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大学物理实验, 2026, 39(2): 20-24     https://doi.org/10.14139/j.cnki.cn22-1228.2026.02.004
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基于光干涉的金属线膨胀系数测量
曹文杰,姜 好,杨双艳,庞绵忆,汪梓超,曾佳美,刘海强,张 喻 *
湖北师范大学 物理与电子科学学院,湖北 黄石 435002
Measurement of the Coefficient of Linear Expansion of Metals Based on Optical Interference#br#
CAO Wenjie,JIANG Hao,YANG Shuangyan,PANG Mianyi,WANG Zichao,ZENG Jiamei,LIU Haiqiang,ZHANG Yu *#br# #br#
College of Physics and Electronic Science,Hubei Normal University,Huangshi 435002,China
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摘要 传统金属线膨胀测量方法通常是用 FD-LEA 型线膨胀系数实验仪搭配千分表测量,由于仪器对温度的响应速率高于千分表对形变的响应速率,其测量结果误差较大。本实验对该传统仪器进行了改进,将自行搭建的迈克尔逊干涉装置替代千分表,利用光干涉原理进行测量。铜棒的线膨胀系数相对误差分由改进前 10.77%降低到改进后的 4.61%,不确定度也相应地由 0.41×10-6℃-1减小至 0.18×10-6℃-1,实现了测量精度的大幅度提升。另外,本实验还对铜棒表面进行了打磨抛光处理,将测量相对误差进一步降低到了 1.20%。上述实验结果表明利用光干涉测量可大幅度提高金属线膨胀系数的测量精度,同时表面处理可消除金属棒表面氧化的负面影响。该实验不仅为金属线膨胀系数测量展示了一个高精密装置,还为其高精度测量提供了有益参考。
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曹文杰
姜 好
杨双艳
庞绵忆
汪梓超
曾佳美
刘海强
张 喻
关键词:  光干涉  金属线膨胀系数  测量    
Abstract: The traditional method for measuring the linear expansion of metals usually involves using an FD-
LEA type linear expansion coefficient tester in combination with a dial indicator.However,due to the fact that
the response rate of the instrument to temperature is higher than that of the dial indicator to deformation,the
measurement results have relatively large errors. This experiment improved the traditional instrument by
replacing the dial indicator with a self-built Michelson interference device and conducted measurements based
on the principle of optical interference.After the improvement the relative error score of the linear expansion
coefficient of the copper rod decreased from 10.77% to 4.61%,and accordingly the uncertainty also decreased
from 0.41 × 10-6℃-1 to 0.18 × 10-6℃-1,achieving a significant improvement in measurement accuracy. In
addition,the surface of the copper rods was ground and polished in this experiment,further reducing the
relative measurement error to 1.20%.The above experimental results show that the use of optical interferometry
can significantly improve the measurement accuracy of the linear expansion coefficient of metals,and at the
same time,surface treatment can eliminate the negative impact of surface oxidation of metal rods. This
experiment not only presents a highly precise device for measuring the linear expansion coefficient of metals,
but also provides a useful reference for its high-precision measurement.
Key words:  optical interference    coefficient of linear expansion of metals    measuring
                    发布日期:  2026-04-25     
ZTFLH:  O 551.3   
基金资助: 湖北省自然科学基金黄石创新发展联合基金项目(2025AFD001);湖北省教育厅科学研究计划指导性项目(B2021135);
湖北师范大学本科生科研项目(2025K004)
引用本文:    
曹文杰, 姜 好, 杨双艳, 庞绵忆, 汪梓超, 曾佳美, 刘海强, 张 喻 . 基于光干涉的金属线膨胀系数测量[J]. 大学物理实验, 2026, 39(2): 20-24.
CAO Wenjie, JIANG Hao, YANG Shuangyan, PANG Mianyi, WANG Zichao, ZENG Jiamei, LIU Haiqiang, ZHANG Yu . Measurement of the Coefficient of Linear Expansion of Metals Based on Optical Interference#br#. Physical Experiment of College, 2026, 39(2): 20-24.
链接本文:  
https://dawushiyan.jlict.edu.cn/CN/10.14139/j.cnki.cn22-1228.2026.02.004  或          https://dawushiyan.jlict.edu.cn/CN/Y2026/V39/I2/20
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