米尺测量，d(钢丝直径)，可用蝶旋测微器测量，F(外)可山实验中钢丝下面悬挂的砝码的 重力F=mg求出，而6L是一个微小长度变化，很难用普通测量长度仪器直接测出，因此德 小长度的测量是杨氏模量测量的重点、难点所在，本实验利用光杠杆的光学放大作用实现对 钢丝微小伸长量况的间接测量。测量设备图1所示。 2.光杠杆放大原理 图1杨氏模量仪示意网 图1是弹性模量测量实验装置示意图。待测金属丝上端固定，下端山夹具固定并可随 夹具移动而伸长。光杠杆的两前足置于固定的工作台的槽中，后足放在夹具的半台上并随夹 具半台移动，从而使光杠杆上的平面镜仰俯变化。在光杠杆平面镜的正前方放有望远镜和标 尺，从望远镜观察到标尺及标尺刻度线的变化，从而可算出光杠杆后足的移动，即金属丝的 仲长量 尺读望远镜和光杠杆组成！图2所示的测量系统。光杠杆系统是山光杠杆镜架与尺读望 远镜组成的。光杠杆结构实际上是附有二个尖足的平面镜。三个尖足的边线为一等腰二角形。 前两足B、C刀口与平面镜在同一平面内（平面镜俯仰方位可调），后是A在前两是刀口的叶 垂线上。尺读望远镜山一把竖立的毫米刻度尺和在尺旁的一个望远镜组成
图2光杠杆放人原理图 将光杠杆和望远镜按图2所示放胃好，按仪器调节顺序调好全部装置后，就会在望远镜 中看到经山光杠杆平面镜反射的标尺像。设开始时，光杠杆的平面镜竖直，即镜面法线在水 平位置，在望远镜中恰能看到望远镜处标尺刻度的象。当挂上重物使细钢丝受力仲长后， 光杠杆的后脚尖A随之绕BC下降孔，光杠杆平面镜转过一较小角度O,法线也转过同一角 度0。此时从望远镜中看到的像是标尺刻度，经半面镜反射所成的像，标尺刻线的像移为 口四n,儿，因0角很小，放有几何关系8≈tan0= 200 tan2002tn20 式中，b为光杠杆常数（光杠杆后脚尖金前脚尖连线的垂直距离）：R为光杠杆镜面全 尺读望远镜标尺的距离。从以上二式消去0得 3) 式(3)说明，微小变化量孔可通过较易准确测量的b、R、加，间接求得。实验中取 R☐口b,光杠杆的作用是将微小长度变化品放大为标尺上的相应位肾变化m,品被放 大了2R/b倍。将(3)式代入(2)式可得 (4④ 此式为本实验的测量依据公式。 三、实验仪器 杨氏模量测定仪，光杠杆，望远镜及标尺，水准器，钢卷尺，蝶旋测微器，钢直尺等
1.杨氏模量测定仪 杨氏模量测定仪见图1所示，三角底座上装有两根立杜和调整螺丝。金属丝的上端夹紧 在横梁上的夹头中。立杜的中部有一个可以沿立柱上下移动的平台，用来承托光杠杆。平台 上有一个圆孔，孔中有一个可以上下滑动的夹头，金属丝的下端夹紧在夹头中。夹头下面有 一个挂钩，挂有砝码托，用来放置拉伸金属丝的砝码。放置在平台上的光杠杆是用来测量微 小长度变化的实验装置。 2.光杠杆 图3光杠杆 光杠杆是利用放大法测量微小长度变化的仪器。光杠杆装置包括光杠杆镜架和镜面两大 部分，光杠杆镜架图3所示，将一直立的平面反射镜装在一个三脚支架的一端。测量光杠 杆常数（光杠杆后脚尖全前脚尖连线的垂直距离）时按图中右边所示，先把光杠杆的三足放 在数据记录本上轻按下三个足印，再用钢直尺量出后足印到两前足印所连直线的垂直距离 3。尺读望远镜组 尺读望远镜装骨如图2，它山一个与被测量长度变化方向半行的标尺和尺旁的望远镜组 成，望远镜山目镜、物镜、镜筒、分划板和调焦手轮构成。望远镜镜筒内的分划板上有上下 对称两条水平刻线一视距线，测量时，望远镜水平地对准光杠杆镜架上的平面反射镜，经光 杠杆半面镜反射的标尺虚象又成实象于分划板上，从两条视距线上可读出标尺像上的读数 使用望远镜时要遵循！下步骤湖节：①使望远镜轴对被观察物体。本实验中要使人从 望远镜外侧沿镜筒方向看到平面镜中标尺的像（可调节平面镜的镜面方向及移动望远镜的位 骨和高度)。②调节目镜看清叉丝。即旋转目镜改变其与又丝之间的距离，直全看到清晰的 【宁叉丝。③望远镜对物体调焦。旋转调焦手轮，改变目镜（连同叉丝）与物镜之间的距离， 使被观察物体（标尺刻度清晰可见并与分划板叉丝无视差（即使中间像落在叉丝平面上）. 4.蝶旋测微器 41用途和构浩 螺旋测微誉（又叫千分尺）是比游标卡尺史精常的测量长度的工具。可用来测量精零件 尺小、金属丝的直径和薄片的厚度：也可固定在望远镜、显微镜、干涉仪等仪器上，用来测 量微小长度或角度。用它测长度可以准确到0.01nm,测量范困为几个厘米。 紫旋测微器的构造如图4所示。螺旋测微器的小砧的固定刻度固定在框架上、旋钮、微 调旋钮和可动刻度、测微蝶杆连在一起，通过精密蝶纹套在固定刻度上
