光杠杆法测量金属的线胀系数

光杠杆法测量金属的线胀系数任何物体都具有“热胀冷缩”的特性，这个特性在工程设计、精密仪表设计、材料的焊接和加工中都必须加以考虑。在一维情况下，固体受热后长度的增加称为线膨胀，我们用线膨胀来表示固体的这种差别。测定固体的线胀系数，实际上归结为测量在某一温度范围内的固体的微小伸长量。测量方法有光杠杆法、螺旋测微法、干涉法等，本实验用光杠杆法，测量精确度极高。【实验目的】1.学会用光杠杆法测量固体长度的微小变化。2.测量金属杆的线膨胀系数。【实验原理】固体加热时，体积将增大，这是一般物体所具有“热胀冷缩”的特性，固体受热后长度的增长称为“线膨胀”，其长度L和温度之间的关系为L=(1+at+Bt2+…)(1)式中L。为温度t=0℃时的长度。ā、B…是和被测物质有关的常数，都是很小的数值。而B以下各系数和ā相比甚小。所以在常温下可以忽略，则(1)式可写成：L=Lo(1+a t)(2)式中α就是通常所称的线胀系数，其物理意义为温度每升高一度时物体的伸长量与它在零度时的长度比，单位是度分之一（℃一）如果在温度t和a时，金属杆的长度分别为L和L2,则可写出：L=L。(1+at)(3)L=L。(1+at2)(4)将式(3)代入式(4)，化简后得：Q=-L-4(5)42)由于L2与L,变化微小，L/L≈1所以(5)式可近似写成L2-L1△L=(6)L(t2-t1)L,△1测量线膨胀系数的主要问题是怎么测准温度变化引起长度的微小变化△L。本实验采用光杠杆原理来测量长度的微小变化△L。设D为镜面到标尺的距离，K为镜的单脚到双脚之距离。△X是温度由t。开始至t:时望远镜中标尺读数的增量。则：AL=K.AX(7)2D将式(7)代入式(6)得：K·△=2DL,(t2-i)(8)