用伸長法和電熱法測微小長度及光杠桿的擴展應用

摘 要:隨著科技的發展，微小長度的測量已經越來越先進，手段也越來越多。本實驗采用拉伸法和電熱法測量微小長度的變化，從測量方法、儀器調整到數據處理在大學物理實驗的公共物理實驗都很具有代表性，是力、熱學試驗中很典型的實驗。

關鍵詞:伸長法 電熱法 光杠桿系統 平面反射原理 擴展與應用

中圖分類號:O433文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(a)-0114-02

楊氏模量和金屬線脹系數是描述固體材料彈性形變能力的重要物理量，是選擇機械零件材料的依據，是工程技術設計中常用的參數。本實驗中涉及的微小長度變化量的測量方法——光杠桿放大測量法，其原理廣泛地應用在許多測量技術中，光杠桿還被許多高靈敏度的測量儀器(如靈敏電流計、沖擊電流計等)所采用，并且在精密儀器加工、建筑、橋梁的設計中有著廣泛的應用。

1 楊氏模量的測量原理

在外力作用下，固體發生的形狀變化叫形變，形變分彈性形變和范性形變。本實驗測量鋼絲楊氏彈性模量是在鋼絲的彈性范圍內進行的，屬彈性形變的問題，最簡單的彈性形變是在彈性限度內棒狀物受外力后的伸長和縮短。設一根長度為L、橫截面積為S的鋼絲，沿長度方向施加外力F后，鋼絲伸長ΔL。根據胡克定律:脅變(ΔL/L)與脅強(F/S)成正比，脅變前比例系數是楊氏彈性模量即(1)

Y就是該鋼絲的楊氏彈性模量，單位是NM-2。

由式(1-1)可知，只要測量出等號右端的F、L、S、ΔL等量，即可測定楊氏彈性模量Y。顯然，F、L、S可用一般量具測出……