图4螺旋测微器 4.2原理和使用 紫旋测微器是依堀螺旋放大的原理制成的，即螺杆在螺母中旋转一周，蝶杆便沿者旋转 轴线方向前进或后迟一个蝶距的距离。因此，沿轴线方向移动的微小距离，藏能用圆周上的 读数表示出来。可动刻度有50个等分刻度的，也有25分度和100分度的，现以可动刻度有 50个等分刻度的为例，其精帝蝶纹的螺距是0.5mm,可动刻度旋转一周，测微蝶杆可前进 或后退0.5mm,因此旋转每个小分度，相当于测微螺杆前进或后退这0.5/50=0.01mm。可见 可动刻度每一小分度表示0.01mm,所以螺旋测微器可准确到0.01mm:山于还能再估读 位，可读到毫米的千分位，故又名千分尺。 实验室常用千分尺的示值误差为0.004mm。 43迅量和读数方法 测量时，当小砧和测微蝶杆并拢时，可动刻度的零点若怡好与固定刻度的零点重合，旋 出测微螺杆，并使小砧和测微螺杆的面正好接触待测长度的两端，那么测微蝶杆向右移动的 距离就是所测的长度。这个距离的整毫米数山固定刻度上读出，小数部分则山可动刻度读出。 a b) 25 图5螺旋测微器读数方法 读数时，依照读数准线读取数值。先从周定刻度上读取0.5mm以上的部分，在从可动 刻度上读取余下尾数部分（估计到最小分度的|分之一，即1/1000mm)，然后两者相加. 例图5(a)中读数为L=1.5mm+0.283mmm=1.783mm: 图5(b)中读数为L2=1.5mm+0.280mm1.780mm 4.4注意事项 (①)在读数时，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是古已经出。 (2)读数时，千分位有一位估读数字，不能随便扔掉，即使固定刻度的零点正好与可动 刻度的某一刻度线对齐，千分位上也应读取为0”。 (③)当小砧和测微杆并时，可动刻度的零点与固定刻度的零点不相重合，将出现零 误差，应加以修正，即在最后测长度的读数上去掉零误差的数值。 (4)测量完毕，应使小砧和测微蝶杆间留出一点空隙，以免因热膨胀而损坏螺纹。并放 入盒内，防止受湖 四、实验内容 1.调节实验仪器，使得从望远镜中能看到刻度尺布半面镜中所成的洁晰的刻线。 2.从望远镜中读刻度尺的读数，仪器调节到最佳工作状态后首先记录初始读数，然后
在砝码盘上每加一个砝码记录一个读数，依次记录8个数据，耳每减一个砝码记录一个读数。 3.测光杠杆常数b、钢丝长度L、平面镜到刻度尺的距离D、钢丝直径d 五、实验步骤 1.预加2kg砝码使钢丝拉直。 2.光杠杆的两前足放在工件平台的沟槽中，后是放在下夹头的平面上，注意不要和金 属丝接触。 3,调整望远绮筒与平面绮等高 4.初步寻找标尺的像。视线从望远镜筒稍上方看过去，观察半面反射镜，看到镜中有 杏刻度尺的像。若未见到，则左右移动望远镜标尺架，并调节平面镜仰角，同时观察半面镜， 直到在平面镜中看到标尺的像。 5.调望远镜找标尺的像。先调望远镜目镜，看到清晰的小字叉丝：再调调焦手轮，使 标尺成像在宁叉丝平面上。最后菱在望远镜目镜中看到清晰的标尺刻线和1字义丝。 6.调平面镜镜面仰角。望远镜中看到的标尺刻度数应与望远镜所在高度处的标尺刻度 数尽量接近，若两者相差太大，则适当调节平面反射镜的俯仰。最好使「宁叉丝水半线正好 压住标尺零刻度线或靠近零刻度线的某一刻度线上。 7.记求读数。从望远镜中读取刻度尺的初始读数，记录在表~增砝码nmm”这一行 的第一列中，然后在砝码盘上每加一个砝码记录一个读数，依次记录满这一行之后，再每减 个砝码读取一个读数，并记录在下一行，即“增砝码mm 行。注意：“增砝码nmm 一行的记录顺序是从右到左，这样才可以保证这两行的同一列的两个数据对应的是砝码盘上 有相同砝码个数的标尺读数。 8.用螺旋测微器测量钢丝直径，在不同位肾处测6次记录在表3中。 9.用钢卷尺测量钢丝的长度L,光杠杆常数b及光杠杆平面镜到标尺的距离D,光杠 杆常数b是光杠杆前后足的垂直距离，测量方法如下：①把光杠杆的三足放在数据记录本上 轻按下二个足印，②作连接两前足印的直线，并作后足到其直线的垂线。③用钢直尺量出后 足印到两前足印所连直线的垂直距离。L,D、b都只需测一次。 六、数据记录与处理 1.测量标尺刻线的像移 表1测量m的数据表格 序号i 1 27 345678 m/kg 2 5 6 8 增砝码n/mnm 增砝码nmn 万=(n+n.)12 表2逐差法处甲数洲结果 序号 2 3