用劈尖干涉测量微小厚度

细丝直径的测量铁丝直径知识讲解

细丝直径的测量铁丝 直径

细丝直径的测量铁丝直径 【实验目的】 (1)通过实验加深对等厚干涉原理及干涉概念的理解 (2)学习用等厚干涉测量铁丝直径的方法 (3)学会读书显微镜的正确使用 【仪器用具】钠光灯读数显微镜劈尖装置 【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 相邻两暗纹(或明纹)对应的空气厚度 2dk 2 k 2dk, — k 1 2dki dk j 则细丝直径D为 ta n N为干涉条纹总条纹 勿人k |明纹2d /2 2k 1- 暗纹

-------------------------------------------- r --------- D—— 1S-2-------------------------------------------------- L为劈尖的长度用游标卡尺测，S%相邻两暗条纹的间距，用读书显微镜测量(5次测 量) ____ 6 589.3 10 mm A为钠光波长，入二 已知入射光波长，测出N。和L ,就可计算出细丝(或薄片)的直径D。【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売。 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I,可得到单位长度的条纹数No。 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 D N丄(/2)计算细丝直径D平均值和不确定度。 【数据记录】 实验测量数据 单位(mm)斥一I，rI ：11

干涉法测量微小量

干涉法测微小量 （本文内容选自高等教育出版社《大学物理实验》） 光的干涉现象表明了光的波动性质，干涉现象在科学研究与计量技术中有着广泛的应用。在干涉现象中，不论是何种干涉，相邻干涉条纹的光程差的改变都等于相干光的波长，可见光的波长虽然很小，但干涉条纹间的距离或干涉条纹的数目却是可以计量的。因此，通过对干涉条纹数目或条纹移动数目的计量，可得到以光的波长为单位的光程差。 利用光的等厚干涉现象可以测量光的波长，检验表面的平面度、球面度、光洁度，精确的测量长度、角度，测量微小形变以及研究工作内应力的分布等。 通过本次实验，学习、掌握利用光的干涉原理检验光学元件表面几何特征的方法，用劈尖的等厚干涉测量细丝直径的方法，同时加深对光的波动性的认识。 实验原理 1． 用牛顿环测平凸透镜的曲率半径 当曲率半径很大的平凸透镜的凸面放在一平面玻璃上时，见图，在透镜的凸面与平面 之间形成一个从中心O 向四周逐渐增厚的空气层。当单色光垂直照射下来时，从空气层上下两个表面反射的光束1和光束2在上表面相遇时产生干涉。因为光程差相等的地方是以O 点为中心的同心圆，因此等厚干涉条纹也是一组以O 点为中心的明暗相间的同心圆，称为牛顿环。由于从下表面反射的光多走了二倍空气层厚度的距离，以及从下表面反射时，是从光疏介质到光密介质而存在半波损失，故1、2两束光的光程差为 2 2λ δ+ =? （1）

式中λ为入射光的波长，δ是空气层厚度，空气折射率1≈n 。 当程差Δ为半波长的奇数倍时为暗环，若第m 个暗环处的空气层厚度为m δ，则有 ...3,2,1,0,2 ) 12(2 2=+=+ =?m m m λ λ δ 2 λ δ? =m m （2） 由图中的几何关系22 2)(m m R r R δ-+=，以及一般空气层厚度远小于所使用的平凸透镜的曲率 半径R ，即R m <<δ，可得 R r m m 22 =δ （3） 式中r m 是第m 个暗环的半径。由式（2）和式（3）可得 λmR r m =2 （4） 可见，我们若测得第m 个暗环的半径r m 便可由已知λ求R ，或者由已知R 求λ了。但是，由于玻璃接触处受压，引起局部的弹性形变，使透镜凸面与平面玻璃不可能很理想的只以一个点相接触，所以圆心位置很难确定，环的半径r m 也就不易测准。同时因玻璃表面的不洁净所引入的附加程差，使实验中看到的干涉级数并不代表真正的干涉级数m 。为此，我们将式（4）作一变换，将式中半径r m 换成直径D m ，则有 λmR D m 42 = （5）

头发丝直径的测定

头发丝直径的测定 班级060716 学号45 姓名元小平指导老师丁斌刚头发丝直径的测定，我们有很多方法。但是哪种方法是最为精确的呢，这才 是我们做这个实验的最终目的。而使用牛顿环测头发丝的直径能使我们的误差很小，比起其他方法有更多的优点，而且更加精确。以下就是实验。 一、实验目的 1.测量头发丝直径的大小。 2.掌握劈尖干涉测定细丝直径（或薄片厚度）的方法。 3.通过实验加深对等厚干涉原理的理解。 4.掌握牛顿环的使用原理。 二、实验原理 ①将两块平板玻璃叠放在一起，一端用头发丝将其隔开，则形成一辟尖形空气薄层见图（1-1），若用单色平行光垂直入射，在空气劈尖的上下表面发射的两束光将发生干涉，其光程差△=2l+λ/2 （l为空气薄膜厚度）。因为空气劈尖厚度相等之处是一系列平行于两玻璃板接触处（即棱边）的平行直线，所以其干涉图样是与棱边平行的一组明暗相间的等间距的直条纹，当Δ=（2k+1）λ/2，（k=0，1，2，3……）时， 为干涉暗条纹，与k级暗条纹对应的薄膜厚度为： d=k×λ/2 由于k值一般较大，为了避免数错，在实验中可先测出某长度l内的干涉暗条纹的间隔数n，则单位长度的干涉条纹数X=n/l，若棱边与头发丝的距离为L，则头发丝出现的暗条纹的级数为k=X×L，可得头发丝的直径为： D=X×L×λ/2= n/l×L×λ/2 ②也可用三角形相似原理如图（3-17-3） D／d=L／l D=（L／l）×d d=n×λ/2 取n=10（即间隔10个暗条纹）d=10×λ/2=5λ所以D=（L／l）×5λ三、实验器材电子显微镜，劈尖，头发丝,牛顿环

