[发明专利]单缝衍射法测量细丝杨氏模量的装置及方法

权利要求书

1.一种单缝衍射法测量细丝杨氏模量的装置，其特征在于：所述的装置包括激光器、单缝装置（1）和观测屏装置（2），激光器发出的平行光垂直射入单缝装置（1）的缝隙后，经单缝衍射后投射在观测屏装置（2）上，单缝装置（1）包括带有底座的支架（4），支架（4）的上端设置有夹子（5），夹子（5）下端固定有待测细丝（6），待测细丝（6）的下端由锁紧螺钉锁定在单缝的上刀片（8）上，上刀片（8）能够在框架（7）上纵向滑动，框架（7）设置在连接杆（14）上，并且连接杆（14）能够在支架（4）上移动并锁定，在框架（7）的底部设置有与上刀片（8）在纵向上共面的下刀片（11），上刀片（8）和下刀片（11）两刀口之间为单缝装置（1）的缝隙（9），与上刀片（8）固定连接有连接片（3），连接片（3）与上刀片（8）相互平行，并且在连接片（3）上开设有宽缝（10），宽缝（10）的长度与缝隙（9）相配，宽缝（10）的宽度比缝隙（9）大，而缝隙（9）又与宽缝（10）重合，连接片（3）的底边框（13）上设置有悬挂绳（12），悬挂绳（12）的底部可连接砝码，观测屏装置（2）包括纵向设置的、带有底座且具有一定宽度的标尺框架，标尺框架上设置有螺杆（19）和标尺（15），螺杆（19）的上端设置有带有刻度的鼓轮（16），螺杆（19）上螺纹连接有移动块（17），移动块（17）上设置有指向标尺（15）的指针（18）。

2.一种利用如权利要求1所述的装置测量细丝杨氏模量的方法，其特征在于：所述的方法按照以下步骤进行：

a、将长度为L，直径为d的待测细丝（6）的上端通过夹子（5）固定在支架（4）上，待测细丝（6）的下端固定在上刀片（8）上，在悬挂绳（12）的下方悬挂质量为m₁的砝码，使待测细丝（6）伸直，

b、通过调节连接杆（14）在支架（4）上的高度，使上刀片（8）和下刀片（11）两刀口之间的缝隙（9）的宽度达到既有利于测量、又保证增加砝码后缝隙（9）不闭合，此时缝隙（9）的宽度为a₁，

开启激光器，激光经过缝隙（9）后会在观测屏装置（2）上产生明显且便于测量的衍射条纹，

c、旋转鼓轮（16），让移动块（17）在纵向上移动，并控制指针（18）分别与衍射条纹中央明纹的上、下限重合，两坐标的差值即衍射条纹±1级暗纹的间距为中央明纹的宽度 x₁，

d、在悬挂绳（12）上增加砝码，让待测细丝（6）发生微小的弹性伸长，上刀片（8）和连接片（3）共同相对于框架（7）向下位移，缝隙（9）的宽度变小，此时缝隙（9）的宽度为a₂，重复c步骤操作，测出此时中央明纹的宽度x₂，此时砝码的总质量为m₂，

e、缝隙（9）至观测屏装置（2）的距离为D，激光波长为λ，将上述的L、d、m₁，m₂，x₁，x₂和D、λ带入公式：

计算出待测细丝（6）的杨氏模量。