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实验项目:劈尖干涉测量头发丝直径 系别:物理与电子科学系
班级:2010级物理学本科班
实验人员:
王 琴 学号:201003024055 杨孝春 学号:201003024054 张 军 学号:201003024053 郑进林 学号:201003024052
韩 毅 学号:201003024051
指导老师:包剑惠
完成时间:2012、5、22
劈尖干涉测量头发丝直径 一、实验目的
1、观察劈尖干涉图样,进一步理解等厚干涉。
2、学会利用薄膜干涉测量微小长度的方法。
二、实验仪器及用具
移测显微镜、钠灯、载玻片、燕尾夹、头发丝
三、实验原理
将两片很平的玻璃叠放在一起,一端用细丝将其隔开,两玻璃片之间就形成一个空气薄层。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。
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
,,
,,,,22m1h(), 22
(其中h为空气薄膜厚度,k=1,2,3…) 时,干涉条纹为暗纹与 m 级暗条纹对应的薄膜厚度为:
,
hm,m
2
两相邻暗条纹所对应的空气膜厚度差为:
,
h-h,m+1m-1
2
如果有两玻璃板交线处到细丝处的劈尖面上共有N条干涉条纹,则细丝的直径D为:
D,N(,/2)
由于N数目很大,实验测量不方便,为了避免数错,在实验可
Lx测出某长度内的干涉条纹间隔数(x=10) ,则可测出单位长x
x
n,度的条纹数,测出两玻璃交线处至细丝的距离L,则
xL
NL,n
x
D,L(,/2)
xL
,Lx 已知入射光波长,只需测出和,就可计算出头发丝x
D的直径。
四、实验内容
1、将细丝夹在劈尖两玻璃板的一端,另一端用燕尾夹夹住,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互垂直。
Lx3、用显微镜测读出叉丝越过条暗条纹时的距离,可得到x
n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.
D,nL(,/2)重复测量六次,根据式计算细丝直径D平均值和不确定度。
4、测量数据表格
次 数 项 1 2 3 4 5 6 目
L/mm
x
L/mm x
五、注意事项
1、在整个实验过程中不能让头发丝弯曲。
2、调节焦距是应该至下而上的移动物镜筒,以免镜筒挤压被测物。
3、测量长度时,从起点到终点始终沿着同一个方向移动,中途也不能向后退,以免回程带来的误差。
4、测量时,应使叉丝对准条纹中心再读数。 5、实验既采取分工处理,又积极配合和思考。
六、实验人员及其具体分工
实验设计:杨孝春
实验操作及记录数据:张军、郑进林 、杨孝春 实验数据处理及实验报告:王 琴、 韩 毅