì)絲（或薄片）的直徑2. 實驗方法：實驗儀器：鈉光燈讀數(shù)顯微鏡劈尖裝置1、將細(xì)絲（或薄片）夾在劈尖兩玻璃板的一端，另一端直接接觸，形成空 氣劈尖。然后置于移測顯微鏡的載物平臺上。2、開啟鈉光燈，調(diào)節(jié)半反射鏡使鈉黃光充滿整個視場。此時顯微鏡中

3、的視 場由暗變亮。調(diào)節(jié)顯微鏡LI鏡焦距及義絲方位和劈尖放置的方位。調(diào)顯微鏡物鏡焦距看清干涉 條紋，并使顯微鏡同移動方向與干涉條紋相垂直。3、用顯微鏡測讀出義絲越過條暗條紋時的距離1,可得到單位長度的條紋數(shù) M。再測出兩塊玻璃接觸處到細(xì)絲處的長度L.重復(fù)測量五次，根據(jù)式 D = Ng入計算細(xì)絲直徑D平均值和不確定度。3實驗數(shù)據(jù)處理:實驗測量數(shù)據(jù)單位（mm）S110. 505S611. 3300. 165S210. 674S711. 5090. 167S310. 837S811. 6820. 169S411. 006S911.8420. 167S511. 176S1012. 0180. 168L二

4、42. 36mm_1S =-(0.167 + 0.167 + 0.169 + 0.169+0.167 + 0.168)= 0.167 mm)= - = = 7.474x102S 20.167U L =0.01mnUH3=2.78x/?(/?-!)f (Si-0.167)旦一7r=2.78 X 0.0212 = 5.896X 102 5(5-1)+ O.353? =0.353Ui)=DUr= 7.474 x IO- x 0.353 = 2.638 x 10”最后的結(jié)果為：D = DUd= 7.474 X10-2 2.638 x IO3 nun/r =-xlOO%= 2 636x10 , =3.5

5、26%D7.474 x IO2結(jié)束語:經(jīng)上網(wǎng)查證，人頭發(fā)絲一般是0. 05-0. 07mm之間，與實驗數(shù)據(jù)相差不大，說 明本次試驗比較成功。實驗中可能會存在誤差，測量誤差，讀數(shù)誤差。偶然誤差 等等。排除這些誤差，實驗相對會可以精確。4. 結(jié)論：根據(jù)薄膜干涉原理，利用劈尖干涉可以測量細(xì)絲的直徑。而且精確度較高， 一般可以用來測量毫米級別以下的細(xì)絲直徑。本次試驗設(shè)計比較簡易，存在較大誤差。應(yīng)該多測量兒次減小誤差，而且頭 發(fā)絲各部分直徑不同，最好能測量多個位置。個人自己的頭發(fā)也有差異，所以實 驗太過簡單，沒有深入研究。做這個實驗最大的心得體會就是一定要細(xì)心加耐心，第一次把頭發(fā)絲夾在劈 尖上放到顯微鏡上觀察時，找不到干涉條文，經(jīng)過多番調(diào)整顯微鏡和劈尖后才看 到干涉條紋，觀察多次后，眼睛卻開始難受。做這個實驗一定要按步驟,每一步 都要仔細(xì)，哪一步出錯就會使得實驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大的誤差，所以一定要細(xì)心。光 學(xué)實驗對眼睛要求很高，要一直盯著顯微鏡看，很快就會有累的感覺，所以一定 要很有耐心。根據(jù)薄膜干涉的道理，劈尖干涉也可以測定平面的平直度.測定的精度 很高，甚至兒分之一波長那么小的隆起或下陷都可以從條紋的彎曲上檢測 出來。說明此實