四、试验装置五、实验步骤 1.打开电源和钠灯光源并将电子显微镜的插头插上 2.调节显微镜的视野至明亮清晰处 3.取一根头发丝，将头发丝夹入劈见内（注意头发丝要拉直不可弯曲），固定好。 4.将固定好头发丝的劈见放入显微镜的平台内，调节显微镜直到看见清楚的干涉条纹 5.测量L的长度，找到两条最黑的暗条纹，记入数据L’、L’’ ；（L= L’—L’’） 6. 取n=10（间隔10个暗条纹）即l的长度，记入数据l’、l’’; ( l=l’—l’’ ) 7.重复上述过程，得到不同的几组数据 8.实验结束后，整理好实验器材 六、实验数据D=（L／l）×5λ钠灯波长λ=589.3nm 发根部头发丝直径数据 发中部头发丝直径数据

劈尖干涉测量细铜丝直径实验报告

劈尖干涉测量细铜丝直径实验报告软件一班 110604147 王宏静一、实验名称:用劈尖干涉测量细丝的直径 二、实验目的: (1)深入了解等厚干涉。 (2)设计用劈尖干涉测量细丝直径的方 法。 (3)设计合理的测量方法和数据处理方 法，减小实验误差。 三、实验仪器: (1)读数显微镜 (2)纳光灯 (3)平玻璃两片 (4)待测细丝 四、实验原理: 将两块光学玻璃板叠在一起，在一段插入细丝，则在两玻璃间形成一空气劈 尖(如图1 )用单色光垂直照射时和牛顿环一两样，在空气薄膜上下表面反射的两束光发生干涉，其中光程差: 6_2A+A/2 …((? 产生的干涉条纹是一簇与两玻璃板交接线平行且间隔相等的平行条板。如图(2 )显然:6=2d+A/2=(2k+l)‘A/2 k=0,1,2,3,.,…………,? 6=2d+A/2=kA k=1,2,3……… ,?

(图1) 与K纹暗条纹对应的薄膜厚度:d=k*A/2 ………? 显然d=0(棱边)处空气薄膜厚度为d(棱边)处对应k=0是暗条纹，称为零级暗条纹。di=A/2处为一级暗条纹，第k级暗条纹处空气薄膜厚度 为:dk=W2……………? 得。 两相邻暗条纹对应的劈尖厚度之差为Ad=dk+1_dk=A/2_……………? 若两暗条纹之间的距离为I，则劈尖的夹角e(利用sine=M………?求 (图2) 此式表明:在入、e-定时，l为常数，即条纹是等间距的，而且当A-定时(e越大，I越小，条纹越宽，因此e不宜太大。

设金属细丝至棱边的距离为I(欲求金属细 丝的直径D，则可先测L(棱边到金属细丝直径) 和条纹间距L，由?式及sine=D/L求得: D=Lsin e =L*A ，(2+I)……( …((@ 这就是本实验利用劈尖干涉测量金属细丝的直径的公式，如果N很大，实验上往往不是测量两条相邻条纹的间距(而是测量相差N级的两条暗条纹的问题，从而测得的测量结果 D=N*A/2 如果N很大，为了简便，可先测出单位长度内的暗条纹数No和从交纹到金属丝的距离L，那么 N=NoL_ D=NoL‘A/2 五、实验内容与步骤 (1将被测薄片夹在两地平板玻璃的一端，置于读数显微镜底座台面上(调节显微镜，观察劈尖干涉条纹。 (2)由式?可知当波长人已知时，只要读出干涉条纹数K，即可得相应的D。实验时，根据被测物厚薄不同，产生的干涉条纹数值不可，若K较小(K<=100)( 可通过k值总数求D。若k较大(数起来容易出错，可先测出长度L间的干涉条纹x(从而测得单位长度内的干涉条纹数n=x/Lx然后再测出劈尖棱边到薄边的距离L，则k=n*l。薄片厚度为 D=k*A/2=n*I*A/20 A=589.3nm

劈尖干涉测量头发丝直径

劈尖干涉测量头发丝直径 摘要：根据等厚干涉原理，利用劈尖干涉，成功测量除了头发丝的直径。 关键词：干涉 劈尖 细丝直径 1. 引言：根据薄膜干涉原理，用两个很平的玻璃板间产生一个很小的角度，就构成一个楔形空气薄膜，用已知波长的单色光入射产生的干涉条纹，可以测量头发丝的直径。 2. 设计方法及设计原则： 2.1 理论依据： 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 2(21)k 0,1,222e k λ λ δ=+=+= 时，干涉条纹为暗纹与 k 级暗条纹对应的薄膜厚度为：2k e k λ = 两相邻暗条纹所对应的空气膜厚度差为： 21λ=-+k k e e 如果有两玻璃板交线处到细丝处的劈尖面上共有N 调干涉条纹，则细丝的直径d 为;

