[发明专利]一种用于测量金属杨氏模量的设备

说明书

一种用于测量金属杨氏模量的设备，包括金属丝受力机构、光杠杆组件以及光电检测组件；金属丝受力机构包括铁支架底座、设置在铁支架底座上的第一铁支架竖直杆、铁支架横杆、上端夹子、金属丝、水平载物台、中间夹子、下端夹子以及与下端夹子连接的砝码钩和砝码，光杠杆组件包括光杠杆前脚、光杠杆后脚、光杠杆水平杆以及平面镜，光杠杆后脚设置在中间夹子的顶部，光杠杆前脚设置在水平载物台上；光电检测组件包括设置在平面镜前方的聚焦透镜、可调光阑、LED单色光源、光电探测器以及光电检流计。本发明通过把金属丝受外力作用时的伸长量的测量转化为光电探测器竖直方向位置的变化量的测量，设备结构简单，调节难度减小，数据测量更加方便。

技术领域

本发明涉及金属杨氏模量测量领域，尤其是涉及一种用于测量金属杨氏模量的设备。

背景技术

在实验室中，金属杨氏模量的测量是物理实验室普遍开设的实验项目。其实验原理是利用光杠杆的放大作用，通过望远镜来观测光杠杆中平面镜里面标尺的像，测量的关键是找出平面镜里标尺的像，由于标尺固定在望远镜附近，望远镜与光杠杆的距离一般大于2米，实验过程中调节望远镜左右、上下位置、调整望远镜光轴与平面镜光轴的水平夹角、竖直方向夹角的关系，要占用很长时间，并且要求测量者熟练掌握调节方法、且需要实验者耐心、细致调节才能调节好仪器。此实验调节要求比较复杂，仪器调整难度较大，对操作者而言需要耗费较多的时间与精力，不利于此实验的教学开展。

发明内容

本发明的目的是为了解决光杠杆法测量金属杨氏模量的实验调节难度大、仪器调整复杂的问题，提供一种解决方案。通过在平面镜前放置单色光源和光电探测器以及光电检流计等部件，单色光源发出的光线经平面镜反射后被光电探测器接收，光电流值可在光电检流计上读取。当金属丝下面加挂砝码后，金属丝有一定的伸长量∆L，金属丝的伸长会引起光杠杆上平面镜镜面的倾斜程度，则投射在平面镜上的单色光源的反射光线相对于入射光线所在的水平面的夹角增大，光电探测器所在位置的反射光线光斑会上移，通过调节光电探测器竖直位置，使反射光线重新被光电探测器接收。通过以上设计，把金属丝受外力作用时的伸长量的测量转化为光电探测器竖直方向位置的变化量的测量，因此本发明测量金属杨氏模量，实验仪器结构简单，仪器调节难度减小，数据测量更加方便。

一种用于测量金属杨氏模量的设备，包括金属丝受力机构、光杠杆组件以及光电检测组件；

所述金属丝受力机构包括铁支架底座、设置在铁支架底座上的第一铁支架竖直杆、设置在第一铁支架竖直杆上部的铁支架横杆、设置在铁支架横杆上的上端夹子、金属丝、水平载物台、中间夹子、下端夹子以及与下端夹子连接的砝码钩和砝码，所述水平载物台通过载物台锁紧夹片可升降安装在第一铁支架竖直杆上，水平载物台上设有供中间夹子穿过的圆孔，且中间夹子的上顶面与水平载物台所在平面平齐，所述上端夹子、中间夹子和下端夹子上均设有紧锁螺丝，以将穿过的金属丝锁紧或松开；

所述光杠杆组件包括光杠杆前脚、光杠杆后脚、将光杠杆前脚顶端和光杠杆后脚顶端连接的光杠杆水平杆以及固定在光杠杆水平杆上的平面镜，光杠杆后脚设置在中间夹子的顶部，光杠杆前脚设置在水平载物台上；