劈尖干涉测量头发丝直径

1、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 时，干涉条纹为暗纹与 k

2、 级暗条纹对应的薄膜厚度为：两相邻暗条纹所对应的空气膜厚度差为： 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; 由于数目很大，实验测量不方便，可先测出单位长度的条纹数，再测出两玻璃交线处至细丝的距离，则 已知入射光波长，测出和,就可计算出细丝（或薄片）的直径。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

3、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.重复测量六次，根据式计算细丝直径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=589.3nm L=36mm 读数显微镜纵向测量精度：0.005Ni202020202020l(mm)2.1232.1272.1212.1292.1272.125l =(2.123+2.127+2.121+2.129+2.127+2.125)6mm=2.125mmSi=i=1n(l-l)2n-1=(2.123-2.125)2+

4、(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=0.0053mml=Si2+仪2=（0.0053）2+（0.005）2mm2=0.007mm2l=l±l=2.125±0.007mmEl=ll=0.0072.125×100%=0.33%N0=Nil=202.125mm=9.41mmD=N0L2=9.41×36×589.3×10-62=0.09mm3.2实验效果分析：经上网查证，人头发丝一般是0.60.8mm，与实验数据相差不大，说

5、明本次试验比较成功。实验中可能会存在误差，测量误差，读数误差。偶然误差等等。排除这些误差，实验相对会可以精确。4.结论：经实验得出，本人的头发丝直径大概在0.09mm左右。说明，根据薄膜干涉原理，利用劈尖干涉可以测量细丝的直径。而且精确度较高，一般可以用来测量毫米级别以下的细丝直径。本次试验设计比较简易，存在较大误差。应该多测量几次减小误差，而且头发丝各部分直径不同，最好能测量多个位置。个人自己的头发也有差异，所以实验太过简单，没有深入研究。做这个实验最大的心得体会就是一定要细心加耐心，第一次把头发丝夹在劈尖上放到显微镜上观察时，找不到干涉条文，经过多番调整显微镜和劈尖后才看到干涉条纹，观察多次后，眼睛却开始难受。做这个实验一定要按步骤,每一步都要仔细，哪一步出错就会使得实验数据出现较大的误差，所以一定要细心。光学实验对眼睛要求很高，要一直盯着显微镜看，很快就会有累的感觉，所以一定要很有耐心。根据薄膜干涉