)2/(λN D = 由于N 数目很大，实验测量不方便，可先测出单位长度的条纹数l N N i = 0，再测出两玻璃交线处至细丝的距离L ，则 L N N 0= )2/(0λL N D = 已知入射光波长λ，测出0N 和L ,就可计算出细丝（或薄片）的直径D 。 2.2 实验方法： 实验仪器：钠光灯 读数显微镜 劈尖装置 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0N 。再测出两块玻璃接触处到细丝处的长度L.重复测量六次，根据式 )2/(0λL N D =计算细丝直径D 平均值和不确定度。 3. 实验结果与分析： 3.1 实验数据与处理： 实验测量数据 l =(2.123+2.127+2.121+2.129+2.127+2.125)6 mm =2.125mm S i = (l ?l )2n i=1n ?1 = (2.123?2.125)2+(2.127?2.125)2+(2.121?2.125)2+(2.129?2.125)2+(2.127?2.125)2+(2.125?2.125)26?1 =0.0053mm ?l = S i 2+?仪 2= （0.0053）2+（0.005）2 mm 2=0.007mm 2 l =l ±?l = 2.125±0.007 mm E l =?l l =0.0072.125×100%=0.33%

劈尖干涉法测定金属细丝不同位置直径

劈尖干涉法测定金属细丝不同位置直径 系别：计算机科学与技术系专业班级：软件工程1801班 姓名：王睿、罗家鑫指导教师：王天会 摘要：在劈尖干涉法测定金属细丝直径的实际测量中，同一条金属细丝不同位置的直径通常不尽相等。本文将对劈尖干涉法测定金属细丝直径进行一定的理论分析，并证明金属细丝不同位置的直径存在差异并进行简单的不确定度分析。 关键词：金属细丝直径；劈尖干涉法；不同位置；多次测量 一、引言 等厚干涉又是光的干涉中的重要物理实验。而作为等厚干涉的具体应用——利用劈尖干涉法测定金属细丝直径, 是一项很好的设计性实验。理想状态下金属细丝是均匀的，但在基本测量中，我们发现金属细丝与之不符，即其不同位置之间的直径存在一定的差异。为更加直观地解释和说明这一实验现象，本文对此作出了如下的理论分析。 二、理论分析、实验系统、实验数据处理、实验结论 （一）实验原理 1．劈尖干涉原理 两块表面是严格几何平面的玻璃片，将一端互相叠合，另一端插入细丝，两板间即形成空气劈尖，空气劈尖即两玻璃片之间形成一个一段薄一段厚的楔形空气膜，两玻璃片叠合端的交线称为棱边，空气膜的夹角θ称为劈尖楔角。当平行单色光垂直照射到玻璃片时，可以在劈尖表面观察到明暗相间的干涉条纹（若入射光是复色光，则为彩色条纹，这个现象称为劈尖干涉。） 劈尖干涉条纹是由空气膜的上、下表面反射的两列光波叠加干涉而成。当波长为λ的单色光a垂直空气膜表面入射时，由于劈尖楔角θ很小，上、下表面反射的两束相干光叠加干涉而成。当波长为λ的单色光a垂直空气膜表面入射时，由于劈尖楔角θ很小，上、下表面反

第一组中l 的A 类不确定度 ()21 2A --? ?=?-n r x x U 2 101 999908.0129.02--? =- 00062.0=mm 第一组中l 的相对不确定度()()2 B 2 A x U x U U ?+?= 2200062.00005.0+= mm 00079.0=

试验报告用劈尖干涉测量细丝的直径

实验报告：用劈尖干涉测量细丝的直径 090404162 通信一班 张恺 一、实验名称：用劈尖干涉测量细丝的直径 二、实验目的：（1）深入了解等厚干涉。 （2）设计用劈尖干涉测量细丝直径的方法。 （3）设计合理的测量方法和数据处理方法，减小实验误差。 三、实验仪器：（1）读数显微镜（2）纳光灯（3）平玻璃两片（4） 待测细丝 四、实验原理： 将两块光学玻璃板叠在一起，在一段插入细 丝，则在两玻璃间形成一空气劈尖（如图1）。 当用单色光垂直照射时和牛顿环一两样，在空气 薄膜上下表面反射的两束光发生干涉，其中光程 差: δ=2λ+λ/2 ……………………① 产生的干涉条纹是一簇与两玻璃板交接线 平行且间隔相等的平行条板。如图（2）。显然:δ=2d+λ/2=(2k+1)*λ/2 k=0,1,2,3,……………② δ=2d+λ/2=kλ k=1,2,3,………………③ （图1） 与K纹暗条纹对应的薄膜厚度:d=k*λ /2 ……………………④ 显然d=0（棱边）处空气薄膜厚度为d(棱边) 处对应k=0是暗条纹，称为零级暗条纹。d 1 =λ /2处为一级暗条纹，第k级暗条纹处空气薄膜 厚度为:d k =kλ/2 ……………⑤ 两相邻暗条纹对应的劈尖厚度之差为△d=d k+1 -dk=λ/2………………⑥ 若两暗条纹之间的距离为l，则劈尖的夹角θ，利用sinθ=λ/l……… ⑦求得。 （图2） 此式表明：在λ、θ一定时，l为常数，即条纹是等间距的，而且当λ一定时，θ越大，l越小，条纹越宽，因此θ不宜太大。 设金属细丝至棱边的距离为l，欲求金属细丝的直径D，则可先测L（棱边到金属细丝直径）和条纹间距L，由⑦式及sinθ=D/L求得： D=Lsinθ=L*λ/(2*l)……………………………………⑧ 这就是本实验利用劈尖干涉测量金属细丝的直径的公式，如果N很大，实验上往往不是测量两条相邻条纹的间距，而是测量相差N级的两条暗条纹 的问题，从而测得的测量结果 D=N*λ/2 如果N很大，为了简便，可先测出单位长度内的暗条纹数N 和从交纹到 金属丝的距离L，那么 N=N 0L………………………D=N L*λ/2 五、实验内容与步骤

