采用双激光束法测量金属丝杨氏模量*
2022-08-04胡依静肖欣怡姜一鑫杨旭昕
科技与创新 2022年15期
胡依静,张 晗,肖欣怡,姜一鑫,孙 哲,杨旭昕
(1.杭州师范大学物理学院,浙江 杭州311121;2.杭州师范大学经亨颐教育学院,浙江 杭州311121)
杨氏模量是描述固体材料在弹性限度内抵抗形变能力的物理量,是研究材料力学性质的重要参数[1]。利用静态拉伸法测定金属丝杨氏模量是大学物理实验中的经典实验项目,杨氏模量仪的设计与改进是近年来实验教学仪器领域的研究热点之一[2-9]。传统的杨氏模量实验仪器主要包括弹性模量测定仪、光杠杆、尺读望远镜等[10]。该实验关键环节之一是反射光路的调节,利用传统实验装置,操作方法是通过肉眼观察光杠杆的平面镜与尺读望远镜是否处于同一水平高度、平面镜镜面与望远镜镜筒是否垂直。这种调节方式操作非常复杂,且需要进行反复调整,存在一定难度。此外,在测量金属丝杨氏模量实验中,通常利用米尺测量金属丝的原长和平面镜镜面到标尺距离,由于金属丝两端设有螺丝夹,给精确测量金属丝原长带来一定困难。在测量平面镜镜面到标尺距离测量时,由于它们相距较远,测量时通常需要2 个人共同完成,光杠杆易掉落且测量结果存在一定误差。金属丝原长和镜面到标尺距离的精确测量是利用光杠杆法测量金属丝杨氏模量实验装置当前面临的主要问题和研究热点。杨宏等[11]在杨氏模量实验仪的望远镜镜筒侧方加装1支激光器,实现了对光路的快速调节。安郁宽[12]通过在光杆杆镜面的中心加装1 支激光器,实现了对光路快速的调节。……
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