【正文】 五、 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)處理 附打印機所打出數(shù)據(jù)與運算結(jié)果 附表：試樣號試樣名稱纖度張力讀數(shù)長度試樣數(shù)12345678910平均1..4020..54020Δl(μs)C(km/s)fsE(gf/旦)六、 思考題 影響實驗數(shù)據(jù)精確性的關(guān)鍵問題是什么？實驗中有何體會？ 聲速法與雙折射法比較有什么特點？31 / 31。連續(xù)5次，打印機將打印數(shù)據(jù)與計算結(jié)果。開關(guān)置回【準備】擋上。 將樣品架上標(biāo)尺移至40cm處,待數(shù)字穩(wěn)定后,開關(guān)放置于【測量】擋上. 按下燈光亮著的40cm處觸摸開關(guān)。 當(dāng)測量儀數(shù)字顯示2000時, 纖維試樣放至樣品架上,并將標(biāo)尺移至20m處。 開啟主機電源與示波器電源。本儀器顯示時間為μm，在計數(shù)器上顯示的同時，可通過單片機進行計數(shù)、運算、并進行打印。三路通過單穩(wěn)控制電路，當(dāng)試樣架上沒有纖維試樣時，讓機器保持暫態(tài)。由脈沖信號源產(chǎn)生的低頻脈沖信號被分成三路：低頻脈沖時間顯示單穩(wěn)控制電路單片機打印機計時電器X Y放大時標(biāo)電路接收晶體張力夾發(fā)射晶體圖34 SCYⅢ型聲速取向測量儀原理圖一路送至發(fā)射晶體使其產(chǎn)生一定頻率的受激振動，并經(jīng)過纖維傳至接受晶體后，經(jīng)放大后，分別被送入示波器與單穩(wěn)控制電路，并使單穩(wěn)電路由暫態(tài)變?yōu)榉€(wěn)態(tài)。試樣臺導(dǎo)軌兩端分別裝有發(fā)射晶體和接受晶體，試樣纖維夾在導(dǎo)軌兩頭，導(dǎo)軌可在標(biāo)尺長度上任意移動，并讀出長度。為了測定和計算方便，可將E=ρC2的基本公式換算成模量以gf/旦為單位的計算公式，得：E= （9）用式（9）計算聲速模量，聲速的單位為km/s,得到的模量單位為gf/旦。用聲速法測出的模量是一種動態(tài)楊氏模量。在一個均勻而細長的棒狀介質(zhì)中傳播時，其波動方程為： (2)表31 未取向聚合物在頻率為10kHZ下的Cu值聚合物Cu （km/s）薄膜纖維滌綸尼龍66粘膠纖維腈綸丙綸式中E為介質(zhì)的楊氏模量；ρ為介質(zhì)密度；C為聲波傳播速度。測定纖維的Cu值一般有兩種方法：一是將高聚物制成基本無取向的薄膜，然后測定其聲速值；另一是反推法，即先通過拉伸實驗，繪出某種纖維在不同拉伸倍率下的聲速曲線，然后將曲線反推到拉伸倍率為零處，該點的聲速值即可作為纖維的無規(guī)取向聲速值Cu（如圖33）圖33 用反推法求取Cu值表31列出了幾個主要纖維品種的Cu值以供參考。根據(jù)莫斯萊聲速取向公式，求取纖維的fs，只需要兩個實驗量，除了測定試樣的聲速外，還需知道該纖維在無規(guī)取向時的聲速值Cu。如將Ci與C的關(guān)系轉(zhuǎn)換成Cu與C的關(guān)系式，即以式（5）代入式（4），得： （6）以式（6）代入取向函數(shù)式，則得聲速取向因子為： （7）式中fs為纖維試樣的聲速取向因子；Cu為纖維在無規(guī)取向時的聲速值；C為試樣纖維的實測聲速值。在式（3）中，由于Ct》Cm，因此右端第一項可看作為零，則式（3）變?yōu)椋杭? （4）根據(jù)赫爾曼取向公式：。因此，總形變da可用下式表示為：考慮到所有分子，取其平均值，則有： （1）根據(jù)聲學(xué)理論，當(dāng)一個縱波在介質(zhì)中傳播時，其傳播速度C與材料介質(zhì)的密度ρ、摸量E的關(guān)系如下： (2)上式可改寫為E=ρC2。所謂這兩種形變的串聯(lián)加和，即使反映在纖維軸向的總形變。其中Em為平行于分子軸向的聲摸量；Ei為垂直于分子軸向的聲摸量。如果以模量E代替力常數(shù)K，則基本意義不變。從圖中可以看到，當(dāng)聲波以縱波形式在試樣材料中傳播時，由于纖維中大分子鏈與纖維軸有一個夾角（取向角θ，如設(shè)聲波作用在纖維軸上的作用力為F，則F將分解為兩個相互垂直的分力，一個平行于大分子鏈軸向，為Fcosθ,這個力使大分子內(nèi)的主價鍵產(chǎn)生形變；另一個垂直于大分子軸向，為Fsinθ，使分子間的次價鍵產(chǎn)生形變。實際上大分子鏈總不是沿纖維軸成理想取向的狀態(tài)，所以各種纖維的實際聲速值總是小于理想的聲速值，且隨取向度的增高而增高。其原理是基于在纖維材料中因大分子鏈的取向而導(dǎo)致聲波傳播的各向異性。 學(xué)會使用聲速儀（又稱脈沖傳播儀）進行測定的操作方法。測定取向度的方法有X射線衍射法、雙折射法、二色性法和聲速法等，這些方法分別有不同的物理意義。