135照相膠片密度測定的設(shè)計(jì)

135照相膠片密度測定的設(shè)計(jì)物理學(xué)中某種物質(zhì)單位體積的質(zhì)量叫這種物質(zhì)的密，它是物質(zhì)的重要物理參數(shù)之一，r mp =來測量密度。在生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常要測量物體的密度，以了解物體的某些特性，因此掌握測量密 度的基本方法是非常重要的。本實(shí)驗(yàn)采用最簡單的計(jì)算方法實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 掌握電子天平和讀數(shù)顯微鏡的正確使用方法。2. 掌握用一般方法測量物體的密度。3. 復(fù)習(xí)鞏固千分尺和游標(biāo)卡尺的正確使用方法。4. 復(fù)習(xí)鞏固有效數(shù)字和間接測量量得的不確定度的估算方法。5. 學(xué)會設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基本思想和方法。實(shí)驗(yàn)儀器：鋼尺：30 cm/0.05 cm ；游標(biāo)卡尺：125 mm/0.02 mm ；千分尺：25 mm/0.01 mm ；電子天平：200 g /0.1 mg ；讀數(shù)顯微鏡：50 mm/0.01 mm；135照相膠片鈉燈實(shí)驗(yàn)原理：=m.（1） 物理學(xué)中某種物質(zhì)單位體積的質(zhì)量叫這種物質(zhì)的密度，即密度：."V。m為3單張膠片的質(zhì)量（g），使用電子天平來測量；V為單張膠片的體積（cm），則密度P的單位是（g； cm）。（2） 膠片的體積：V = （ab - nS）h，a為膠片的長度，使用鋼尺測量膠片長度 ， 在測量時要測量膠片的上下兩邊緣，因?yàn)榧羟械哪z片可能是左右兩端不規(guī)則的長方形，所以采取測其上下兩邊緣的長度， 然后求兩者的平均值作為長 a。測量中間的長度時， 測量 誤差比兩邊緣大得多，所以不采用，只需測量上下兩端。在測量時，不用鋼尺的端邊作為起點(diǎn)，而是選取某個初度數(shù)a初作為起點(diǎn)測量，測量讀出末讀數(shù)為 a末，則其邊長度為ai =|a初-a末，膠片長度 a = a上邊緣+ a下邊緣；b為膠片的寬度，使用游標(biāo)卡尺來測量，取五個不同的測量點(diǎn)，取平均值；n為單張膠片上齒孔的數(shù)目；S為齒孔的面積；h為單張膠片的厚度， 使用千分尺測量膠片的厚度，取五個不同的測量點(diǎn)， 讀數(shù)必須要扣除零讀數(shù)，取平均值。（3）單個齒孔的面積：二沁 ，x為齒孔的長度，y為齒孔的寬度，都使用讀數(shù)顯微鏡來測量，測量不同的5個齒孔，并取平均值，其中修正量為：2 2 2.: - -4r二r = -0.137mm。則綜上所示，膠片的密度為:mlab - n （xy二）lhi kbVa（4） 135膠片如下圖所示:齒孔:實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：（1）、長度測量：使用鋼尺測量膠片的長度，測量出上下邊緣的長度， 然后取平均值；用游標(biāo)卡尺測量膠片的寬為b，取五個不同的測量點(diǎn)，測量時要把膠片卷曲，否則在測量時它易變形，并 且測量誤差大，在測量時取五個不同的測量點(diǎn)，然后取平均值；使用千分尺膠片測量膠片的厚度h，先將千分尺調(diào)零，讀出初讀數(shù)h。并記錄，然后進(jìn)行測量，讀出末讀數(shù)h末并記錄，則每次的測量厚度：h = h末-ho，取5個不同的測量點(diǎn)，測量5次，并取平均值。制表記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（2 ）、用讀數(shù)顯微鏡測量膠片不同的五個齒孔的長與寬：1. 調(diào)節(jié)物鏡或膠片，使它們位于同一水平面上。2. 調(diào)節(jié)目鏡和十字準(zhǔn)線的間距，使十字準(zhǔn)線像最清楚。3. 轉(zhuǎn)動調(diào)焦手輪，前后移動顯微鏡筒，改變物鏡到膠片之間的距離，看清膠片。4. 