实验二-表面张力系数的测定---南京农业大学物理实验教学中心.pdfVIP

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实验二表面张力系数的测定

一、实验目的

（一）用毛细管法测定水的表面张力系数；

（二）掌握读数显微镜的使用方法。

二、实验器材

读数显微镜（1台）玻璃毛细管（1支）精密温度计（1支）

洗耳球（1只）培养皿（1只）吸

水纸（1张）

毫米分度尺（1支）木支架（1只）

三、实验原理与仪器使用

（一）毛细现象与表面张力系数

将很细的玻璃管插入水中时管内液面会升高；而将玻璃细管插入水银中时，管内的液面会下降。这种润湿

管壁的液体在细管内升高，不润湿管壁的液体在细管内下降的现象称为毛细现象。如图2—1所示表示润湿

情况下的毛细现象。

实验与理论都证明，液体在毛细管中上升或下降的高度为：

式中为液体的表面张力系数，即垂直作用于液面上单位长度直线段两侧的表面张力。单位为牛顿

/米。

不同的液体不同，同一种液体的数值与温度有关，温度升高，减小。

称为接触角，为锐角，表示细管内液体表面形成凹弯月面，液体在管内上升，h为正值，如

图2—1所示。为钝角，表示细管内液体表面形成凸弯月面，液体在管内下降，h为负值。水与玻璃间的

约为8度。为液体的密度，水在不同温度下值不同，可从讲义后面的附图曲线中查出。g为重

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力加速度，南京地区的g=9.7944米/秒。r为毛细管内半径，D为其直径。式2—1可变换为：

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通过测量h、D，可计算出值。

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（二）读数显微镜的构造与使用方法

读数显微镜可用于测量微小物体的长度，其精确度为0.01毫米。读数显微镜包括两个主要部分，即

观察部分和读数部分。

观察部分就是一架低倍显微镜。其成像光路如图2—2所示，被观察物体AB位于物镜O的焦点之外

适当距离处，物体产生的实象AB位于目镜E的焦点之内。目镜再将此实象放大，在离人眼约25厘米处得

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到一个放大的虚象AB，在第一次实象AB的位置上，装有十字叉丝K，以便对准物体或物体的某一部分进

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行测量。显微镜的物镜和目镜装在镜筒内。在使用显微镜时，测量前应先调节目镜中上下两透镜的距离（微

微转动上透镜），至所见叉丝清晰为止，然后再对待测物调焦。一般只要调节显微镜筒（图2—3）中的调

焦手轮4的上下位置以改变物体到物镜的距离，就能在镜中看到清晰的像。

读数部分由标尺16与测微手轮15组成。标尺上最小刻度为1毫米，手轮的圆周分成100小格，手

轮转动一周，镜筒移动1毫米。手轮转动一小格，镜筒移动0.01毫米。所以读数显微镜的精确度为0.01

毫米。镜筒上移动的长度，可由和镜筒联在一起的0标度线在主尺上的移动读数及测微手轮的读数读出。

应用读数显微镜测长度的方法是：把待测物体置于显微镜下，从目镜中找到物体清晰的象，并同时

看到十字叉丝。适当转动目镜，使十字叉丝的一条线与标尺平行，则另一条线即与标尺垂直。由于丝杆和

螺母之间有一定的距离，故在测量过程中必须按一定方向旋转测微手轮15，以免产生误差。例如要