金属线胀系数的测量..docVIP

课 题 金属线膨胀实验 1．?掌握测量物体长度微小变化的方法观察物体线膨胀现象，并学会测量金属的线膨胀系数的方法。膨胀膨胀 试件品：硬铝（LY12）α=22.7×10-6/ ,(20-100℃)? 黄铜（H62） α=20.6×10-6/ ,(25-300℃) 钢（45）?? α=11.59×10-6/ ,(20-100℃) 仪器原理图示于图1。仪器原理图 (1) 其中，比例系数 称为固体线膨胀系数。 假设当温度由 变至 时，长度由 变至 ，对（1）式积分，得 (2) 将（2）中 展开成级数，得 (3) 因为 α甚小，故上式二次项以后各项可略去，代回到（2）式，得 (4) 长度为的待测固体试件被电热炉加热，当温度从上升至t时，试件因线膨胀，伸长到，同时推动迈克耳孙干涉仪的动镜，使干涉条纹发生N个环的变化，则：?????L2- L1 = ΔL= N?λ/2?? 四、实验内容与步骤 （一）仪器介绍 图（2）数显温控仪数显温控仪的测温探头通过铂热电阻，取得代表温度信号的阻值，经电桥放大器和非线性补偿器转换成与被测温度成正比的信号；而温度设定值使用“设定旋钮”（图2）调节，两个信号经选择开关和A/D转换器，可在数码管上分别显示测量温度和设定温度。仪器加热接近设定温度，通过继电器自动断开加热电路；在测量状态，显示当前探测到的温度。?安放试件??? 先用M4长螺钉旋入试件一端的螺纹孔内，从试件架上提拉出来，横放在实验台上，再用卡尺测量并记录试件长度l0，将电热炉从仪器侧面的台板上平移取下，手提M4螺钉把试件送进电热炉（注意：试件的测温孔与炉侧面的圆孔一定要对准）。然后卸下螺丝，用平面镜背面石英管一端的螺纹件将平面镜与试件联接起来。在炉体复位（从台板开口向里推到头）后，务必将测温探头穿过炉壁插入试件下半截的测温孔内，测温器手柄，应紧靠电热炉的外壳。从炉内电阻丝引出的电缆插头应插入炉旁的插座上（图3）。炉体下部与侧台板之间，用两个手钮锁紧。调节迈克耳孙干涉光路?接好激光器的线路（正负不可颠倒），再接通仪器的总电源，按“激光”开关，拨开扩束器之后，调节M1和M2两个平面镜背后的螺丝，使观察屏上的两组光点中的两个最强的重合，然后把扩束器转到光路中，屏上即出现干涉条纹，这时微调平面镜的方位，可将椭圆干涉环的环心调到视场的适中位置。对扩束器作二维调节，可纠正观察屏上光照的不均匀。测量?可以采用按升高一定的温度（例如10）测量试件伸长量的方法，也可以采用按试件一定的伸长量（例如由50或100个干涉环变化算出的光程差），测出所需升高温度的方法。测量前，先将温控仪选择开关置于“设定”，转动设定旋钮，直到显示出预定温度值。就黄铜H62和硬铝LY12而言，如果用第二种方法，每计数100个干涉环，在加热前温度基础上，温升应在10.5和9.5以内，对45号钢，每计数50个干涉环，温升应在9.4以内。此外，在准备自动控制加热温度时，还应考虑到，在测量范围内通常在比设定温度大约低2.8时，加热电路被切断。所以，可做如下估算：?????????????? 设定温度=基础温度+温升+2.8?设定温度后，将选择开关置于“测量”，记录试件初始温度t，认准干涉图样中心的形态，按“加热”键，同时仔细默数环的变化量。待达到预定数（例如50环或100环）时，记录温度显示值t。当接近和达到设定温度时，红灯亮（绿灯闪灭），加热电路自动切断。一种样品测试完毕后，直接按“暂停”键，手控停止加热最便捷。当室温低于试件的线性变化温度范围时，可加热至所需温度，再开始实验测量。不用自动控制时，请将设定温度定在60以上。更换试件??? 松开加热炉下部的手钮，使炉体平移，离开侧台板。旋下动镜拔下测温头，再换上螺丝提手从炉内取出试件。用风冷法或其他方法，使炉内温度降到最接近室温的稳定值，确认后，按要求安放待测试件，安妥后通常需要重新调节光路。无论以前是自动还是手控切断加热电路，只要按一次“加热”键，即开始新一轮的加热过程。实验完毕，切断加热炉电源。= N?(632.8/2)? nm 线膨胀系数α (×10-6/