杨氏模量测定仪器的创新与实践

石长青，蒋 旭，李洁欣，罗 浩，陈俊冬，马婷婷

(西南科技大学 ，四川 绵阳 621010)

杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量，也叫拉伸模量，1807年由英国物理学家托马斯·杨所提出。由此便诞生了伸长法[1]、等厚干涉法[2]、双缝干涉法[3]、衍射法[4]、液压法[5]、电测法[6]等杨氏模量的测量方法，经调查发现传统光杠杆拉伸法测定杨氏弹性模量[7]存在诸多误差，如系统误差(测量仪器上端自身存在的形变量导致实验结果误差较大、砝码长时间的氧化腐蚀、金属丝的摇晃)、偶然误差(观察者从不同角度透过望远镜观察读数也不同、实验时难以找像)，创新点是将整个实验装置一体化，降低了实验误差，保证了实验人员的安全，提高了测量精度并减少了烦琐地找像步骤，节省大量实验时间，使得实验操作更加高效。

1 实验原理

材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系，其比例系数称为弹性模量[8]。通过激光发射器前端与标尺的距离，金属丝与三角支架台前端承载激光发射器的金属杆之间的距离和读数的改变量ΔD，可求出ΔL。

2 实验装置改进

图1～图3是实验装置图。

图1 实验装置总体图

图2 实验装置上部图

图3 实验装置下部图

2.1 实验装置介绍

2.1.1 仪器创新配件

1-金属杆，其顶端固定在三角支架台的上端，其下端用于放置激光发射器前端(可活动)。

2-三角支架台，材质为铸铁、形变量小，且为三角稳定性设计，在底座平面嵌入水准仪辅助调平实验装置，确保实验过程中金属丝受力竖直。……