头发丝直径的实验报告.doc

头发丝直径的实验报告 篇一：设计性实验方案--测量头发丝的直径 在日常生活中，人们会经常使用测量工具来测量物体的长度，从而对物体产生具体客观的认识。众所周知，在生活中的诸多物体，人们不用多加思索就可以容易测量得知它们的具体长度参数。身体发肤受之父母，可对头发自己有了解几何呢？直接测量微小物体的长度参数以肉眼比较难得出较精确的数据，一般情况，微小长度的测量通常用将其放大的方式来进行测量。而微小长度在科学研究、精密仪器等方面更是有着不可或缺的地位。 在实验仪器不是很充裕的初级中学任物理教师，该怎样以更经济、更简单、更可行的方式来让学生了解微小物体长度的测量方法，以与自己切身相关的头发为楔子，从而引导、激发其他们的探索未知得欲望呢？好奇是一种动力，是一种向知识攀登、向未知探索的动力。为人师表，我们有责任和义务去培养学生，使学生具有这种动力！ 一、实验原理 用一根长长的头发，紧密缠绕一个小的圆柱体n圈（n=30）.用测量工具测出n圈头发的直径D，则由d= D/n，可求得头发d 的直径大小。 二、实验方法选择 方法1：用千分尺（螺旋测微器）来进行测量

定义：利用螺旋副原理对弧形尺架上两测量面间分隔的距离，进行读数的通用长度测量工具。外径千分尺常简称为千分尺，它是比游标卡尺更精密的长度测量仪器，它的量程是0－ 25,25-50,50-75...毫米，分度值是0．01毫米。工作原理：根据螺旋运动原理，当微分筒（又称可动刻度筒）旋转一周时，测微螺杆前进或后退一个螺距──0．5毫米。这样，当微分筒旋转一个分度后，它转过了1／50周，这时螺杆沿轴线移动了1／50×0．5毫米＝0．01毫米，因此，使用千分尺可以准确读出0．01毫米的数值。 将头发紧密缠绕在小圆柱后，用螺旋测微器来测量，依据千分尺的读数原理可以得到n圈头发的长度D，由d=D/n可得头发的直径d。 方法2：用游标卡尺来进行测量 精度是1mm除以游标上的格数则可知10格就是精确到0.1mm 、20格就是精确到0.05mm 、50格就是精确到0.02mm将头发紧密缠绕在小圆柱后，用游标卡尺测量物体外径的卡口来测量，依据游标卡尺的读数原理可以得到n圈头发的长度D，由 d=D/n可得头发的直径d。 方法3：劈尖干涉测头发丝的直径（利用等厚干涉原理） 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，经劈上、下表面反射后两束反射光是相干的，干涉条纹将

利用劈尖干涉检测部件平整度的研究

用劈尖干涉检测部件平整度的研究 李江 （曲靖师范学院物理与电子工程学院云南曲靖655011） 摘要: 根据劈尖干涉原理，在显微镜下观察干涉图样，可以简单的判断某些部件的平整度．若使一块平滑玻璃板和待测部件间形成一个很小的角度，就构成一个楔形空气薄膜，用已知波长的单色光入射后就会产生干涉条纹。如果条纹向靠近劈尖的顶角侧弯曲时，说明部件该处是下凹的；若条纹向远离劈尖的顶角侧弯曲时，说明部件在该处是凸起的。这种判断方法简单，易于操作，是工业上常用的一种判断部件平整度的方法。 关键词: 劈尖干涉；楔形空气薄膜；干涉条纹

目录 第一章引言 (3) 第二章实验原理 (4) 第三章实验步骤 (6) 第四章实验误差分析 (6) 第五章实验总结 (7)

第一章引言 劈尖干涉实质上是等厚干涉，为了简单判断某些金属部件的平整度，将其作为劈尖的下底面得出干涉图样，观察干涉图样的凹凸性就可简单的判定部件的平整度。前人在基于等厚干涉原理的基础上，通过劈尖干涉可测出某些透明液体的折射率和薄片的厚度，使折射率在光学领域充满色彩，后人也采用了不同的方法测量了这个光学量，并且测量方法也越来越精确。本实验是通过劈尖干涉得到干涉图样，间接地检测部件平整度，通过分析光程差，易得当平面平整时，厚度是均匀变化的，则在显微镜得到的干涉条纹为平滑的直线。当显微镜中的图像有一下凹，条纹是等厚的点的轨迹，下凹就是厚度增加，于是这里的厚度等于比此处远离劈棱处的地方的厚度，远离劈棱的地方的轨迹偏到这里来；当显微镜中的图像有一凸起，条纹也是等厚的点的轨迹，凸起就是厚度减少，于是这里的厚度等于比此处靠近劈棱处的地方的厚度，靠近劈棱的地方的轨迹偏到这里来。总体情况就是：当有一下凹，则条纹向靠近劈棱方向偏；若有一凸起，则条纹向远离劈棱的方向偏。从而利用劈尖干涉原理得出干涉图样，对某些部件的平整度进行简单的检测。

