程军 韩玉龙

【摘要】利用光杠杆可以准确测量固体材料在应力、温度等因素影响下所致的微小长度变化，该方法可用于测定材料的杨氏模量和线胀系数等大学物理实验，同时应用逐差法、最小二乘法等方法对数据进行分析处理，得到了预期的实验结果。

【关键词】光杠杆放大原理；杨氏模量；线胀系数；逐差法；最小二乘法

【基金项目】安徽省质量工程项目“大学物理实验中心”，项目编号：2015sxzx058。

固体材料在外界环境（应力、温度等因素）的影响下会发生形变。通常这种形变极其微小，以至于其长度变化很难通过常规的长度测量工具准确测量。光杠杆是一种利用光学放大方法测量微小长度变化量的装置。光杠杆放大原理可以用于测定固体材料的杨氏模量和线胀系数等大学物理实验。其中，杨氏模量是描述材料抵抗弹性形变能力的物理量，线胀系数是表征材料受热膨胀特性的重要参数，它们都是工程技术中常用的参数，是选用材料的重要参考指标。本论文中，利用光杠杆放大原理设计实验测定材料的杨氏模量、线胀系数等参数，应用逐差法、最小二乘法等方法分析处理实验数据，并对测量的不确定度进行评定，得到了预期的实验结果。

一、原理简介

（一）光杠杆放大原理

光杠杆放大原理图如图1所示，其中D为光杠杆镜面到照明标尺的距离，为光杠杆前后足的垂直距离。当固体材料长度的变化量为时，从望远镜中记录的照明标尺读数的变化量为。……