轉(zhuǎn)動測微鼓輪移動顯微鏡，使十字準(zhǔn)線中豎線與膠片一端垂直，讀出主尺與測微鼓輪上的示數(shù)，沿同方向旋轉(zhuǎn)測微鼓輪，使準(zhǔn)線中豎線與膠片另一端垂直，Xm記下主尺與測微鼓輪示數(shù) Xn，兩次讀數(shù)之差即為膠片的長度X=|Xm Xn ；同樣測其寬時對應(yīng)有 y、y、寬為y= y - y。記錄好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。j m ,nJr m j n5. 注意防止回程誤差：移動顯微鏡，使其從相反方向?qū)?zhǔn)同一膠片，兩次讀數(shù)似乎應(yīng)當(dāng)相同，實(shí)際上由于螺絲和螺套不可能完全密接，螺旋轉(zhuǎn)動方向改變時，他們的接觸狀態(tài)也將改變，兩次讀數(shù)將不同，由此產(chǎn)生的測量誤差稱為回程誤差。為了防止回程誤差，在測量時向同一方向轉(zhuǎn)動鼓輪使叉絲和各膠片對準(zhǔn)，當(dāng)移動叉絲超過了膠片時，就要多退回一些，重新在向同一方向轉(zhuǎn)動鼓輪去對準(zhǔn)膠片。（3）、使用電子天平時先對天平進(jìn)行調(diào)水平，然后進(jìn)行校準(zhǔn)：輕按CAL鍵當(dāng)顯示器出現(xiàn)CAL-時，即松手，顯示器就出現(xiàn)CAL-100其中“ 100為閃爍碼，表示校準(zhǔn)砝碼需用100g的標(biāo)準(zhǔn)砝碼。此時就把準(zhǔn)備好“100g”準(zhǔn)砝碼放上稱盤，顯示器即出現(xiàn)"-"等待狀態(tài)，經(jīng)較長時間后顯示器出現(xiàn)lOO.OOOg，拿去校準(zhǔn)砝碼，顯示器應(yīng)出現(xiàn)O.OOOg，若出現(xiàn)不是為零，則再清零，再重復(fù)以上校準(zhǔn)操作。（注意：為了得到準(zhǔn)確的校準(zhǔn)結(jié)果重復(fù)以上校準(zhǔn)）。再進(jìn)行測量膠片的質(zhì)量 m。（4）、數(shù)據(jù)處理：求出膠片密度的不確定度和相對不確定度，寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄：表1膠片的長度測量位置初讀數(shù)a (mm)末讀數(shù)a末（mm）長度aj = a初_a末(mm)上邊緣20.00172.45152.45下邊緣30.00182.32152.32平均值25.00177.39152.39膠片的寬度、厚度、質(zhì)量次數(shù)寬b(mm)厚 h (mm)質(zhì)量m (mg)初讀數(shù)h(mm)末讀數(shù)h末(mm)厚度hj =h 末h(mm)134.860.1210.127234.900.1210.127334.90-0.0060.1220.128806.4434.880.1220.128534.880.1210.127平均值34.880.127次數(shù)齒孔的長和寬長 x (mm)寬 y (mm)XmXnXL Xm_Xnymynyrlyyn124.09021.2282.86231.66329.6582.005224.09321.2732.82031.69629.6922.004323.65720.8282.82928.25926.2582.001422.38219.5752.80727.43825.4292.009522.96319.1192.84426.10724.0922.015平均值2.8322.007齒孔個數(shù)n= 64 .樣品編號：32-05 -0152 mm數(shù)據(jù)處理:儀器誤差： mJnst =0.2mg ； a ：ins0.5mm； b inst=0.02mmhinst = 0.004mm； x,ins 0.004mm； yins 0.004mm;其不確定度：Um=K 二儀二 0.2mg則膠片的質(zhì)量：m =806.4mg膠片的平均長度：a工其不確定度公式：uaa .5mm = 0.29mma上邊緣 a下邊緣-152.45 152.3 152.39mm22 n(152.45T52.39) + (152.32-152.39)= 0.09mm12-1 U a 二 U： S：二 0.292 0.092 = 0.30mm則膠片的長度：a= aUa = 152.39 士 0.30mm- U + U + U + U + U b 二 b_b_b_b_D s膠片的平均寬度:34.86 34.90 34.90 34.88 34.88=34.88mm其不確定度公式：Ub亠 .02= 0.01mm33=0.02nmn (bi -b)2i 12222鼻2 "I34.8634.88 V34.9034.8834.90-34.88 亠34.8L34.88 亠34.88-34.88U bU： S：二 0.012 0.02 0.02mm則膠片的寬度：b=b _Ub r34.88_0.02h h1 h2 h3 hh5膠片的平均厚度0.127 0.127 0.128 0.128 0.127二 0.127mm其不確定度公式Uh3、h 0.004 = 0.002mm1 2 2 2 2 20.1270.1270.1270.12734.90-3 4.8&叫0.1280.1270.1270.128=0.001nmU h f ：u2 S2 F0.0022 0.0012 = 0.002mm則膠片的厚度：h = h二Uh =0.127 二 0.002mm-X1X2X3 X4 X5齒孔的平均長度:2.862 2.820 2.829 2.807 2.844二 2.832其不確定度公式.叭 0.002mm33Sx二 n1；（X -X）22 2 2 2 25 -1=0.020nm電2.862-2.8322.820-2.8322.822.8322.807-2.832亠2.844-2.832U x f S2 "。.。廠。.。?。2 = 0.020mm則齒孔的長度：x = X_UX = 2.832 _ 0.020mmy y/y2 yy w y -<_齒孔的平均寬度：52.005 2.004 2.001 2.009 2.015-2.007mm5其不確定度公式：、Y 0.004um2.00&2.0072 2.0042.0072 2.0012.007 2.00S2.0072 2.01&2.0072二 0 005nmU Y f;；：uY Sy = 0.0022 0.005 = 0.005mm則齒孔的寬度：y = y 二U y = 2.007 二0.005mmm胡（0.0020.22 弋_0.0090.302 弋-0.0390.022科0.2610.0202 弋0.3680.005（弋10.0790.00g=0.02mmab _ n（xy ） h膠片的密度：806.4 mg52.3934.88 -64 2.8322.007 - 0.137 ：卜 0.127 mm 3= 1.280 g cm 3膠片密度的不確定度公式Up. 0.021其相對不確定度公式：U -r100%100% =7%1 1.280實(shí)驗(yàn)結(jié)果：膠片的密度為=1.280 - 0.021 g tm相對不確定度u "二1.7%心得體會：直到寫完實(shí)驗(yàn)報告后，我深深地松了一口氣！ 本以為是一個非常容易的實(shí)驗(yàn)卻花了我這 么多的時間。這個實(shí)驗(yàn)看來比較簡單，因?yàn)橐獪y的只是一些簡單的數(shù)據(jù)，但是事實(shí)上并非如此。首先要寫一個令人頭痛的實(shí)驗(yàn)方案，要上網(wǎng)找資料，找完資料后還要編輯、整理， 還要考慮到實(shí)際應(yīng)用的可行性。實(shí)驗(yàn)方案完成后就是動手做實(shí)驗(yàn)，從這次實(shí)驗(yàn)中我真正地懂得了這些實(shí)驗(yàn)儀器的使用。動手做實(shí)驗(yàn)并不是很困難，最困難的要數(shù)是寫實(shí)驗(yàn)報告。- 大堆的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一連串的公式要使用， 而且要計(jì)算的數(shù)不是一般的簡單。寫了一個晚上和一個中午終于把實(shí)驗(yàn)報告寫完了！雖然這次實(shí)驗(yàn)付出了我不少的精力和時間，但我覺得還是值得的，因?yàn)橛懈冻霰赜惺斋@，通過這次實(shí)驗(yàn)，我學(xué)會了專心、細(xì)心，我學(xué)會了做事 的嚴(yán)謹(jǐn)性，我真正懂得了所用儀器的使用和公式的運(yùn)用，真正地學(xué)會了對有效數(shù)字的取 舍我學(xué)會了很多很多。