图9-5 测量Dm和Dn 2．实验观察内容
用手遮住读数显微镜物镜上的45°反射镜，使钠光不能达到其上；翻转显微镜下的反射镜，使钠光被反射镜反射后由下向上照射到牛顿环装置上，此时在显微镜中可观察到透射光形成的等厚干涉条纹。观察对比反射光和透射光形成的干涉条纹，它们有哪些异同?其中不同之处是怎样形成的?
【阅读材料】 1．螺旋测微原理
螺旋测微机构是利用螺旋推进原理实现对米尺进行细分从而提高米尺测量准确度的一种机械放大装置。
图9-6 螺杆一鼓轮机构
如图9-6，微动螺旋杆与鼓轮连接，鼓轮旋转一周，螺旋杆前进一个螺距h，此螺距恰等于沿螺旋杆轴线放置一直尺的分度值a。鼓轮的一周刻有n个均匀分度，则鼓轮刻度的分度值为b＝h／n＝a／n，从而实现了对a的微小细分，因而鼓轮又称为微分鼓轮或微分套筒。若直尺分度值a＝0.5mm，微分套筒分度数n＝50，该螺旋测微机构的最小分度值b＝0.0lmm。通常的螺旋测微计就是这样分度的。若直尺的分度值a=1mm，鼓轮分度数n=100，该螺旋测微机构的最小分度值b=0.01mm。通常显微镜、测微目镜就是这样分度的。
利用螺旋测微原理的测长仪器很多，在本课程中使用的有螺旋测微计、读数显微镜、测微目镜和迈克尔逊干涉仪的测量读数结构等。
2．读数显微镜
读数显微镜是一种光学测量仪器，具有准确度高、结构简单、操作方便、应用广泛以及可进行非接触测量等优点，可用来测量长度(测量孔间距、线间距、刻线宽度和狭缝宽度等)；测量角度(可测角度的读数显微镜，其载物台是一带有刻度的转盘)；检查工件质量(检查工件表面的光洁度，检查印刷照相制版的质量等)，在光学实验中还可用来确定实像位置和测定实像的大小，确定虚像的位置和虚像的大小。
1．测微鼓轮 2．标尺 3．物镜 4．反光镜5．反光镜转动手轮
6．台面玻璃 7．弹簧压片 8．调焦首轮 9．目镜
图9-7 读数显微镜
(1)结构与原理
读数显微镜由一只显微镜和移动测量装置组成，如图9-7所示。显微镜装在一个较精密的移动装置上，使之能够在垂直光铀的一定方向移动，移动的距离可以从读数装置读出。
显微镜由目镜、分划板和短焦距物镜组成。目镜可相对于分划板上下移动，以适应不同视力的观察者看清分划板的准丝。镜筒可上下移动改变物镜与待测物的距离，使被观察目标在分划板上成像清晰。分划板刻有十字叉丝，作为读数准线。
图9-8 显微镜光路
成像光路原理如图9-8所示。待测物体AB经物镜成一个放大实像A?B?于分划板上，通过目镜能看到A?B?和分划板准丝的放大虚像A??B??。采用了螺旋测微机构，显微镜移动距离可以从标尺和测微鼓轮上读出，标尺刻度长0～50mm，格值1mm。测微螺旋的螺距为1mm，微分鼓轮圆周分成100个分格，每转一分格，显微镜移动0.01mm。
(3)使用要点
① 调节目镜视度。调节目镜筒，看清叉丝。
② 将被测工件放在载物台面上，用弹簧片压住。
③ 调焦。转动调焦手轮，由下至上移动显微镜筒改变物镜到被测工件的距离，看清工件像，并消除视差。
④ 转动微分鼓轮，横向移动显微镜，使叉丝的交点和被测量的目标对淮。
⑤ 读数。从标尺上读出毫米以上整数部份，从鼓轮读出毫米以下的读数部分，再估读 到毫米的千分位。然后再转动微分鼓轮移动显做镜，使叉丝交点与工件的另一目标对准然后
读数，两次读数之差即为被测工件两点间的距离。 (4)注意事项
