利用衍射法自動測量金屬的彈性模量

沙金巧 楊俊義 范君柳 樊麗娜

摘 要 采用夫瑯禾費衍射原理，發展了一種利用衍射法自動測量金屬絲彈性模量的新方法。

利用CCD同時獲得單縫衍射和單絲衍射圖像，編寫圖像處理程序，對兩類衍射條紋進行采集與自動化處理，得到衍射條紋的中央明條紋寬度，分別測量金屬絲的微小伸長量和金屬絲的直徑，從而精確地獲得金屬絲的彈性模量。衍射法在微小尺度測量上具有較高精度，可用于精確測量金屬絲的彈性模量，將光學測量應用于力學量測量，對于培養大學生綜合實驗技能具有重要作用。

關鍵詞 夫瑯禾費衍射;金屬絲;彈性模量

彈性模量是描述固體材料抗形變能力的重要物理量，是機械構件材料選擇的重要依據，是工程中常用的重要參數[1]。彈性模量測量方法很多，如振動法[2]、梁的彎曲法[3-4]和拉伸法[5-7]等。在大學物理實驗教學中，基本采用光杠桿法進行測量，但測量的誤差較大。衍射法[8]在微小長度測量中有著廣泛的應用。基于夫瑯禾費衍射原理，采用單縫衍射和單絲衍射一體化測量金屬絲的微小伸長量和直徑，得到衍射條紋的中央明條紋寬度，再進行數據的自動化處理，精確地得到金屬的彈性模量，與所測金屬的彈性模量理論值非常接近。