采用雙激光束法測量金屬絲楊氏模量＊

胡依靜，張 晗，肖欣怡，姜一鑫，孫 哲，楊旭昕

（1.杭州師范大學物理學院，浙江 杭州311121；2.杭州師范大學經亨頤教育學院，浙江 杭州311121）

楊氏模量是描述固體材料在彈性限度內抵抗形變能力的物理量，是研究材料力學性質的重要參數[1]。利用靜態拉伸法測定金屬絲楊氏模量是大學物理實驗中的經典實驗項目，楊氏模量儀的設計與改進是近年來實驗教學儀器領域的研究熱點之一[2-9]。傳統的楊氏模量實驗儀器主要包括彈性模量測定儀、光杠桿、尺讀望遠鏡等[10]。該實驗關鍵環節之一是反射光路的調節，利用傳統實驗裝置，操作方法是通過肉眼觀察光杠桿的平面鏡與尺讀望遠鏡是否處于同一水平高度、平面鏡鏡面與望遠鏡鏡筒是否垂直。這種調節方式操作非常復雜，且需要進行反復調整，存在一定難度。此外，在測量金屬絲楊氏模量實驗中，通常利用米尺測量金屬絲的原長和平面鏡鏡面到標尺距離，由于金屬絲兩端設有螺絲夾，給精確測量金屬絲原長帶來一定困難。在測量平面鏡鏡面到標尺距離測量時，由于它們相距較遠，測量時通常需要2 個人共同完成，光杠桿易掉落且測量結果存在一定誤差。金屬絲原長和鏡面到標尺距離的精確測量是利用光杠桿法測量金屬絲楊氏模量實驗裝置當前面臨的主要問題和研究熱點。楊宏等[11]在楊氏模量實驗儀的望遠鏡鏡筒側方加裝1支激光器，實現了對光路的快速調節。安郁寬[12]通過在光桿桿鏡面的中心加裝1 支激光器，實現了對光路快速的調節。……