跳到主要内容
Sandbox Physics
材料选择怎样改善测量

材料 · 测量 · 解释

Invar:温度改变时,长度怎样更稳定

一种特殊镍钢合金,怎样改善精密测量?

  1. 制备不同成分合金

  2. 测长度随温度的变化

  3. 选择低膨胀温区

  4. 控制处理条件与长期漂移

一定温区内低膨胀,不等于绝对不变;热膨胀和弹性随温度变化是两个性质。

Guillaume 比较合金,而非假定钢都一样

Guillaume 在十九世纪九十年代系统研究镍钢,找到热膨胀特别小的成分。Invar 让量杆等精密部件对普通温变不那么敏感。

有用成果是测得的材料异常,它依赖成分、处理和温区,并不是说金属从此不再膨胀。

来源:[1]

系数虽小,长尺度仍会积累

温变不大时,相对长度变化可用线膨胀系数乘温变近似。基线很长,小系数也会积成可测位移;即使平均膨胀小,温度梯度仍可造成弯曲或形变。

ΔLL0≃α ΔT\frac{\Delta L}{L_0}\simeq\alpha\,\Delta T

来源:[1]

Elinvar 解决另一个问题

钟表游丝不仅受尺寸影响,也受弹性响应影响。Guillaume 后来的 Elinvar 工作降低弹性随温度的变化。把 Invar、Elinvar 当同义词,会混淆长度误差与机械计时误差。

来源:[1]

复用已有测量背景

1920 年授奖表彰镍钢异常对精密测量的价值。已有 Michelson 仪器解释小光程变化怎样成为条纹移动,本专题把它作为计量背景,不声称已实现温度驱动的 Invar 扩展。

来源:[1][2]

来源与阅读说明

  1. Guillaume: Invar and Elinvar (1920)

    区分低热膨胀和弹性随温度变化小;成分与处理条件都重要。

  2. Nobel Prize in Physics 1920: official award

    核对获奖归属与年份。原始观测或理论论文往往早得多。

反馈这个页面有错误、看不明白,或者缺了什么?告诉我们
反馈类型

提交时会附带本页地址、Lab ID、网站语言和设备类型。请不要填写个人信息。反馈最多保存 12 个月。隐私政策