实验报告：牛顿环与劈尖干涉

实验八牛顿环与劈尖干涉 实验时间：实验人： 实验概述 【实验目的及要求】 1．掌握用牛顿环测定透镜曲率半径的方法； 2．掌握用劈尖干涉测定细丝直径(或薄片厚度)的方法； 3．通过实验加深对等厚干涉原理的理解． 【仪器及用具】 钠灯、移测显微镜、玻璃片(连支架)、牛顿环仪、光学平玻璃板(两块)和细丝(或薄片)等． 【实验原理】 牛顿环仪是由待测平凸透镜L和磨光的平玻璃板P叠合安装在金属框架F中构成的(图1)．框架边上有三个螺旋H，用以调节L和P之间的接触，以改变干涉环纹的形状和位置．调节H时，不可旋得过紧，以免接触压力过大引起透镜弹性形变，甚至损坏透镜． 当一曲率半径很大的平凸透镜的凸面与一平玻璃板相接触时，在透镜的凸面与平玻璃板之间形成一空气薄膜．薄膜中心处的厚度为零，愈向边缘愈厚，离接触点等距离的地方，空气膜的厚度相同，如图2所示，若以波长为λ的单色平行光投射到这种装置上，则由空气膜上下表面反射的光波将在空气膜附近互相干涉，两束光的光程差将随空气膜厚度的变化而变化，空气膜厚度相同处反射的两束光具有相同的光程差，形成的干涉条纹为膜的等厚各点的轨迹，这种干涉是一种等厚干涉。

在反射方向观察时，将看到一组以接触点为中心的亮暗相间的圆环形干涉条纹，而且中心是一暗斑[图3(a)]；如果在透射方向观察，则看到的干涉环纹与反射光的干涉环纹的光强分布恰成互补，中心是亮斑，原来的亮环处变为暗环，暗环处变为亮环[图3(b) ]，这种干涉现象最早为牛顿所发现，故称为牛顿环。 在图2中，R 为透镜的曲率半径，形成的第m 级干涉暗条纹的半径为r m ，第m ’级干涉暗条纹的半径为r m ’。 不难证明： λmR r m = （1） ()2 12λ ?-= 'R m m （2） 以上两式表明，当A 已知时，只要测出第m 级暗环(或亮环)的半径，即可算出透镜的曲率半径R ；相反，当R 已知时，即可算出 ．但是，由于两接触面之间难免附着尘埃以及在接触时难免发生弹性形变，因而接触处不可能是一个几何点，而是一个圆斑，所以近圆心处环纹粗且模糊，以致难以确切判定环纹的干涉级数，即于涉环纹的级数和序数不一定一致． 因而利用式（1）或式（2）来测量R 实际上也就成为不可能，为了避免这一困难并减少误差，必须测量距中心较远的、比较清晰的两个环纹韵半径，例如测出第m 1个和第m 2个暗环(或亮环)的半径(这里m 1 、 m 2

劈尖干涉法测细丝直径(参考模板)

细丝直径的测量 摘要：根据等厚干涉原理，利用劈尖干涉，成功测量除了头发丝的直径。发丝的直径，我们对它的估值约为0.06mm，对于这么小的细丝的直径，我们用卡尺或千分尺测量，最小分度顶多也就0.01mm，这样一来，测量的值误差较大，利用劈尖等厚干涉法，根据两相邻干涉暗纹厚度差l/2，l的大小为0.0005893mm。显然测量的结果误差较小。 关键词：干涉劈尖细丝直径 引言：根据薄膜干涉原理，用两个很平的玻璃板间产生一个很小的角度，就构成一个楔形空气薄膜，用已知波长的单色光入射产生的干涉条纹，可以测量头发丝的直径。 1.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。

相邻两暗纹（或明纹）对应的空气厚度 则细丝直径D为 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 N和L,就可计算出细丝（或薄片）的直径D。 已知入射光波长λ，测出 2.实验方法： 实验仪器：钠光灯读数显微镜劈尖装置

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0N 。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)2/(0λL N D =计算细丝直径D 平均值和不确定度。 3 实验数据处理： 实验测量数据 单位（mm ） 5 j i S S - S1 10.505 S6 11.330 0.165 S2 10.674 S7 11.509 0.167 S3 10.837 S8 11.682 0.169 S4 11.006 S9 11.842 0.167 S5 11.176 S10 12.018 0.168

利用光的干涉原理测量发丝直径

利用光的干涉原理测量发丝直径 XXX （XXXX 大学 XXXX 学院 XXXX 班） 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 2 2λ+=?e ,形成暗条纹的条件为 图1 劈尖 图2 干涉条纹

