许巧平

(延安大学 物理与电子信息学院，陕西 延安　716000)



劈尖干涉法测金属丝杨氏模量

许巧平

(延安大学 物理与电子信息学院，陕西 延安716000)

设计了一种夹角能变化的劈尖干涉装置，精确的测量了金属丝的微小伸长量，从而计算出该金属丝的杨氏模量.

杨氏模量；劈尖干涉；干涉条纹宽度；金属丝

杨氏模量是表征工程材料的重要物理参数之一，它是反映材料抵抗弹性形变大小的一项性能指标.金属丝杨氏模量测定是大学物理实验课标中的一个必做实验.拉伸法测定该物理量的难点主要是材料受力时微小伸长量的测量.光杠杆法、迈克耳孙干涉法、光的衍射等方法在实验教学中经常用到[1-10].本文基于干涉原理采用自制活动劈尖的方法测量了金属丝的伸长量，准确算出金属丝的杨氏模量.

1　实验原理

取一粗细均匀的金属丝，设原长为l0，截面积为S(半径为d/2).将一端固定，在另一端施加一外力F，其方向沿金属丝伸长方向.金属丝在拉力F的作用下伸长量为Δl.则应力F/S和应变Δl/l0之间的关系遵守胡克定律，即

(1)

其中，杨氏模量E可表示为

(2)

从式(2)可见，测量杨氏模量的关键是如何精确测出微小长度变化.笔者设计了一个活动劈尖，其劈尖角大小可以由金属丝在拉力作用下的伸长而引起变化，进而引起劈尖干涉条纹的变化，通过测量干涉条纹宽度的变化可精确测量金属丝伸长量Δl.

当波长为λ的单色光垂直射向劈尖，由空气薄膜的上下两表面反射的……