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1、光杠杆的使用与杨氏模量的测定【实验目的】1、学习微小长度变化的测量方法；2、测定钢丝样品的杨氏模量。【实验仪器】杨氏模量装置一套、米尺、千分尺。【实验原理】任何弹性物体在外力作用下都会发生形变。一长度为L、横截面积为S的均匀金属 丝，在受到沿长度方向上的外力F作用时，伸长量为5，在弹性形变的限度内，根据胡 F5克定律，其受到的拉伸应力W与伸长的应变成正比，即SL（1）代入上式得=E-S L比例系数E称为该金属的杨氏模量。又设金属丝直径为d，则S = 1兀d2,42）4 FL兀d 25其中， 5 是一个微小量，采用放大法，用光杠杆来测量。一个直立的平面镜装在三足底板的一端,三足尖彳,f2,f3构
2、成等腰三角形。至f2厶 的垂线长为Z，并以前足 为光点转轴，后足A的高低若发生微小的变化，通过平面镜 反射，经较长的光程作为杠杆指示反映在标尺上。先调节平面镜的法线水平，镜尺与平面镜距离为D。望远镜水平对准平面镜，从望远 镜中可以看到竖尺由平面镜反射的像，望远镜中的叉丝对准竖尺某一刻度线进行读数A0， 如果加砝码（=mg ）后被测物体向下的位移为5，光杠杆后足也随之下降5，使平面镜微微仰起，于是fl以f2厶为轴，以Z为半径旋转0角。因为5 Z,所以0角较小，有望远镜中叉丝原来对准竖尺上的刻度为A0，平面镜移动后，根据光的反射定律，镜面 旋转0角，反射线将旋转20角，这时叉丝对准的新刻度A，当L
3、 D，有mZ所以5（A -A0）（3）2 D m 0 代入（2）式，可得4）8mgLD兀 d 2( A - A ) Zm0实验内容1、安置好光杠杆及尺读望远镜并调节好，从望远镜中能清晰地看到直尺的像并选则好Ao的值。2、逐次增加一定质量的砝码，至少加六次砝码，记录相应的望远镜中的读数 AlA。63、依次减去六个砝码，记录相应的望远镜中的读数。4、选择合适的仪器测出l，d，D和Z。测量Z时，可将光杠杆在纸上压出三个足迹, 再在测量其Z值。5、用逐差法求出钢丝的杨氏模量。注意事项（1）注意维护金属丝的平直状态。实验之前若发现金属丝有些弯折，可在砝码托上加一 本底砝码，使它伸直后再开始做实验。（2）仪器调整好以后，在实验过程中要防止仪器有任何踫动现象。特别是在加减砝码时 要轻拿轻放。
