文档介绍：线胀系数测定实验报告
金属线胀系数的测量
一、实验目的
学****利用光杠杆法测量金属杆的线胀系数
二、实验仪器
控温式固体线胀系数测定仪（型号GXC-S）光杠杆尺读望远镜卷尺游标卡尺
三、实验原理
1）当温度升高时，一般固体中原子的热运动随固体温度的升高而加剧，把这种由于温度升高而引起固体中原子间平均距离增大，进而引起固体体积增大的现象称为固体的热膨胀。固体的热膨胀又可分为体膨胀和线膨胀，本实验主要研究线膨胀。
设Lt表示温度t时物体的长度，dL表示温度变化dt时物体长度的变化，定义
…………………………………………（1）
为物体在温度时的线胀系数，其物理意义是固体的温度每升高1oC时的相对升长量。它不仅与物体的材料有关，还与温度有关。但是除了在物体熔点附近有很大的突变外，在其他温度范围内变化不大。因此，在远离固体熔点，而且温度变化范围不大时，可以引进一个平均线胀系数的概念，即
……………………………………….（2）
式中和分别为物体在温度和时的长度，是一个很小的量。当温度变化较大时，精密的测量表明和有关，经验公式为
a+b+c2+………………………………………..（3）
式中a、b、c、……是常量。一般固体材料的值很小，所以也很小，因此本实验成功的关键之一就是测准的问题，我们采用光杠杆法测量。
图1
在距光杠杆前约1—2米处放置望远镜R及标尺N。调节好望远镜后，可通过望远镜看到光杠杆的镜面内标尺的象。设望远镜中水平叉丝（或叉丝交点）对准标尺上的刻度为N0,如图1,当金属杆受热膨胀而伸长△L时，光杠杆后足随金属杆C向上移动。这时光杠杆的两个前足固定，于是平面镜绕前两足的水平轴线而转动θ角（实线为光杠杆原来的位置，虚线为转动后的位置），如图1所示。由图中可知：
………………………………（4）
式中H为光杠杆后足到前两足连线的距离。
而这时望远镜中所看到的标尺象的刻度为，可以证明<。
这就是利用光杠杆将θ角放大一倍。由图3—4可知：
…………………………（5）
由于变化很小，因此及亦很小，由（4）、（5）有：
，
可得：
即……………………………（6）
可见，当H及D一定时，测得就可求得。由（4）式可知，，即比放大了倍，这就是利用光杠杆法进行微小长度变化测量的原理。
将（6）式代入（2）式，可得
=……………………………………（7）
式中可以认为是一个常数，因此，当温度改变时，测出对应的望远镜中标尺读数的差值，就可用（5）式求得线胀系数。
四、实验内容
；然后将金属杆插回套筒中，杆的下端要和基座紧密相连，上端露出筒外。
，其后足尖放在金属杆顶端的金属套上，光杠杆的镜面在铅直方向。~（尺在铅直方向）。调节镜尺组让望远镜与直尺相对镜面成对称关系，调节望远镜的目镜使叉丝清晰，如图2，再调节望远镜使直尺的象进入望远镜中，如图3。
读出叉丝横线（或交点）在直尺上的位置，如图3读数为0。
图2图3
,按下预置开关，进入预置状态，轻触调节开关，调节预置温度，调节完毕后，按预置开关，退出预置状态，进入工作状态。
，若亮了则正常，由于温度