基本信息
- 項目名稱：
- 等光程法楊氏模量測量儀
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 運用邁克耳遜干涉儀能夠測量微小長度變化量的原理，設(shè)計了等光程法楊氏模量測量儀。在外力的作用下使金屬絲產(chǎn)生形變，通過調(diào)節(jié)施力前后觀察屏上干涉條紋縮進和涌出的分界點來確定金屬絲發(fā)生的微小型變量。然后根據(jù)公式來確定金屬絲的楊氏模量。
- 詳細介紹：
- 等光程法楊氏模量測量儀有激光器，擴束鏡，改裝后的邁克爾遜干涉儀，和新增導(dǎo)軌部分組成。將原邁克爾遜干涉儀上的兩個反射鏡都改裝成動鏡，將改裝后的一動鏡放在新增的導(dǎo)軌上，同時將金屬絲一段固定在新增導(dǎo)軌末端和另一端連接動鏡，再用牽引繩連接動鏡通過導(dǎo)軌末端的定滑輪和掛鉤相連，通過向掛鉤上增加砝碼的方法給金屬絲施力，使金屬絲拉伸，在產(chǎn)生微小變化前后，通過調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀上的螺桿，在觀察屏上尋找干涉條紋“縮進”和“涌出”的分界點，從邁克爾遜干涉儀系統(tǒng)上可以直接的讀出數(shù)值，就可以確定兩個分界點之間的距離，即為來確定金屬絲的伸長量。進而依據(jù)公式來確定金屬絲的楊氏模量。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 目的：為了減少傳統(tǒng)方法的測量誤差，提高實驗結(jié)果的精確性；將力學(xué)和光學(xué)實驗進行結(jié)合。所以設(shè)計了等光程法楊氏模量測量儀。 基本思路：對光學(xué)實驗中的邁克爾遜干涉儀進行改裝，通過調(diào)節(jié)光路，使分光板到兩動鏡之間的光程相等，利用邁克爾遜干涉儀能夠測量微小長度變化量的原理，測出金屬絲受力后發(fā)生的形變量，進而確定出金屬絲的楊氏模量。 技術(shù)的關(guān)鍵點：實驗過程中光路要實現(xiàn)等光程。
科學(xué)性、先進性
- 儀器的技術(shù)特點： 1.在原邁克爾遜干涉儀的基礎(chǔ)上新增一導(dǎo)軌、一固定裝置、一動鏡、一牽引繩、金屬絲、鉤碼； 2.將原定鏡改為動鏡放在新增導(dǎo)軌上可縮短導(dǎo)軌間距； 3.固定裝置可以確保金屬絲與牽引繩同軸等高，還可以測量多種金屬絲的楊氏模量； 4.實驗中用鉤碼代替托盤，可消除分力。 與現(xiàn)有技術(shù)相比：現(xiàn)有技術(shù)中，也有利用邁克爾遜干涉儀通過數(shù)條紋的方法測量金屬絲楊氏模量。但是等光程法楊氏模量測量儀，操作更方便，實用性更強。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2011年3月在大連市第二屆創(chuàng)新創(chuàng)意大賽中獲一等獎 第十屆“挑戰(zhàn)杯”遼寧省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中獲特等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 合作開發(fā)
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品 圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 優(yōu)勢： 1.可直接測量金屬絲的微小長度的變化量； 2.邁克爾遜干涉儀的讀數(shù)系統(tǒng)可精確到0.1um，提高實驗結(jié)果的精確度；3.定鏡改為動鏡放在新增的導(dǎo)軌上，更易調(diào)出初始時條紋“涌出”和“縮進”的分界面； 4.實驗中只需調(diào)出干涉條紋“縮進”和“涌出”的分界面。 使用范圍：1.該儀器的實用性較強，是力學(xué)和光學(xué)實驗的結(jié)合，增加了邁克爾遜干涉儀的實驗用途，可用于普通高等院校理工科學(xué)生綜合創(chuàng)新實驗的開設(shè)。2.該儀器可以測合金和各種金屬絲的楊氏模量，進而探究合金和金屬絲的各種性質(zhì)，其市場前景廣闊。
同類課題研究水平概述
- 當(dāng)前國內(nèi)外同類課題研究水平概述： 邁克爾遜干涉儀是一種典型的光學(xué)儀器，作為近代精密光學(xué)儀器之一，被廣泛用于科學(xué)研究和檢測技術(shù)等領(lǐng)域。目前國內(nèi)外所擁有的測量楊氏模量的方法有：利用激光測量金屬絲楊氏模量，利用螺旋測微器測量金屬絲楊氏模量，光的衍射法測量楊氏模量，用讀數(shù)顯微鏡直接測量金屬絲伸長量，用光纖位移傳感器測量金屬絲的楊氏模量等等。也有用邁克爾遜干涉儀測量金屬絲楊氏模量的方法。他們的方法是通過觀察干涉屏上衍射圓環(huán)條紋“涌出”或“陷入”（“涌出”或“陷入”由定鏡和動鏡的虛像的相對位置決定）的條紋的個數(shù)確定出動鏡移動的位移進而確定了金屬絲的伸長長度，然后根據(jù)公式求出金屬絲的楊氏模量。 隨著科學(xué)的發(fā)展，儀器的精進，對楊氏模量的測量方法也在不斷的改進，然而實驗總是會產(chǎn)生誤差的，不能夠做到百分之百的精確，改進一個實驗或者儀器只是減小了誤差值，提高了實驗和測量的精確度。通過大量的閱讀，研究和思考，我們小組提出了一種測量金屬絲楊氏模量的新方法，即等光程法測量金屬絲楊氏模量，此儀器設(shè)計方案利用的是光路變化的原理，通過調(diào)出等光程面，利用對邁克爾遜干涉儀的讀數(shù)系統(tǒng)，來提高了實驗的精確性。同時將力學(xué)實驗和光學(xué)實驗聯(lián)系在一起。還可以測量合金的楊式模量，應(yīng)用于市場新材料的開發(fā)研究。