???=+=+=?,3,2,1,0,2)12(22k k e λ λ 当k=0时，对应?=0处为暗纹，第k 级暗纹处空气薄膜厚度为 ???==?,3,2,1,0,2k k λ 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 2d λ N = 设每相邻两条暗纹间长度为l ?，每△N 条暗纹测长度为L i ，△N ’=40 则 N')/L (/d 4 n 1i i 4i ?-=∑==+L L ) 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

劈尖干涉法测细直径

劈尖干涉法测细直径

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细丝直径的测量 摘要：根据等厚干涉原理，利用劈尖干涉，成功测量除了头发丝的直径。发丝的直径，我们对它的估值约为0.06mm，对于这么小的细丝的直径，我们用卡尺或千分尺测量，最小分度顶多也就0.01mm，这样一来，测量的值误差较大，利用劈尖等厚干涉法，根据两相邻干涉暗纹厚度差l/2，l的大小为0.0005893mm。显然测量的结果误差较小。 关键词：干涉劈尖细丝直径 引言：根据薄膜干涉原理，用两个很平的玻璃板间产生一个很小的角度，就构成一个楔形空气薄膜，用已知波长的单色光入射产生的干涉条纹，可以测量头发丝的直径。 1.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。

λλk d =+=?2 2明纹 ()21222λ λ+=+=?k d 暗纹 相邻两暗纹（或明纹）对应的空气厚度 λ λ k d k =+ 2 2 () 12 21+=+ +k d k λ 21λ = -+k k d d 则细丝直径D 为 2λ N D = N 为干涉条纹总条纹 S L D 2 tan λ αα==≈ 2λ?= S L D 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 = mm 103.5896-? 已知入射光波长λ，测出0N 和L ,就可计算出细丝（或薄片）的直径D 。 2.实验方法： 实验仪器：钠光灯 读数显微镜 劈尖装置

细丝直径的测量

细丝直径的测量 摘要：本次实验为细丝直径的测量，由于细丝利用普通的测量工具很难准确测量，误差很大，所以此次实验是利用等厚干涉原理，即由同一光源发出的平行单色光垂直入射分别经过空气劈尖所形成的空气薄膜上下表面反射后，在上表面相遇时产生的一组与棱边平行的，明暗相间，间隔相同的干涉条纹，由此来测量细丝的直径，使数据更加准确，本次试验就是利用干涉原理制作劈尖测量发丝的直径。 关键词：干涉原理空气劈尖直径光程差 引言：本次实验是利用空气劈尖根据光的干涉原理测量发丝的直径，干涉和衍射是光的波动性的具体变现，利用光的等厚干涉由同一光源发出的平行光，分别经过劈尖间所形成的空气薄膜上下表面反射后产生干涉现象，形成明暗相间的条纹，使用显微镜观察明暗条纹间的距离，由此来计算发丝的直径 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，两片玻璃片之间就形成了一层空气薄膜，叫做空气劈尖。在同一光源发出的单色平行光垂直照射下，经劈尖上下表面反射后将会产生干涉现象，在显微镜观察可发现明暗相间的干涉条纹，如图所示

实验内容与步骤： 实验仪器：读数显微镜 45度反射镜 2片光学玻璃钠光灯发丝1 将发丝夹在2片光学玻璃的一端，另一端直接接触，形成空气劈尖。将劈尖放在读数显微镜的载物台上。 2 打开钠光灯，调节45度反射镜，使光线平行垂直射入充满视野，此时显微镜的视野由暗变亮。 3 调节显微镜物镜的焦距使视野内明暗相间的条纹清晰，调节显微镜目镜焦距以及叉丝的位置是否对齐和劈尖放置的位置， 4 找出一段最清晰的条纹用读数显微镜读出两条明条纹或暗条纹之间的距离，同一方向转动测微鼓轮测量出5组明或暗条纹的间距。 5 使用游标卡尺测量出劈尖内细丝到较远一端的距离L 6 根据公式和测量的数据计算出细丝的直径和不确定度

头发丝直径的测量

细丝直径的测定 一、实验目的 1.测量头发丝，金属丝直径的大小。 2.掌握劈尖干涉测定细丝直径（或薄片厚度）的方法。 4.掌握螺旋测微器的原理和使用方法。 二、实验原理 1将两块平板玻璃叠放在一起，一端用头发丝将其隔开，则形成一辟尖形空气薄层见图（1-1），若用单色平行光垂直入射，在空气劈尖的上下表面发射的两束光将发生干涉，其光程差△=2l+λ/2 （l为空气薄膜厚度）。因为空气劈尖厚度相等之处是一系列平行于两玻璃板接触处（即棱边）的平行直线，所以其干涉图样是与棱边平行的一组明暗相间的等间距的直条纹，当Δ=（2k+1）λ/2，（k=0，1，2，3……）时， 为干涉暗条纹，与k级暗条纹对应的薄膜厚度为： d=k×λ/2 由于k值一般较大，为了避免数错，在实验中可先测出某长度l内的干涉暗条纹的间隔数n，则单位长度的干涉条纹数 X=n/l，若棱边与头发丝的距离为L，则头发丝出现的暗条纹的级数为k=X×L，可得头发丝的直径为： D=X×L×λ/2= n/l×L×λ/2 2也可用三角形相似原理如图（3-17-3） D／d=L／l D=（ L／l）×d d=n×λ/2 取n=10（即间隔10个暗条纹）d=10×λ/2=5λ所以D=（ L／l）×5λ 3螺旋测微器的原理 螺旋测微器是依据螺旋放大的原理制成的，即螺杆在螺母中旋转一周，螺杆便沿着 旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距离。因此，沿轴线方向移动的微小距离，就能用 圆周上的读数表示出来。螺旋测微器的精密螺纹的螺距是，可动刻度有50个等分刻度， 可动刻度旋转一周，测微螺杆可前进或后退，因此旋转每个小分度，相当于测微螺杆前

