135照相胶片密度测定的设计

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1、135照相胶片密度测定的设计135照相胶片密度测定的设计 物理学中某种物质单位体积的质量叫这种物质的密，它是物质的重要物理参数之一，在生产和科学实验中，经常要测量物体的密度，以了解物体的某些特性，因此掌握测量密度的基本方法是非常重要的。本实验采用最简单的计算方法 r=mV来测量密度。 实验目的： 1.掌握电子天平和读数显微镜的正确使用方法。 2.掌握用一般方法测量物体的密度。 3.复习巩固千分尺和游标卡尺的正确使用方法。 4.复习巩固有效数字和间接测量量得的不确定度的估算方法。 5.学会设计实验的基本思想和方法。 实验仪器： 钢尺：30cm/0.05cm； 游标卡尺：125mm/0.02mm；

2、 千分尺：25mm/0.01mm； 电子天平：200g/0.1mg； 读数显微镜： 50mm/0.01mm； 135照相胶片 钠灯 实验原理： 物理学中某种物质单位体积的质量叫这种物质的密度，即密度：单张胶片的质量，使用电子天平来测量；V为单张胶片的体积，则密度Pcm3）。 胶片的体积：V=(ab-nS)h，a为胶片的长度，使用钢尺测量胶片长度,在测量时要测量胶片的上下两边缘，因为剪切的胶片可能是左右两端不规则的长方形，所以采取测其上下两边缘的长度，然后求两者的平均值作为长a。测量中间的长度时，测量误差比两边缘大得多，所以不采用，只需测量上下两端。在测量时，不用钢尺的端边作为起点,而是选取某个

3、初度数a初作为起点测量,测量读出末读数为a末,则其边长度为ai=a上边缘-a=，胶片长度a初a末+a下边缘2；b为胶片的宽度，使用游标卡尺来测量，取五个不同的测量点，取平均值；n为单张胶片上齿孔的数目；S为齿孔的面积；h为单张胶片的厚度，使用千分尺测量胶片的厚度，取五个不同的测量点，读数必须要扣除零读数，取平均值。 单个齿孔的面积：S=xy+D，x为齿孔的长度，y为齿孔的宽度，都使用读数显微镜来测量，测量不同的5个齿孔，并取平均值，其中修正量为：D=-4r2+pr2=-0.137mm2。 m则综上所示，胶片的密度为：r=m= Vab-n(xy+D)h 135胶片如下图所示： 齿孔： y b a

4、 x 实验内容及步骤： 、长度测量： 使用钢尺测量胶片的长度，测量出上下边缘的长度，然后取平均值；用游标卡尺测量胶片的宽为b，取五个不同的测量点，测量时要把胶片卷曲，否则在测量时它易变形，并且测量误差大，在测量时取五个不同的测量点，然后取平均值；使用千分尺胶片测量胶片的厚度h，先将千分尺调零，读出初读数记录，则每次的测量厚度：hi=值。制表记录实验数据。 、用读数显微镜测量胶片不同的五个齿孔的长与宽： 1. 调节物镜或胶片，使它们位于同一水平面上。 2. 调节目镜和十字准线的间距，使十字准线像最清楚。 3. 转动调焦手轮，前后移动显微镜筒，改变物镜到胶片之间的距离，看清胶片。 h0并记录，然后

5、进行测量，读出末读数h末并h-h末0，取5个不同的测量点，测量5次，并取平均4. 转动测微鼓轮移动显微镜，使十字准线中竖线与胶片一端垂直，读出主尺与测微鼓轮上的示数xm，沿同方向旋转测微鼓轮，使准线中竖线与胶片另一端垂直，记下主尺与测微鼓轮示数样测其宽时对应有xyn，两次读数之差即为胶片的长度x=、宽为y=x-xmn；同ym、nym-y。记录好实验数据。 n5. 注意防止回程误差：移动显微镜，使其从相反方向对准同一胶片，两次读数似乎应当相同，实际上由于螺丝和螺套不可能完全密接，螺旋转动方向改变时，他们的接触状态也将改变，两次读数将不同，由此产生的测量误差称为回程误差。为了防止回程误差，在测量时

6、向同一方向转动鼓轮使叉丝和各胶片对准，当移动叉丝超过了胶片时，就要多退回一些，重新在向同一方向转动鼓轮去对准胶片。 、使用电子天平时先对天平进行调水平，然后进行校准：轻按CAL键当显示器出现CAL-时，即松手，显示器就出现CAL-100其中“100”为闪烁码，表示校准砝码需用100g的标准砝码。此时就把准备好“100g”校准砝码放上称盘，显示器即出现-等待状态，经较长时间后显示器出现100.000g，拿去校准砝码，显示器应出现0.000g，若出现不是为零，则再清零，再重复以上校准操作。再进行测量胶片的质量m。 、数据处理： 求出胶片密度的不确定度和相对不确定度，写出实验结果 实验数据记录： 表

7、1 胶片的长度 初读数测量位置 上边缘 下边缘 平均值 末读数a(mm) 初a末(mm) 长度ai=a初-a末(mm) 152.45 152.32 152.39 20.00 30.00 25.00 172.45 182.32 177.39 表2 胶片的宽度、厚度、质量 厚h(mm) 宽b (mm)次数 初读数 末读数厚度质量 h0(mm) h末(mm) hi=h末-h0(mm) 0.127 0.127 0.128 0.128 0.127 m(mg) 1 2 3 4 5 平均值 34.86 34.90 34.90 34.88 34.88 34.88 -0.006 0.121 0.121 0.12

