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关于微小长度测量的研究 诸霖（05A12301） （东南大学土木工程学院，南京市 211189） 实验中，许多微小长度不易直接测量，所以在实际操作过程中，我们往往用一些特殊的装置将此类微小长度放大为可测的长度。本文主要介绍了用光杠杆放大法测量微小长度变化量的方法。 微小长度；光杠杆；误差 Researches on the changes of small length Zhu Lin(05A12301) (Civil Engineering,Southeast University,Nanjing 211189) Abstract: In the experiment, many small length can not be measured directly, so in the actual operation process, we often use some special device such small length amplification as measurable length. This paper mainly introduces the method of amplification method for the measurement of tiny change in length with the optical lever. Key words: Small length;light bar;deviation 0、引言 实验中，往往会遇到微小长度的测量。此类长度不易直接测量，需要通过特殊方法间接测量。下面介绍用非接触式的长度放大测量方法——光杠杆测量法的测量原理及仪器设备，其次分析在这种测量方法下的实验操作注意事项以减小误差。 另外，不同的实验需要对不同的方法进行比较选择，从而得到最优方案。 作者简介：诸霖，女，1994-8-14，江苏无锡，东南大学土木工程学院 邮箱：953666416@ 1、实验原理 基本原理如图：如图所示的架子上面悬挂有一带有重物的钢丝，一号是固定在钢丝上面的一个小块，2号是一个平面镜，平面镜下端支放在承物台上。平面镜通过一个固定在其上面的支架（细线）和小块连接着，支架和小块之间不固定。3号就是钢丝，四号是竖直放置的直尺。尺子前面的是一台望远镜。调整望远镜的焦距，使望远镜中心线对准平面镜中心，使实验员通过望远镜看到尺子上面的一个刻度。然后通过在钢丝下端加上重物，使得钢丝产生形变。这个微小形变通过连接在镜子上面的连杆反映到试验者观察到的尺子刻度变化上面来。然后量出平面镜和尺子的距离，量出平面镜支架的长度，然后通过读出的刻度变化值，按照相似三角形原理算出钢丝形变 2、实验模型 在实验中，光杠杆镜尺组模型如下： 根据光杠杆放大原理有公式如下： △L=KN/2D 式中，K为光杠杆前后足之间的垂直距离，D为光杠杆镜面到标尺之间的距离，N为逐差法测得的标尺读数。 这样，就将微小长度△L放大为K、N、D等量的测量。 3、实验操作 ①调节望远镜倾角使细叉丝中的第三条对准标尺的零刻度，这一步在实验操作中极为关键，实现起来也比较困难。在实际操作中，应先确定大致位置，调节时也需要同步调整望远镜和反射镜的角度，方可成功。 ②刚刚放上或者取下砝码时，由于轻微的抖动，读数不稳定，此时应静待其稳定后再读数。 ③加减砝码时，砝码缺口应交叉放置，因为砝码质心不在其中心。如果缺口方向一致，则易导致重心不稳，极易倒落，并拉断钢丝，加大工作量。 ④使用螺旋测微器测量长度时，首先应记录其初读数，还需区别微分筒的端面是位于固定套管毫米刻度线的前一半还是后一半。 4、其他微小长度测量法 在测量微小长度时，除了光杠杆测量法之外，还有一些其他的测量法。例如： 千分尺测量法：千分表是一种通过齿轮的多极增速作用，利用齿条齿轮或杠杆齿轮传动，将测杆的微小直线位移转换为圆盘上指针读数变化的测量工具。改变测头形状并配以相应的支架，可制成它的变形品种，例如厚度百分表、深度百分表和内径百分表等。如用杠杆代替齿条则可制成杠杆百分表和杠杆干分表，其示值范围较小，但灵敏度较高。适用于测量普通百分表难以测量的外圆、和沟槽等的形状和位置误差。圆盘上指针的读数变化量就是千分表触头处的微小长度的变化量，可以直接测量。 光的干涉测量法：光的干涉法装置是利用迈克尔逊干涉光路。以测量金属线胀系数为例，将恒温加热器固定在升降架上，待测金属棒放人恒温加热器中，温度设定好，将迈克尔逊干涉仪的动镜与丝杆脱开并调节好它的位置，打开氦氖激光器，调节使观察屏上出现清晰的比较稀疏的干涉圆环，白色磁管一端固定在动镜底座上。另一端紧贴金属棒。当温度升高时，金属棒伸长推动动镜移动，使干涉条纹发生变化，测出干