利用光的干涉原理測量發(fā)絲直徑

1、利用光的干涉原理測量發(fā)絲直徑XXX（XXXX大學(xué) XXXX學(xué)院 XXXX班）摘要:利用等厚干涉可以測量微小角度、很微小長度、微小直徑及檢測一些光學(xué)元件的球面度、平整度、光潔度等。本實驗就是利用空氣劈尖測量頭發(fā)絲的直徑。關(guān)鍵詞:等厚干涉;測量;頭發(fā)絲;直徑中圖分類號：O436.10 引言干涉和衍射是光的波動性的具體表現(xiàn)。利用等厚干涉，由同一光源發(fā)出的光，分別經(jīng)過其裝置所形成的空氣薄膜上、下表面反射后，在上表面相遇產(chǎn)生的干涉。等厚干涉是光的干涉中的重要物理實驗。本實驗利用劈尖干涉法測定細(xì)絲直徑是等厚干涉的具體應(yīng)用。光的干涉是兩束光（頻率相同、振動方向相同、相位差恒定）相互疊加時所產(chǎn)生的光強(qiáng)按空間周

2、期性重新分布的一種光學(xué)現(xiàn)象。光的等厚干涉是采用分振幅法產(chǎn)生的干涉，劈尖即是利用光的等厚干涉測量微小長度。1 實驗原理：將兩塊光學(xué)平板玻璃疊放在一起，在一端插入頭發(fā)絲，則在兩玻璃板間形成了空氣劈尖，如圖1所示：當(dāng)一平行單色光垂直入射時，將會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，產(chǎn)生的干涉條紋是一系列的平行的、間隔相同的、明暗相間的條紋，如圖2所示:圖2 干涉條紋圖1 劈尖 設(shè)入射光波長為，兩束光的光程差為 ,形成暗條紋的條件為 當(dāng)k=0時，對應(yīng)=0處為暗紋，第k級暗紋處空氣薄膜厚度為 設(shè)從薄片左邊至劈尖棱邊的距離為L，L與左端之內(nèi)的暗紋數(shù)為N，可得薄片的厚度為設(shè)每相鄰兩條暗紋間長度為，每N條暗紋測長度為Li，N=40

3、則)2 實驗儀器：實驗儀器名稱儀器的量程儀器的精度其他參數(shù)讀數(shù)顯微鏡50mm 0.01mm 鈉光燈=589.3nm劈尖頭發(fā)絲刻度尺200mm 1.0mm 3 實驗步驟：1制作劈尖，將細(xì)絲夾在距劈尖一端的3-5mm處，將此端夾緊，將細(xì)絲拉直與劈尖邊緣平行，再將劈尖另一端適度夾緊。2連通電源，打開鈉光燈3調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡：（1）把劈尖置于載物臺，物鏡正下方，用壓片壓??；旋松手輪把顯微鏡放于適中位置（當(dāng)置物鏡最下位置時不與劈尖相碰）。 （2）調(diào)節(jié)半反鏡使之呈45度角，使讀數(shù)顯微鏡的目鏡中看到均勻明亮的黃色光場。 （3）調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡的目鏡直到清楚地看到叉絲，且分別與X,Y軸大致平行，然后將目鏡固定緊。

4、調(diào)節(jié)顯微鏡的鏡筒使其下降（注意：應(yīng)從顯微鏡外面看，而不是從目鏡中看）?？拷鈺r，再自下而上緩慢上升，直到從目鏡中看清楚干涉條紋，且與叉絲無視差。4測量：從某一清晰的暗條紋開始，每相鄰10條條紋記錄一次對應(yīng)刻度，取8組相鄰數(shù)據(jù)，根據(jù)逐差法求條紋間隔，再根據(jù)公式，最終得出結(jié)論。4 實驗數(shù)據(jù)：已知：,表1中,N1-N5是頭發(fā)絲在同一位置測量的n 1 2 3 4 5 平均Li/mm 29.164 31.160 31.120 30.188 32.032 30.733表2中，N1-N4是每隔10個條紋的與的值n Li/mm Li+4 Li+4-L/mm1 38.112 29.408 8.604 2 35

5、.965 27.272 8.6333 33.862 25.182 8.6804 31.638 23.071 8.567 數(shù)據(jù)處理：N=40，=0.3，=589.3nm=0.009277mm=0.058515mmEdN=0.015096d=*N*40*=3.7mmUdN= d EdN=7.1*0.015096=1.0764*10(-3)mmdN= d±UdN=，K=25 小結(jié)：本次實驗測量的發(fā)絲直徑為，K=2。實驗之初，根據(jù)自己所學(xué)知識，設(shè)計出測定的整體方案實驗測量過程，并了解了實驗儀器的使用說明。雖然在實驗過程中出現(xiàn)一些問題，但是都被好地解決了。對比前人可靠的實驗結(jié)論，本次實驗的結(jié)果

6、令人滿意。 6 參考文獻(xiàn)：1王家軍，高峰.干涉測量團(tuán)體的膨脹系統(tǒng)大學(xué)物理實驗J.2008年02期2馮穎.利用劈尖干涉測定細(xì)絲直徑的實驗研究J.東北電力學(xué)院學(xué)報.2003年02期3周殿清.大學(xué)物理實驗M.武漢大學(xué)出版社.2002.4034044王希義.大學(xué)物理實驗M .陜西科學(xué)技術(shù)出版社.1998.2682705田金柱.物理實驗研究與設(shè)計M.大連出版社.19986李學(xué)慧.大學(xué)物理實驗M.高等教育出版社.20037吳百濤.大學(xué)物理（下冊）M.科學(xué)出版社.2002.4034047 英文翻譯The theory of optical interference measurement of hair diameterDigest : the use of equal thickness interference can measurement of small angle, tiny, tiny diameter length and detection of some optical elements spherical degree, flatness, smoothness and other. This experiment is the use of