使用螺旋测微器测量薄片厚度

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介绍

为了测量任何金属制成的薄片的厚度，可以使用多种工具，包括螺旋测微器和游标卡尺。使用这种特殊的测量工具，可以更精确地测量金属薄片的厚度，精度可达0.005毫米。螺旋测微器具有两个相继的螺纹，它们之间的间距相等。本教程将关注这一物理概念，解释如何使用螺旋测微器测量薄片厚度的实验。

目的

本实验的主要目的是使用螺旋测微器测定薄片的厚度。

所需材料

与其他复杂的物理实验相比，本实验所需的仪器数量非常少。本实验只需要三种仪器：螺旋测微器、放大镜和一张纸。

理论

螺旋测微器是一种带有U形金属框架的专用测量工具。这种工具的主要用途是测量厚度不超过0.01毫米的薄片物品的尺寸。该工具通过在一个框架的一侧连接一个空心圆柱体制成，圆柱体内部刻有槽，允许螺杆穿过。与螺杆轴线平行的是一个螺距刻度或主刻度，而套筒则固定在螺杆的另一侧（Physicsmax，2022）。为了将螺杆的头部分成100个刻度，放置了一个分度头刻度。一个棘轮位于螺杆的平面上。一个砧座固定在框架的另一端。

图1：螺旋测微器

螺旋测微器的操作基于螺杆原理。螺旋测微器的操作原理定义了螺杆尖端的移动距离与旋转次数成正比 (Ding et al. 2020)。另一方面，螺距可以表示为螺杆移动距离与全旋转次数的比值。

在一次旋转一个刻度的时间内，最小刻度值由螺杆沿轴线移动的距离决定。基于此，最小刻度值可以通过螺距与圆形刻度总刻度数的比值来求得。

螺旋测微器的零点误差和零点校正原理

在进行本实验之前，确定零点误差被认为是本实验的关键因素。零点误差可以通过完全旋转螺杆直至其接触砧座来确定。

步骤

本实验的步骤包括确定单个线性刻度刻度的值。通过使砧座和棘轮接触，可以计算出零点误差。此时，需要将薄片放置在砧座上，并将棘轮头移向砧座 (Singh et al. 2020)。如果棘轮旋转而螺杆不动，它就会停止。然后，需要计算出帽边缘可见的分度头刻度数。基于此，读数 (IV) 被认为是线性刻度读数 (L.S.R)。需要记下参考线上方的线性刻度数，以确定每种情况下零点校正的总读数。

基于观察的计算和结果

观察次数	线性刻度读数	圆形刻度读数	总读数
	参考线上的刻度数 (n)	N x l.c(mm) 的值	观察到的值$\mathrm{T_0 \:=\:N+n\: x\: L.C}$	校正后的 $\mathrm{t\:= \:t_0 \:+\: c}$
1				$\mathrm{t_1}$
2				$\mathrm{t_2}$
3				$\mathrm{t_3}$
4				$\mathrm{t_4}$

表1：观察表

在每次观察中，都确定了t的值，并记录了t0的值。t的反值用于放置在第4b列中。这些实验结果有助于提供以毫米为单位的薄片厚度。

结论

本教程包含了实验的目的，即进行本实验的主要原因是确定如何使用螺旋测微器测量薄片的厚度。教程中列出了所需的仪器，例如螺旋测微器、放大镜和一张纸。在理论部分，根据螺旋测微器操作原理、螺旋测微器及其最小刻度值和螺旋测微器的螺距，进行了三次单独的讨论。本教程还包含了名为螺旋测微器零点误差和零点校正的另一部分。本教程还包括实验所需的结果、观察和注意事项。

常见问题

Q1. 螺旋测微器的量程是什么意思？

A1. 主刻度的最大长度可以作为螺旋测微器的量程。该工具的测量部分设计在25毫米的范围内。

Q2. 螺旋的直径会随着温度的变化而变化吗？

A2. 据观察，温度确实会影响螺杆的直径。如果温度升高，螺杆的直径会增大；如果温度降低，螺杆的直径会减小。

Q3. 螺旋测微器是如何测量的？

A3. 螺旋测微器的测量是基于与特定英寸直径分数相对应的英制系统进行的。基于此，该工具的测量精度可达0.1毫米。

Q4. 如何计算标准规？

A4. 测量标准规的公式的数学表示为 (100) x (密耳)，例如，可以取 0.3 密耳 = 30 号规。