用迈克耳孙干涉法测量固体线膨胀系数

程文德, 杨文艳, 孙宝光, 张启义

(重庆科技学院 数理学院, 重庆　401331)



用迈克耳孙干涉法测量固体线膨胀系数

程文德, 杨文艳, 孙宝光, 张启义

(重庆科技学院 数理学院, 重庆401331)

把迈克耳孙干涉仪与用千分表测量固体线膨胀系数的恒温炉实验仪结合起来,设计制作出测量固体线膨胀系数的仪器。利用光学干涉法测量了铜棒的线膨胀系数,并与用千分表的测量值进行了比较。结果表明干涉法更准确,更适合较低线膨胀系数的固体材料的精密测量。

线膨胀系数； 迈克耳孙干涉； 千分表

线膨胀系数是材料重要的热学性能参数之一,在精密仪器产业及高精度实验领域是一个非常重要的物理量,测量材料的高温线膨胀系数具有重要的意义[1-3]。由于一般材料的线膨胀系数都很小,加上又在高温下,高温线膨胀系数的测量难度较大,需要借助精密位移测量系统来测量。常见的测量线膨胀系数的仪器是顶杆式膨胀计、望远镜直读法和千分尺等,但是精度较低,一般为1 μm[4-7]。 本文设计了一种利用迈克耳孙干涉仪的激光干涉方法[8-10]在较小的温度范围内对固体材料的线膨胀系数进行测量,测量精度可达几百个纳米(即半个光波长)。

1　测量装置

1.1线膨胀系数测试实验仪

FD-LEA-B线膨胀系数测试实验仪(见图1)由恒温炉、恒温控制器、千分表组成,上海复旦天欣科技仪器有限公司生产,待测样品为铜棒。

图1　线膨胀系数测试实验仪

1.2改进后的迈克耳孙干涉仪

改进后的迈克耳孙干涉仪见图2,将迈克耳孙干涉仪的固定平面镜与铜棒的伸缩端相连,其他不变，氦氖激光器发出波长632.8 nm的激光。……