物体微小形变教学方法的改进
——凹面反射式光杠杆微位移测量装置的设计及应用

苏 翔，曾思绮，陈 晨

西南大学附属中学，重庆 400700

微小形变是中学物理教学中一个重要的内容，但教材中没有用定量化的实验来讲授这一内容，没有精确地测量此物理量。中学观察微小形变的方法是：让一束光通过桌上的两个平面镜反射，投射到墙上形成一个光点，按压桌面，观察光点的位置变化，定性地观察桌面的形变。

在现代工程技术中，微小位移的精确测量极为重要。例如：各类桥梁和大型建筑钢结构微小形变的快速检测[1]，机场地表的微小形变测量[2]等。传统的光杠杆法测微小位移的原理是采用平面镜成像原理的方法将微小位移进行放大，测量物体的微小形变。由于平面镜反射所成的像斑通常比较模糊，该实验的精确度不高，在工程施工中应用也不太方便。笔者研制的凹面反射式光杠杆微位移测量装置，采用凹面镜代替原有的平面镜，用凹面镜所成的实像代替平面镜所成的像，直观、形象地将十字叉丝真实地投射在刻度尺上，操作极为简单且精度较高。以测量金属的线膨胀系数实验为例，精确测量了铜金属棒的线膨胀系数，实验结论与理论值相差较小，精度较高。既可以用于教学，也可以用于工程建设。

1 实验器材

温度控制仪，凹面反射式光杠杆，加热器，游标卡尺，卷尺，待测金属棒，如图1所示。

图1 微小位移系统结构示意图

所述微小位移测量装置由凹面反射式光杠杆（6、7）、支架（8）和平行光筒（2）几部分构成。新型光杠杆的结……