邓玉萍，杨智博，崔 群，李国军，张毅宁，张 洁

(鞍山师范学院 物理科学与技术学院,辽宁 鞍山 114007)

金属线膨胀系数的测量是大学物理实验的基本内容之一.在一定温度范围内，原长度为l的金属杆件受热后，其伸长量Δl与原长度l和温度的增加Δt近似成正比，即Δl≈αlΔt，α称为线膨胀系数.测量金属线膨胀系数实验中存在的主要问题是怎样测量由温度变化引起被测金属件长度的微小变化量Δl.普通物理实验室现有的金属线膨胀系数测量方法是利用光杠杆法进行测量，由望远镜、反射镜、标尺、支架等组成的“光杠杆”系统对金属杆件因加热产生的微小长度变化量进行放大测量.该方法的优点是将力学中的杠杆原理与光的反射定律巧妙地结合在一起，将微小的长度变化有效地放大；缺点是操作烦琐，由于引入测量参数较多，产生的测量结果误差较大.

1 光杠杆法测量实验存在的问题

(1)物理实验室现有测量金属线膨胀系数设备采用的是光杠杆法测量微小长度变化量：调节望远镜，观察直尺在平面镜中的像，随着温度升高，被测金属件长度伸长，像的位置发生改变.当记录读数时，望远镜中像的读数和温度计的读数不能实现同步测量，存在随机误差.

(2)读数望远镜的调节较为复杂，系统误差主要来源于光杠杆和尺度望远镜组成的读数装置.由于测量的参数较多，包括金属杆件微小伸长量、光杠杆长度、光杠杆镜面到直尺的距离，产生的系统误差……