数显气动加力仪测定杨氏模量实验报告
一、实验目的1、学会测量杨氏弹性模量的一种方法2、掌握激光衍射放大法测量微小长度的原理3、学会用逐差法处理数据二、实验原理本实验的整套装置由“数显气动加力杨氏模量拉伸仪”和“激光衍射放大微小长度变化测定仪”组成。数显气动加力杨氏模量测定仪如图1所示，金属丝上下两端用钻头夹紧，上端固定于双立柱的横梁上，下端钻头卡的连接拉杆穿过固定平台中间的套孔与拉力传感器相连。气动加力装置施力装置施力给传感器，从而拉伸金属丝。所施力大小由电子数字显示系统显示在液晶显示屏上。气动加力装置由打气筒、充气罐、压力调节阀、连接管和气囊等组成。
杨氏模量仪
连接管
放气调节阀
进气口
数显测力秤
52进气口34
充气罐
1激光源
6
图
1
图2（a）
图2（a）为激光衍射光放大微小长度变化测定仪的结构示意图。图中激光束单丝衍射镜1变成平行于标尺刻度线的窄细条纹，投射到一个所谓光杠杆的反射镜2上，再经一级调节反射镜3和二级调节反射镜4反射后，投射到标尺5上，最后由测量望远镜6进行观测。图3（a）为新型光杠杆的结构示意图。在等腰三角形铁板1的三个角上，各有一个尖头螺钉，底边连线上的两个螺钉b和c称为前足尖，顶点上的螺钉a称为后足尖，2为光杠杆调节架，3为光杠杆反射镜。调节架可使反射镜作水平转动和俯仰角调节。测量标尺在反射镜的侧面并与反射镜在同一平面上，如图3（b）所示。测量时两个前足尖放在杨氏模量测定仪的固定平台上，后足尖则放在待测金属的测量端面上，该测量端面就是与金属丝下端夹头相固定连接的水平托板。当金属丝受后，产生微小伸长，后足尖便随测量端面一起作微小移
f动，并使光杠杆前足尖转协一微小角度，从而带动光杠杆反射镜转动相应的微小角度，这样激光束在杠杆反射镜和调节反射镜之间的多次反射，便把这一微小角位移放大成较大的线位移。这就是光杠杆产生放大的基本原理。
P2
调节反射镜
θ4θ
2
P1
△L
3θ2θ
1
D图2（b）
2
3
反射镜
标尺
1图3（a）图3（b）
图2（b）为经二次反射的激光束纵向放大微小变化的光路图。图中A为光杠杆反射镜，B为调节反射镜。设金属丝受力F后，伸长了△L，也即后足尖下降了△L，从而带动了光杠杆反射镜产生了一微小角位移θ，Lbta
b同时激光束经二次反射在标尺上的位置由P0点移到P2点（为方便叙述，这里以反射二次为例）位移放大量为N
pp02Dta
r