[实用新型]利用劳埃德镜测量横梁杨氏模量的测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种横梁杨氏模量的实验测量装置。

背景技术

目前，在大学的普通物理实验中，测量横梁杨氏模量的方法比较单一，普遍使用的方法是利用霍尔位移传感器来测量。此法的基本原理是横梁的微小弯曲量与电学量之间的相互转换，首先利用杠杆原理测出横梁受力后向下弯曲量与相应的霍尔元件在近似均匀磁场中霍尔电压变化量的定标关系，即霍尔位移传感器的灵敏度，利用这个定标关系由便于读出的霍尔电压间接求出横梁的弯曲量，代入相应公式求得横梁的杨氏模量。此法使用的辅助设备较多且原理复杂，操作过程较为繁琐，注意事项较多，操作时，易受环境光线影响、耗时且使测量结果不确定度较大。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有的利用霍尔位移传感器测量横梁杨氏模量的方法存在使用辅助设备较多且原理复杂，操作过程较为繁琐，注意事项较多，操作时易受环境光线影响，耗时且使测量结果不确定度较大的问题，提供一种利用劳埃德镜测量横梁杨氏模量的测量装置。

利用劳埃德镜测量横梁杨氏模量的测量装置，其组成包括测微目镜、劳埃德镜、可调狭缝仪、凸透镜、钠灯、第一升降调节座、横梁支架、第一三维平移底座、第二升降调节座、第二三维平移底座和托盘，所述测微目镜、劳埃德镜、可调狭缝仪、凸透镜和钠灯由左至右依次设置，测微目镜安装在第一升降调节座上，劳埃德镜水平设置在铜框上，铜框套装在被测横梁上，被测横梁设置在横梁支架上，横梁支架安装在第一三维平移底座上，可调狭缝仪安装在第二升降调节座上，凸透镜安装在第二三维平移底座上，且测微目镜的镜头与劳埃德镜正对，劳埃德镜的上端面与可调狭缝仪上的缝隙中线之间的距离为0.3mm，缝隙与凸透镜正对，凸透镜与钠灯上的光束正对，托盘悬挂在铜框下端面的正中心位置。

本实用新型与已有技术相比具有以下有益效果：

本实用新型利用杨氏双缝干涉原理，即通过可调狭缝仪的光与部分被劳埃德镜的反射光为相干光的原理测量横梁的杨氏模量，测量现象直观，原理简单、易懂，操作过程简化、省时；测量精度可达到纳米量级，使得测量精度大大提高，从而使测量结果的不确定度变小。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构主视图，图2是图1的A向视图，图3是图1的B向视图。

具体实施方式

实施例1：

利用劳埃德镜测量横梁杨氏模量的测量装置，见图1～图3，其组成包括测微目镜1、劳埃德镜2、可调狭缝仪3、凸透镜4、钠灯5、第一升降调节座6、横梁支架8、第一三维平移底座9、第二升降调节座10、第二三维平移底座11和托盘12，测微目镜1、劳埃德镜2、可调狭缝仪3、凸透镜4和钠灯5由左至右依次设置，测微目镜1安装在第一升降调节座6上，劳埃德镜2水平设置在铜框7上，铜框7套装在被测横梁13上，被测横梁13设置在横梁支架8上，横梁支架8安装在第一三维平移底座9上，可调狭缝仪3安装在第二升降调节座10上，凸透镜4安装在第二三维平移底座11上，且测微目镜1的镜头与劳埃德镜2正对，劳埃德镜2的上端面与可调狭缝仪3上的缝隙3-1中线之间的距离h为0.3mm，缝隙3-1与凸透镜4正对，凸透镜4与钠灯5上的光束正对，托盘12悬挂在铜框7下端面的正中心位置。测微目镜1、劳埃德镜2、可调狭缝仪3、凸透镜4、钠灯5、第一升降调节座6、第一三维平移底座9、第二升降调节座10和第二三维平移底座11均为市售产品。被测横梁13的材质为铜、铁或玻璃。

本实用新型的测量过程：测量前将本实用新型的测量装置安装在光学平台上，首先通过对第二三维平移底座11的调节，实现钠灯5与凸透镜4的光路共轴，钠灯5发出的黄光通过凸透镜4后变成一束平行光，该束平行光通过可调狭缝仪3的光与部分被劳埃德镜2的反射光为相干光；然后调整第一升降调节座6和第一三维平移底座9的位置、高度以及缝隙3-1的大小，调整到可在测微目镜1中看到清晰地干涉条纹；最后在被测横梁13下面的托盘12里加砝码，使被测横梁13的中心下沉(即被测横梁13弯曲)，被测横梁13上面的劳埃德镜2也随着下沉，根据杨氏双缝干涉原理可知双缝的距离变大，从而使测微目镜1中的干涉条纹间距变小；由条纹间距变化可知被测横梁13向下的弯曲量，将该弯曲量代入横梁的杨氏模量的通用公式中，可得出被测横梁13的杨氏模量。