干涉法测量金属细丝直径

长春工程学院理学院（130012）刘莹

1实验原理

如图1所示，两块平板玻璃叠放，其间夹入薄片或细丝状物体的时候，玻璃之间就形成一空气劈尖。在单色平行光垂直照射下，玻璃上出现明暗相间、间距相等的平行于玻璃棱边的干涉条纹。

根据波动光学理论，空气劈尖上、下表面反射光是相干光。如若在劈尖内空气层厚度为e处，其两相干光的光程差为：

在实验室中采用钠光灯照射劈尖，其波长λ=589.3×10－9 m。由上式可知，只要利用游标卡尺或读数显微镜测得金属丝所在位置到劈尖棱边的距离L以及条纹间距Δl，即可获得金属丝直径e的数值。此外，④式中的L/Δl，即是视场中所观察到从劈尖棱边至金属丝之间干涉暗纹的数目，用K表示，则上式可以表示为：

可见只要利用读数显微镜读得K值，同样可以获得金属丝直径e的数值。

2实验数据处理与实验结果

2.1实验方法之一

于是，金属细丝直径的测量结果表示为:

e=(3.89±0.02)×10－5m

2.3注意事项

一是使用测微显微镜测量时，为避免产生回程误差，测微刻度轮应沿同一方向旋转，不可中途反向；二是在测量数据之前需调整细丝的位置，以使条纹间距适当。金属细丝的位置距离劈尖棱边如果太近，会因为干涉条纹过密而分辨不清；如果太远，会因为干涉条纹过于稀疏，造成条纹数目过少而增大测量的不确定度。

3体会

借助游标卡尺、千分尺等工具测物体直径。虽然操作简单、效果直观，但精度较低。本实验运用光学等厚干涉理论进行测量，结果的精度较高。同时结合光学原理的运用，将普通的长度测量这类基础性实验上升为综合性、设计性的实验项目，对于激发学生的实验兴趣，培养他们创造的能力十分有益。

收稿日期：2014-03-03