进或后退这50=。可见，可动刻度每一小分度表示，所以以螺旋测微器可准确到。由于还能再估读一位，可读到毫米的千分位，故又名千分尺。 测量时，当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点若恰好与固定刻度的零点重合，旋出测微螺杆，并使小丰和测微螺杆的面正好接触待测长度的两端，那么测微螺杆向右移动的距离就是所测的长度。这个距离的整毫米数由固定刻度上读出，小数部分则由可动刻度读出。 三、实验器材 读数显微镜，劈尖，螺旋测微器，2-3根头发丝，2-3根金属丝 四、实验步骤 一．劈尖干涉法（光学方法） 1.打开电源和钠灯光源并将电子显微镜的插头插上 2.调节显微镜的视野至明亮清晰处 3.取一根头发丝，将头发丝夹入劈见内（注意头发丝要拉直不可弯曲），固定好。 4.将固定好头发丝的劈见放入显微镜的平台内，调节显微镜直到看见清楚的干涉条纹 5.测量L的长度，找到两条最黑的暗条纹，记入数据L’、L’’；（ L= L’—L’’） 6. 取n=10（间隔10个暗条纹）即l的长度，记入数据l’、l’’; ( l=l’—l’’ ) 7.重复上述过程，得到不同的几组数据 二．用螺旋测微器测量细丝直径 1.用螺旋测微器测量细丝直径 2.记录数据 六、实验用到的数据 D=（ L／l）×5λ 钠灯波长λ= 七、注意事项

光电细丝直径测量

西安工业大学北方信息工程学院课程设计(论文) 题目：细丝直径测试仪 系别：光电信息系 专业：测控技术与仪器 班级：B110102 学生：董博 学号：B11010203 任课教师：吴玲玲 2014年10月

目录 1绪论 (6) 1.1前言 (6) 1.2基于CCD测径仪的发展现状国外发展现状 (6) 1.3 国内发展现状 (7) 1.4论文的主要内容 (8) 2测量原理和方案论证 (8) 2.1利用衍射法测量细铜丝直径 (8) 2.2利用分光法测量细铜丝直径 (9) 2.3线阵CCD测量直径系统测细铜丝直径 (10) 2.4 成像系统 (13) 2.5设计方案的论证与选择采用 (14) 3 系统设计 (15) 3.1整体系统设计 (15) 3.2光学系统设计 (16) 3.2.1光源 (16) 3.2.2光源照明 (16) 3.2.3成像光学系统 (16) 3.3机械系统设计 (16) 3.3.1机械设计的原理和要求 (16) 3.3.2机械设计的保险装置 (16) 3.2.3机械设计的稳定性 (16) 3.4电路系统设计 (16) 3.4.1低通滤波器 (16)

3.4.2相关双采样 (16) 3.4.3差分放大电路 (16) 3.5数字图像处理及报警系统设计 (16) 3.5.1系统组成 (16) 3.5.2块方向的选取 (16) 3.5.3单位标定 (16) 3.5.4细丝直径的获取 (17) 3.5.5直径的测量 (17) 4 实验结果及影响测量精度的主要因素分析 (18) 4.1光学系统对测量精度的影响分析 (18) 4.1.1影响测量精度的因素及对策 (18) 4.2信号处理电路对测量精度的影响分析 (18) 4.2.1零点漂移对测量精度的影响 (18) 4.2.1被测工件的均匀性对测量精度的影响 (18) 4.2.2误差分析 (19) 4.3图像处理对测量精度的影响 (19) 4.3.1标定误差 (19) 4.3.2示值显示误差 (19) 4.3.3误差合成 (19) 4.3.4仪器误差 (19) 5 结论 (20) 参考文献 (21)

劈尖干涉

劈尖干涉 根据薄膜干涉的道理，可以测定平面的平直度．若使两个很平的玻璃板间有一个很小的角度，就构成一个楔形空气薄膜，用已知波长的单色光入射产生的干涉条纹，条纹向劈尖的顶角侧弯曲时说明工件该处是一个凹；条纹远离顶角弯曲时，工件该处有一个凸起。 实验原理:将两块玻璃板ｎ1和ｎ2叠起来,在一端垫一细丝(或纸片), 两板之间形成一层空气膜,形成空气劈尖.图 a.形成与劈尖棱角平行,明暗相间的等厚条纹.观 察劈尖干涉的实验装置如图1所示， 从点光源S发出的光经透镜L 变成平行光，在经过半透半反玻璃片M射向空气劈尖， 自劈尖上下两表面反射后形成相干光，径路显微镜T,就能在劈尖上表面观察到明暗相间均匀分布的干涉条纹。如图2. 设两玻璃板之间的夹角为q,玻璃的折射率为n1,空气的折射率为1.由于Q角很小，在实验中，单色平行光几乎垂直地射向劈面，所以劈尖上下两表面的反射光线与入射光线近乎重合。设在P点出，劈尖对应的厚度e。因为n1>1,所以劈尖表面有半波损失.因此上下两表面反射光的光程差为: δ=2ne+λ/2 反射光是相干光,相干叠加明暗纹的条件是: 每一明条纹或暗条纹都与一定的Ｋ值对应，也就是与劈尖的厚度ｅ相对应．在两玻璃片相接触处，劈尖的厚度ｅ＝０，由于半波损失的存在，所以在棱边处为暗条纹。任何相邻明条纹或暗条纹所对应的厚度差为： ｅ＝λ／２ｎ 我们分析实验采用空气劈尖，n=1。若相邻两条明条纹或暗条纹之间的距离为L,则可知：Lsinθ=λ/2n

