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利用光的干涉原理测量发丝直径 郎婷 （辽宁科技大学 化学工程学院 煤化10-3班 鞍山 114051） 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 ,形成暗条纹的条件为 当k=0时，对应=0处为暗纹，第k级暗纹处空气薄膜厚度为 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 设每相邻两条暗纹间长度为，每△N条暗纹测长度为Li，△N’=40 则) 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，取8组相邻数据，根据逐差法求条纹间隔，，再根据公式，最终得出结论。 4 实验数据： 已知：,, 表1中,N1-N6是头发丝在同一位置测量的 n Li/mm 1 36.00 2 35.16 3 35.20 4 35.52 5 36.18 6 36.20 表2中，N1-N8是每隔10个条纹的与的值 n Li/mm (Li+4-Li)/mm 1 16.252 7.891 2 18.664 8.747 3 20.747 9.384 4 22.928 9.397 5 24.143 6 27.411 7 29.854 8 32.325 数据处理： = == ，K=2 5 结论： 本次实验测量的发丝直径为，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： [1]王家军，高峰.干涉测量团体的膨胀系统大学物理实验[J].2008年02期 [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] .