8、2 0.122 0.121 0.127 806.4 表3 齿孔的长和宽 次数 长x(mm) 宽y (mm) xmxnxi=xm-xnymynyi=ym-yn1 2 3 4 5 平均值 24.090 24.093 23.657 22.382 22.963 21.228 21.273 20.828 19.575 19.119 2.862 2.820 2.829 2.807 2.844 31.663 31.696 28.259 27.438 26.107 29.658 29.692 26.258 25.429 24.092 2.005 2.004 2.001 2.009 2.015 2.832 2.

9、007 齿孔个数n= 64 . 样品编号：32-05-0152mm 数据处理: 仪器误差：mVinst=0.2mg；aVinst=0.5mm；bVinst=0.02mm hVinst=0.004mm；xVinst=0.004mm；yVinst=0.004mm； 则胶片的质量:m=806.4mg 其不确定度: Um=K D仪=0.2mg +a上边缘a下边缘152.45+152.32胶片的平均长度: a=152.39mm 22其不确定度公式: Va=ua3=0.5mm=0.29mm 31n2=(a-a)San-1i=1i122=152.45-152.39)+(152.32-152.39)=0.09

10、mm(2-1Ua=22ua+Sa=0.29+0.09=0.30mm 22则胶片的长度:a=aUa=152.390.30mm 5胶片的平均宽度： 34.86+34.90+34.90+34.88+34.88=34.88mm5其不确定度公式: b=ub=V3b=b1+b2+b3+b4+b50.02=0.01mm 31n(bi-b)2Sb=n-1i=112222234.86-34.88)+(34.90-34.88)+(34.90-34.88)+(34.88-34.88)+(34.88-34.88) (5-1=0.02mm=Ub=22ub+Sb=0.01+0.02=0.02mm 22则胶片的宽度:b=b

11、Ub=34.880.02 +h+h+h+hhh=12345胶片的平均厚度: 50.127+0.127+0.128+0.128+0.127=0.127mm5其不确定度公式: 1n(hi-h)2n-1i=1Vh=uh3=0.004=0.002mm 3Sh=1222220.127-0.127)+(0.127-0.127)+(34.90-34.88)+(0.128-0.127)+(0.127-0.128) (5-1=0.001mmUh=22+=0.002+0.001=0.002mm uhSh22则胶片的厚度:h=hUh=0.1270.002mm 5齿孔的平均长度： 2.862+2.820+2.829+

12、2.807+2.844=2.8325其不确定度公式: +x+x+x+xxx=12345Vx=ux3=0.004=0.002mm 31n(Xi-X)2SX=n-1i=11222222.862-2.832)+(2.820-2.832)+(2.829-2.832)+(2.807-2.832)+(2.844-2.832) (5-1=0.020mm=UX=22+=0.002+0.020=0.020mm uXSX22则齿孔的长度:x=xUX=2.8320.020mm 齿孔的平均宽度：52.005+2.004+2.001+2.009+2.015=2.007mm5y=y1+y2+y3+y4+y5其不确定度公式

13、: 1n(yi-y)2SY=n-1i=1uY=VY=30.004=0.002mm 31222222.005-2.007)+(2.004-2.007)+(2.001-2.007)+(2.009-2.007)+(2.015-2.007) (5-1=0.005mm=UY=22uY+SY=0.002+0.005=0.005mm 22则齿孔的宽度:y=yUy=2.0070.005mm r=胶片的密度: =mab-n(xy+D)h806.4mg 3152.3934.88-64(2.8322.007-0.137)0.127mm=1.280gcm-3胶片密度的不确定度公式: rrrrrrUr=Um+Ua+Ub

14、+Ux+Uy+Uhmabhxy222222222222=(0.0020.2)+(-0.0090.30)+(-0.0390.02)+(0.2610.020)+(0.3680.005)+(-10.0790.002) =0.021mm其相对不确定度公式: Urr=Urr100%=0.021100%=1.7% 1.280实验结果：胶片的密度为r相对不确定度 =1.2800.021gcm-3 Urr=1.7% 心得体会： 直到写完实验报告后，我深深地松了一口气！本以为是一个非常容易的实验却花了我这么多的时间。这个实验看来比较简单，因为要测的只是一些简单的数据，但是事实上并非如此。首先要写一个令人头痛的实验方案，要上网找资料，找完资料后还要编辑、整理，还要考虑到实际应用的可行性。实验方案完成后就是动手做实验，从这次实验中我真正地懂得了这些实验仪器的使用。动手做实验并不是很困难，最困难的要数是写实验报告。一大堆的实验数据，一连串的公式要使用，而且要计算的数不是一般的简单。写了一个晚上和一个中午终于把实验报告写完了！虽然这次实验付出了我不少的精力和时间，但我觉得还是值得的，因为有付出必有收获，通过这次实验，我学会了专心、细心，我学会了做事的严谨性，我真正懂得了所用仪器的使用和公式的运用，真正地学会了对有效数字的取舍我学会了很多很多。