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研究性实验 报告 ——光杠杆测钢丝弹性模量 第一作者： 谢伟康 第一作者学号： 第二作者： 赵林山 第二作者学号： 所在院系：机械工程及自动化 SMEA 2011 -11-28 光杠杆测弹性模量 谢伟康 目录 前言 2 摘要 3 Abstract 3 一、实验原理 4 1.1 实验原理 4 1.2 实验装置 5 1.2.1 光杠杆 5 1.2.2 数显液压加力杨氏模量拉伸仪 7 二、实验仪器 8 三、实验内容 8 3.1 调整测量系统 8 3.1.1 目测微调 9 3.1.2 调焦找尺 9 3.1.3 细调光路水平 9 3.2 测量数据10 四、实验数据处理10 4.1 原始数据记录及处理10 4.2 不确定度计算12 4.3 测量结果13 五、误差分析13 5.1 钢丝折弯的影响14 5.2 光杠杆镜面与望远镜光轴夹角的影响15 六、光路调节经验技巧17 七、实验改进18 7.1 原有仪器存在的问题18 7.2 实验改进建议19 八、感想与结束19 参考文献20 北京航空航天大学 基础物理实验研究性报告 1 / 20 光杠杆测弹性模量 谢伟康 前言 21 世纪最重要的是人才，而人才最应该具备的能力之中少不了实践动手能力和创新能 力。基础物理研究性实验提供了一个很好的机会来锻炼我们的实践动手能力和创新能力。我 紧紧地抓住了这个机会，对基础物理实验“光杠杆测钢丝弹性模量”进行了探究，并完成了 这份完整的研究性实验报告。 在本实验中用到了几种较典型的实验方法和数据处理方法。光杠杆是放大法的一种，应 用非常广泛，除了测量微小长度外，还可以测量微小的角度变化等，如灵敏电流计中也使用 了光杠杆的原理，但不是使用望远镜观测尺子，而是将一细束光照射到光杠杆上，通过观察 反射到观察屏（读数屏）上光点的移动情况可确定光杠杆的移动大小，进而得到待测微小角 度或微小长度等量。逐差法，通过简单的代数运算来处理一元线性拟合问题，没有人为拟合 的随意性，计算简单，是应用十分广泛的数据处理方法。 实验中还用到了多种测长仪器。在实际应用中，必须根据实际情况选择合适的测长仪器， 如有时待测物体无法接触测量，对于微小长度螺旋测微计就无法使用，可以选用读数显微镜。 目前，超声测距和激光测距在工程上的应用越来越多。 这份报告凝聚了我几周的心血，从实验的准备、进行到资料的查阅，实验报告的撰写直 至实验报告的完成，每一步我都是一丝不苟、坚持不懈地去做，不敢有丝毫的懈怠。我也从 中收获了许多，这对我以后的人生，无论是在学习、科研方面，还是生活方面，都是大有裨 益的。 当然，由于本人的能力有限，报告中难免存在些瑕疵，还望广大读者见谅，也欢迎广大 读者批评指正。 北京航空航天大学 基础物理实验研究性报告 2 / 20 光杠杆测弹性模量 谢伟康 摘要 杨氏模量是表征固态材料抵抗弹性形变能力的重要力学参量，它反映了材料弹性形