因为角度很小，所以L=λ/2nθ, 所以为使实验条纹凹凸明显，使θ小，L就越大，即干涉条纹越疏。当平面平整时，厚度均匀变化，条纹为直线。当显微镜中的图像有一凹，条纹是等厚的点的轨迹，凹就是厚度增加，于是这里的厚度等于比此处远离劈棱处（厚度为0的地方）的地方的厚度，远离劈棱的地方的轨迹偏到这里来，总体情况就是：条纹向劈棱方向偏。若有一凸，向远离劈棱的方向偏。 实验步骤:将两块玻璃板叠在一起，在一侧一细丝，将一束单色光垂直照射到上玻璃板，在光学显微镜内观察干涉条纹。用图甲所示的空气劈尖检查工件表面的平整度，出现如图乙、丙所示的条纹。 用干涉法检查平面，如图甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，入射光从空气膜的上下表面反射出两列光波，形成干涉条纹。如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是等距的。如果某处凹下去，则对应明纹（或暗纹）提前出现，如图乙所示；如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图丙所示。（注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左向右的位置顺序上。） 条纹向劈尖的顶角侧弯曲时说明工件该处是一个凹；条纹远离顶角弯曲时，工件该处有一个凸起。 实验误差分析：两玻璃板之间的角度要控制好，如若过大，将无法观察到实验现象，若过小，条纹将分辨不出来。其次，要注意劈尖的质量。本实验必须小心实验误差，否则将观察不到实验现象。 实验总结：在实验中，越来越注重实验的准确性，有些实验仪器必须保持一定的平整度，精确实验结果，在生活中，工厂生产的产品也注重产品的质量，提升产品的光洁度，运用劈尖干涉原理对产品的检测是一种很好的方法。

用干涉法测细丝直径实验结果讲解

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 1、学会根据现有实验条件，合理设计实验方法； 2、通过实验加深对等厚干涉原理及干涉概念的理解； 3、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 相邻两暗纹（或明纹）对应的空气厚度 则细丝直径D为 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 = mm 103.5896-? 已知入射光波长λ，测出0N 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0N 。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)2/(0λL N D =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： L D

设计性实验方案--测量头发丝的直径--甘国良

普通物理实验设计性实验方案 实验题目：用千分尺测头发的直径 班级：物理学2011级（1）班 学号：2011433132 姓名：甘国良 指导教师：粟琼 凯里学院物理与电子工程学院 2013 年3月

用千分尺测头发的直径 序言 在日常生活中，人们会经常使用测量工具来测量物体的长度，从而对物体产生具体客观的认识。众所周知，在生活中的诸多物体，人们不用多加思索就可以容易测量得知它们的具体长度参数。身体发肤受之父母，可对头发自己有了解几何呢？直接测量微小物体的长度参数以肉眼比较难得出较精确的数据，一般情况，微小长度的测量通常用将其放大的方式来进行测量。而微小长度在科学研究、精密仪器等方面更是有着不可或缺的地位。 在实验仪器不是很充裕的初级中学任物理教师，该怎样以更经济、更简单、更可行的方式来让学生了解微小物体长度的测量方法，以与自己切身相关的头发为楔子，从而引导、激发其他们的探索未知得欲望呢？好奇是一种动力，是一种向知识攀登、向未知探索的动力。为人师表，我们有责任和义务去培养学生，使学生具有这种动力！ 一、实验原理 用一根长长的头发，紧密缠绕一个小的圆柱体n圈（n=30）.用测量工具测出n圈头发的直径D，则由d= D/n，可求得头发d的直径大小。 二、实验方法选择 方法1：用千分尺（螺旋测微器）来进行测量 定义：利用螺旋副原理对弧形尺架上两测量面间分隔的距离，进行读数的通用长度测量工具。外径千分尺常简称为千分尺，它是比游标卡尺更精密的长度测量仪器，它的量程是0－25,25-50,50-75...毫米，分度值是0．01毫米。工作原理：根据螺旋运动原理，当微分筒（又称可动刻度筒）旋转一周时，测微螺杆前进或后退一个螺距──0．5毫米。这样，当微分筒旋转一个分度后，它转过了1／50周，这时螺杆沿轴线移动了1／50×0．5毫米＝0．01毫米，因此，使用千分尺可以准确读出0．01毫米的数值。 将头发紧密缠绕在小圆柱后，用螺旋测微器来测量，依据千分尺的读数原理可以得到n