楊氏彈性模量(簡稱楊氏模量)是固體材料的固有屬性之一,也是工程技術(shù)設(shè)計領(lǐng)域常用的參數(shù)之一。從實驗教學(xué)角度而言,楊氏模量測量實驗是國內(nèi)大多數(shù)高校大學(xué)物理實驗課程所開設(shè)的必選實驗之一,也是全國高等學(xué)校物理基礎(chǔ)課程青年教師講課比賽實驗題目規(guī)范表中的題目之一。本文系統(tǒng)地綜述了目前關(guān)于楊氏模量測量實驗的4大類測量原理,包括靜態(tài)拉伸法、動態(tài)共振法、梁彎曲法,以及超聲波測量法等。進一步針對每一大類測量原理,本文還對已報道的各種實驗測量方法及其測量精度進行了總結(jié),同時評論了各種方法的優(yōu)缺點。希望本文的綜述結(jié)果能對我國高校開展楊氏模量測量實驗的教學(xué)工作提供參考,同時也為計劃參加講課培訓(xùn)展示的青年教師提供借鑒作用。

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【部分圖文】：

圖1光杠桿法測材料楊氏模量示意圖

其中,b為光杠桿前后足的垂直距離;D為標(biāo)尺到光杠桿小平面鏡中心的距離;Δn為望遠鏡中標(biāo)尺讀數(shù)的改變量。從式(2)可以看出,光杠桿測量ΔL的原理,實際上就是通過D?b這一實驗設(shè)置,將微小伸長量ΔL進行光學(xué)放大后測量得出。

圖2莫爾條紋測量ΔL原理圖

由于光杠桿法在實驗過程中測量步驟繁瑣,讀數(shù)時需要“兩邊跑”,因此介紹下面幾種實驗過程簡便的測量方法。第二種測量ΔL的方法是莫爾條紋法,圖2就是一個典型的原理圖[17]。其測量的原理是:莫爾條紋移動距離與光柵移動距離之間存在一定的線性關(guān)系,莫爾條紋的放大特性可以將物體的微小位移量轉(zhuǎn)....

圖3等厚干涉法測量楊氏模量實驗裝置圖

第二種測量ΔL的方法是莫爾條紋法,圖2就是一個典型的原理圖[17]。其測量的原理是:莫爾條紋移動距離與光柵移動距離之間存在一定的線性關(guān)系,莫爾條紋的放大特性可以將物體的微小位移量轉(zhuǎn)化成莫爾條紋的移動,從而便捷測量出材料的微小伸長量ΔL,由文獻[17,28]知:微小伸長量ΔL可表示....

圖4邁克耳孫干涉儀法測量楊氏模量實驗裝置圖

文獻[20]中對楊氏模量的測量也使用到了邁克耳孫干涉儀,不同的是其將經(jīng)過擴束的半導(dǎo)體激光器更換為商用He-Ne激光器,使得干涉結(jié)果由同心圓環(huán)變成強度明暗變化的干涉,并將原本用于觀察干涉圓環(huán)的毛玻璃屏更換為強度探測器,該實驗的測量公式為E=8FLπd2ΔΝλ=8Lπd....

本文編號：3915706