用干涉法测细丝直径实验结果..docxVIP

重庆工商大学大学物理实验（光学）设计性实验报告 实验题目：用干涉法测细丝直径 指导老师： 龙 涛、 唐裕霞 实验设计：林志发、刘洋青、谢成 学院：计算机科学与信息工程学院 专业： 应 用 物 理 学 班级： 13金融物理学 本次设计性实验分工姓名 学号 分工林志发 2013136139 实验设计和数据分析刘洋青 2013136119 实验设计和预习报告谢成 2013136122实验设计和现场分析 用干涉法测细丝直径一、实验名称用干涉法测细丝直径二、实验目的学会根据现有实验条件，合理设计实验方法；通过实验加深对等厚干涉原理及干涉概念的理解；学会读书显微镜的正确使用；三、实验仪器： 钠光灯，数显微镜，载玻片，盖玻片，细丝（铜丝，铁 丝，头发丝）四、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，经劈尖上、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。图1 图2明纹暗纹相邻两暗纹（或明纹）对应的空气厚度则细丝直径D为 N为干涉条纹总条纹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，测出和,就可计算出细丝（或薄片）的直径。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。再测出两块玻璃接触处到细丝处的长度L.重复测量五次，根据式计算细丝直径D平均值和不确定度。实验操作方法： 在做实验前，必须知道载玻片，盖玻片，细丝的正确放置方法，如图所示： 图3必须保证头发丝和载玻片的边垂直，且载玻片和读数显微镜的保持水平。再进行如下步骤：铜丝（最粗）最开始用铜丝实验测试工作，通过调节显微镜，寻找到显微镜视野里面的干涉花样，但是花样没有与目镜的十字叉丝平行，与十字叉丝成大概60度角。图如下：, 图4 原因分析：由于铜丝比较粗，导致空气薄膜比较厚，导致条纹和十字叉丝的夹角十分大，不利于我们测量实验数据。当我们双手挤压盖玻片的两侧，图如下所示： 图5此时明暗条纹和十字叉丝的夹角较小，但是随着双手的用力程度不同，夹角时刻在改变，如果用这个实验环境测量实验数据，有较大的实验误差，故而放弃测量铜丝的直径。2、铁丝（较粗） 与铜丝比较，在没有挤压的状况下，明暗条纹与十字叉丝的夹角有明显减小，但是仍然较大，也不能进行实验。如果挤压盖玻片的两侧，夹角明显减小，与铜丝的弊端类似，也不能用于实验数据测量。3、头发丝（最细） 头发丝在没有挤压的条件下与十字叉丝的夹角就比较小，图如下所示： 图6但是头发丝与十字叉丝仍然有较小的夹角，如果忽略会影响实验数据的精确度，于是我选择调整目镜，使十字叉丝与明暗条纹标尺平行，在进行数据测量，图如下： 图7此时保持载玻片，盖玻片，头发丝不动，便可以进行实验数据测量。五、实验注意事项干涉环两侧的序数不要数错；防止读书显微镜的回程误差；细丝和劈尖装置的放置方法；六、实验数据记录Si　Sj　Si-Sj/5D　S138.961S643.0860.8250.0240.02408S239.795S743.9060.82220.02409S340.588S844.7250.82740.02393S441.406S945.5240.82360.02404S542.282S1046.3530.81420.02432σ=0.0006640783七、实验结果头发丝的直径范围为0.02408-0.0006640786≤σ≤0.02408+0.0006640783。八、实验误差分析十字叉丝没有和明暗条纹完全平行，这样会导致读数时有较大误差， 从而影响数据的计算；头发丝和载玻片的放置存在不平行问题；转动读数显微镜的鼓轮时，十字交叉点的每次选取不是同一位置；当读数到边缘时，明暗条纹比较模糊，不利于读数，或者读数存在较大误差；载玻片上存在微小的凹凸现象，使数据存在误差。