光杠杆镜尺法测定钢丝的杨氏弹性模量课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,光杠杆镜尺法测定钢丝的杨氏弹性模量,微小长度变化的测量,背景介绍,杨氏模量,(Youngs modulus),是表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量，它是沿纵向的弹性模量。,1807,年因英国医生兼物理学家托马斯 杨,(Thomas Young,1773-1829),所得到的结果而命名。,根据胡克定律，在物体的弹性限度内，应力与应变成正比，比值被称为材料的杨氏模量，它是表征材料性质的一个物理,杨氏模量的大小标志了材料的刚性。,杨氏模量的测定对研究金属材料、光纤材料、半导体、纳米材料、聚合物、陶瓷、橡胶等各种材料的力学性质有着重要意义，还可用于机械零部件设计、生物力学、地质等领域。,科学家介绍,托马斯,杨,托马斯,杨（,Thomas Young,，,1773,1829,）,英国物理学家、考古学家、医生，光的波动说的奠基人之一。,1773,年,6,月,13,日生于米尔弗顿，,1829,年,5,月,10,日在伦敦逝世。杨自幼天资过人，,14,岁就通晓拉丁、希腊、法、意、希伯莱、波斯、阿拉伯等多种语言，一生在物理、化学、生物、医学、天文、哲学、语言、考古等广泛的领域作了大量工作。,1801,年杨通过著名的杨氏双缝实验，首先引入干涉概念论证了波动说，又利用波动说解释了牛顿环的成因和薄膜的彩色。他还第一个测量了,7,种颜色光的波长。,实验目的,学习利用光杠杆测定长度量微小,变化的方法。,学习用逐差法处理实验数据。,在实验中，,F,等于砝码所受的重力；钢丝长度很容易用直尺测量；钢丝的截面积,S,也很容易测量，只要测得钢丝的直径,d,，,就能很容易地计算得到钢丝的截面积,S。,（2）,只有钢丝的伸长量,L,为一个不易测量的小量，在实验中我们是采用光杠杆来测量,L,的。,杨氏模量的测量原理图,L,B,直尺,望远镜,目镜,物镜,x,0,x,i,钢丝,砝码盘,L,2,x,物镜调节旋纽,光杠杆,b,根据几何关系，很容易由,y,可以得到,L。,（3）,称为光杠杆的放大率。,两个支点,“力”点,望远镜和直标尺,杨氏模量测定仪,其它仪器和器材,实验内容,1.,调整测量系统,望远镜镜筒和光杠杆镜面等高；,望远镜上侧目测平面镜中直尺；,调节望远镜，看清望远镜中叉丝,及标尺度。,物镜,准星,目镜,物镜调焦抡,调节目镜,看清叉丝,调节物镜,看清标尺刻度,2.,测量,加上初始负载（两块砝码），拉直钢丝，,逐次加上一定质量的砝码，再逐次减去砝码，记录,x,i,、,x,i,多次测量钢丝直径,d,(6,10,次,),，,单次测量,B,、,b,、,L,。,经过数据处理，最后得到,Y,Y,。,b,两个支点,“力”点,逐差法,可以求得,误差分析：误差传递,直接测量的物理量,x,；,d；B；b；L,的误差,必然会引起杨氏模量,Y,的误差。实验中要求计算,直接测量量的标准偏差，再运用误差传递公式计,算杨氏模量的标准偏差，写出最后结,Y,y,。,d,：,d,1,、,d,2,d,10,x,：,x,1,、,x,2,x,4,B,；b；,L,均为单次测量，根据实际情况，它们的标准偏差分别规定为,误差传递公式,最后结果,参考实验结果,Y=2.00,10,11,N/m,2,谢谢！,