头发的直径

光学实验

实验项目：劈尖干涉测量头发丝直径

系别：物理与电子科学系

班级：2010级物理学本科班

实验人员：

王琴学号：2

杨孝春学号：2

张军学号：2

郑进林学号：2

韩毅学号：2

指导老师：包剑惠

完成时间：2012、5、22

劈尖干涉测量头发丝直径

一、实验目的

1、观察劈尖干涉图样，进一步理解等厚干涉。

2、学会利用薄膜干涉测量微小长度的方法。

二、实验仪器及用具

移测显微镜、钠灯、载玻片、燕尾夹、头发丝

三、实验原理

将两片很平的玻璃叠放在一起，一端用细丝将其隔开，两玻璃

片之间就形成一个空气薄层。在单色光束垂直照射下，经劈尖上、下

表面反射后两束反射光是相干的，干涉条纹将是间隔相等且平行于二

玻璃交线的明暗交替的条纹。

显然，劈尖薄膜上下两表面反射的两束光发生干涉的光程差为

22m1

22

h



（）

（其中h为空气薄膜厚度，k=1,2,3…）

时，干涉条纹为暗纹与m级暗条纹对应的薄膜厚度为：

m

hm

2





两相邻暗条纹所对应的空气膜厚度差为：

m+1m-1

h-h

2





如果有两玻璃板交线处到细丝处的劈尖面上共有N条干涉条纹，

则细丝的直径D为:

)2/(ND

由于N数目很大，实验测量不方便，为了避免数错，在实验可

测出某长度

L

x

内的干涉条纹间隔数

x

(x=10),则可测出单位长

度的条纹数

x

x

n

L



，测出两玻璃交线处至细丝的距离L，则

nNL

)2/(L

L

x

D

x



已知入射光波长



，只需测出x和

x

L

,就可计算出头发丝

的直径D。

四、实验内容

1、将细丝夹在劈尖两玻璃板的一端，另一端用燕尾夹夹住，形

成空气劈尖。然后置于移测显微镜的载物平台上。

2、开启钠光灯，调节半反射镜使钠黄光充满整个视场。此时显

微镜中的视场由暗变亮。调节显微镜目镜焦距及叉丝方位和劈尖放置

的方位。调显微镜物镜焦距看清干涉条纹，并使显微镜同移动方向与

干涉条纹相互垂直。

3、用显微镜测读出叉丝越过x条暗条纹时的距离

L

x

,可得到

单位长度的条纹数

n

。再测出两块玻璃接触处到细丝处的长度L.

重复测量六次，根据式

)2/(nLD

计算细丝直径D平均值

和不确定度。

4、测量数据表格

123456

L/mm

x

x

L

/mm

次

数

项

目

五、注意事项

1、在整个实验过程中不能让头发丝弯曲。

2、调节焦距是应该至下而上的移动物镜筒，以免镜筒挤压被测物。

3、测量长度时，从起点到终点始终沿着同一个方向移动，中途也

不能向后退，以免回程带来的误差。

4、测量时，应使叉丝对准条纹中心再读数。

5、实验既采取分工处理，又积极配合和思考。

六、实验人员及其具体分工

实验设计：杨孝春

实验操作及记录数据：张军、郑进林、杨孝春

实验数据处理及实验报告：王琴、韩毅