① 测量时应使十字叉丝的水平线保持与标尺乎行，十字叉丝的垂直线作为读数准线；可借助于水平准丝放置被测长度与标尺平行，为此需调节分划板十字准线的水平线与标尺平行。调节方法如下：由于十字叉丝中心交点的运动轨迹总是平行于标尺的，所以要在载物台上平行于标尺置一直线参照物(如整齐的纸边、尺刃、狭缝边等)。从显做镜中观察，调节参照物使准线交点落在参照直线上。转动鼓轮移动显做镜筒，检查准线交点的运动是否始终沿着参照直线，若有差异，则应微小转动参照物，反复检查调整直到淮线交点始终沿着参照直线移动，旋松锁定目镜的螺钉，转动目镜，使分划板准线的横线与参照直线重合，最后再锁定目镜。
② 调焦时，显微镜只能自下向上移动，以防止物镜或待测物损坏。
③ 为了消除螺距误差(即空程差)，采用单方向移动显微镜测微鼓轮进行测量。全部测量过程中，叉丝只能从一个方向移向目标，不要中途反向。这是因为显微镜的移动是靠测微螺旋杆的推动，螺纹之间有间隙，反向移动过程中，虽然鼓轮读数发生了变化，但由于螺纹间隙存在，显微镜尚未移动，由此产生的读数错误就是螺距差。
实验11 验证转动定律
【实验目的】 1. 验证转动定律。
2. 用作图法——曲线改直来处理数据。 【实验仪器】
刚体转动实验仪，数字计时器等。 【预习要求】 1. 论证实验方法。
2．列出测量步骤与记录表格。 【理论表述】
根据转动定律．当刚体绕固定轴转动时，有
M?I? (1)
其中M是刚体所受的合外力矩，I是刚体对该轴的转动惯量，?是角加速度。 【验证方法】 1.方法表述
刚体定轴转动实验装置如图11-1所示。转动体系由十字形承物台(图l1-2)和塔轮组成，遮光片随刚体系一起转动，通过光电门遮光，用数字计时器（参见实验室的仪器说明书）测量转动所经过的时间。
塔轮上有五个不同半径的绕线轮，砝码托上可以放置不同数量的砝码，以改变转动体系所受的力矩。
1. 承物台 2. 遮光细棒 3.绕线轮 4.光电门 5.滑轮 6.砝码
图 11-1刚体转动惯量实验仪
图11-2 十字形承物台
十字形承物台上可对称放置物体，以改变系统的质量及其分布。
如图11-1所示，刚体所受的合外力矩为绳子给予的力矩T·r和摩擦力矩M?。T为绳子的张力，与OO'相垂直；r为塔轮的绕线半径。当略去滑轮及绳子的质量、滑轮轴上的摩擦力，并认为绳子长度不变时，m以匀加速度a下落，并有
T?m(g?a) (2)
g为重力加速度。砝码m由静止开始下落高度h所用时间为t，则
h?12at (3) 2又因
a?r? (4)
由转动定律得
m(g?a)r?M??在实验过程中，保持g >>a，则有
2hI (5) 2rtmgr?M??又如M?<< mgr,略去M?，有
mgr?2hI (6) rt22hI (7) rt2根据（7）式，如保持r、h及m0位置不变，改变m，测出相应的下落时间t，有
m?2
2hI2hI11??kk? ， (8) gr2t2t2gr2即m与t成反比。如考虑M?，并设M?保持不变，则有 m?k1?M?/gr (9) t2M?为一常量。
在直角坐标纸上作m~1图，如得一直线，则表明(1)式即转动定律是成立的。由斜 t2率k可求得系统的转动惯量I，由截距可求出摩擦力矩M?。
2.测量方法 (1)调节实验装置
用水准仪调OO?与地面垂直。调节系统各部分尽量减小摩擦并使实验过程中维持摩擦力不变。
(2)选取r（绕线要尽量密排），将m从一固定高度由静止开始下落。改变m值5次。用停表测t，将数据填入表1中。
3.数据记录参考表 表1 测量数据表
