基本信息
- 项目名称：
- 等光程法杨氏模量测量仪
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 运用迈克耳逊干涉仪能够测量微小长度变化量的原理，设计了等光程法杨氏模量测量仪。在外力的作用下使金属丝产生形变，通过调节施力前后观察屏上干涉条纹缩进和涌出的分界点来确定金属丝发生的微小型变量。然后根据公式来确定金属丝的杨氏模量。
- 详细介绍：
- 等光程法杨氏模量测量仪有激光器，扩束镜，改装后的迈克尔逊干涉仪，和新增导轨部分组成。将原迈克尔逊干涉仪上的两个反射镜都改装成动镜，将改装后的一动镜放在新增的导轨上，同时将金属丝一段固定在新增导轨末端和另一端连接动镜，再用牵引绳连接动镜通过导轨末端的定滑轮和挂钩相连，通过向挂钩上增加砝码的方法给金属丝施力，使金属丝拉伸，在产生微小变化前后，通过调节迈克尔逊干涉仪上的螺杆，在观察屏上寻找干涉条纹“缩进”和“涌出”的分界点，从迈克尔逊干涉仪系统上可以直接的读出数值，就可以确定两个分界点之间的距离，即为来确定金属丝的伸长量。进而依据公式来确定金属丝的杨氏模量。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：为了减少传统方法的测量误差，提高实验结果的精确性；将力学和光学实验进行结合。所以设计了等光程法杨氏模量测量仪。 基本思路：对光学实验中的迈克尔逊干涉仪进行改装，通过调节光路，使分光板到两动镜之间的光程相等，利用迈克尔逊干涉仪能够测量微小长度变化量的原理，测出金属丝受力后发生的形变量，进而确定出金属丝的杨氏模量。 技术的关键点：实验过程中光路要实现等光程。
科学性、先进性
- 仪器的技术特点： 1.在原迈克尔逊干涉仪的基础上新增一导轨、一固定装置、一动镜、一牵引绳、金属丝、钩码； 2.将原定镜改为动镜放在新增导轨上可缩短导轨间距； 3.固定装置可以确保金属丝与牵引绳同轴等高，还可以测量多种金属丝的杨氏模量； 4.实验中用钩码代替托盘，可消除分力。 与现有技术相比：现有技术中，也有利用迈克尔逊干涉仪通过数条纹的方法测量金属丝杨氏模量。但是等光程法杨氏模量测量仪，操作更方便，实用性更强。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年3月在大连市第二届创新创意大赛中获一等奖 第十届“挑战杯”辽宁省大学生课外学术科技作品竞赛中获特等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 合作开发
作品可展示的形式
- 实物、产品 图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 优势： 1.可直接测量金属丝的微小长度的变化量； 2.迈克尔逊干涉仪的读数系统可精确到0.1um，提高实验结果的精确度；3.定镜改为动镜放在新增的导轨上，更易调出初始时条纹“涌出”和“缩进”的分界面； 4.实验中只需调出干涉条纹“缩进”和“涌出”的分界面。 使用范围：1.该仪器的实用性较强，是力学和光学实验的结合，增加了迈克尔逊干涉仪的实验用途，可用于普通高等院校理工科学生综合创新实验的开设。2.该仪器可以测合金和各种金属丝的杨氏模量，进而探究合金和金属丝的各种性质，其市场前景广阔。
同类课题研究水平概述
- 当前国内外同类课题研究水平概述： 迈克尔逊干涉仪是一种典型的光学仪器，作为近代精密光学仪器之一，被广泛用于科学研究和检测技术等领域。目前国内外所拥有的测量杨氏模量的方法有：利用激光测量金属丝杨氏模量，利用螺旋测微器测量金属丝杨氏模量，光的衍射法测量杨氏模量，用读数显微镜直接测量金属丝伸长量，用光纤位移传感器测量金属丝的杨氏模量等等。也有用迈克尔逊干涉仪测量金属丝杨氏模量的方法。他们的方法是通过观察干涉屏上衍射圆环条纹“涌出”或“陷入”（“涌出”或“陷入”由定镜和动镜的虚像的相对位置决定）的条纹的个数确定出动镜移动的位移进而确定了金属丝的伸长长度，然后根据公式求出金属丝的杨氏模量。 随着科学的发展，仪器的精进，对杨氏模量的测量方法也在不断的改进，然而实验总是会产生误差的，不能够做到百分之百的精确，改进一个实验或者仪器只是减小了误差值，提高了实验和测量的精确度。通过大量的阅读，研究和思考，我们小组提出了一种测量金属丝杨氏模量的新方法，即等光程法测量金属丝杨氏模量，此仪器设计方案利用的是光路变化的原理，通过调出等光程面，利用对迈克尔逊干涉仪的读数系统，来提高了实验的精确性。同时将力学实验和光学实验联系在一起。还可以测量合金的杨式模量，应用于市场新材料的开发研究。