實驗六 聲速法測定纖維的取向度和模量一、 實驗?zāi)康睦w維的取向度和模量是表征纖維材料超分子結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)的兩項重要參數(shù)。是數(shù)碼相機等級的重要判準之一。六、思考題1． 影響纖維切片質(zhì)量的主要因素是什么？2． 顯微攝影的操作要領(lǐng)是什么？七、參考文獻1．許維新等 《現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)》 科學(xué)出版社 2. 祝智庭 《現(xiàn)代教育技術(shù)走進信息化教育》 高等教育出版社 3. 彭紹東 《信息技術(shù)教育學(xué)》 湖南師范大學(xué)出版社 4. 論文集 《新世紀全國網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)術(shù)研討會論文集》中國電化教育協(xié)附：CCD 　　電子耦合組件(charged coupled device)，是感應(yīng)光線的電路裝置，它置于光學(xué)鏡頭后方，當(dāng)光線與圖像從鏡頭透過、投射到CCD表面時， CCD就會產(chǎn)生電流，將感應(yīng)到的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成數(shù)碼資料儲存起來。至此，顯微攝影全部完成。圖5 選擇相關(guān)參數(shù)存儲該圖像的操作程序如下：File →Save As →Image, 見圖6，輸入圖像命名，存入為其建立的文件夾。選擇Video見圖4， Video, 圖3 File →Reset Serial Interface圖4選擇Video在存儲格式中選擇JPEG(4:4:4),然后選擇適用的物鏡倍率，按Change鍵，為將拍照的圖像命名，建立文件夾，再按下OK鍵即可在顯示器屏幕上出現(xiàn)顯微鏡視場中顯現(xiàn)的圖像見圖5。⑤開啟溫控系統(tǒng)及計算機，打開控制軟件（Linksys32 software系統(tǒng)）。 ③把放有試樣的載玻片置于顯微鏡載臺上，打開顯微鏡主開關(guān)，轉(zhuǎn)動亮度調(diào)節(jié)旋鈕，使目鏡中觀察到的視場亮度適中。圖3 顯微攝影裝置1－攝影用CCD 2－目鏡 3－物鏡 4－載物臺5－鏡臺 6－亮度調(diào)整旋鈕 7－調(diào)焦旋鈕 8－主開關(guān) 9－照相機接頭（2）操作步驟： ①按照圖3把系統(tǒng)安裝穩(wěn)妥，纜線連接按使用說明書進行。圖中JVC TKC1481BEC型彩色攝像機可換成OLYMPUS C5050數(shù)碼相機。本實驗采用OLYMPUSBX51顯微鏡與JVC TKC1481BEC型彩色攝像機結(jié)合。m的切片。在常見的纖維中，羊毛的纖維切片比較容易制得，而細軟的化學(xué)纖維切片則相對較難，這時可把難切的化學(xué)纖維用羊毛包覆后進行切片，這種方法稱為包切法。⑥重復(fù)上述操作一次，就可獲得一片纖維切片，每切一片，～3格，這樣可得厚度均勻的切片。④把螺座3轉(zhuǎn)回工作位，將推桿對準凹槽中的纖維束，擰緊固定螺絲6，調(diào)節(jié)定位螺絲7，使之松緊適度。對某些細而軟的纖維，理直后可先在5％膠棉液中浸潤半分鐘取出拉直待膠棉液干涸后再嵌入板2的凹槽中，插裝好板1。② 取適量纖維束，用不銹鋼梳子梳理平直后嵌人板2的凹槽中，再把板1插入并壓緊纖維。在安放纖維時，整個推桿裝置可以固定螺絲6為軸轉(zhuǎn)向一邊。它主要由兩塊不銹鋼板和推桿裝置組成，板1的一邊有凸舌，板2的對應(yīng)處有凹口，兩塊不銹鋼板靠板2兩邊的導(dǎo)槽8嚙合在一起，由于凸舌長度小于凹口的深度，當(dāng)兩板嚙合時，凸舌與凹口間留有一長方形空隙，纖維試樣就置于此空隙中。特殊情況可用環(huán)氧樹脂或聚甲基丙烯酸甲酯包埋試樣切制。手切法較簡捷，但制得的切片較厚。供光學(xué)顯微鏡觀察的纖維薄片，主要有機切和手切兩種。甘油或1:1蛋白甘油30ml。因為使用的是數(shù)碼攝像系統(tǒng)，所以可以方便的對圖像進行分析處理和傳輸，是記錄、存儲及交流信息的重要手段。數(shù)碼顯微攝影裝置一般是由光學(xué)顯微鏡與帶有電子耦合組件即CCD（charged coupled device）的攝像部分組成，并與計算機連接。本次實驗要求：1． 學(xué)習(xí)使用哈氏切片器制作纖維切片；2． 掌握顯微鏡攝影方法及數(shù)碼攝影的相關(guān)知識；3． 熟悉各主要品種纖維的橫截面形狀。受自然的啟迪以及研究的不斷深入，人類不僅仿造了形似天然纖維的產(chǎn)品，而且創(chuàng)造出了前所未有的各種各樣新型纖維。設(shè)橢圓長、短軸分別為2a和2b，則：由于纖維軸與起偏鏡光軸方向成45。因為式（5）表示的合振動方程是個橢圓方程。？2．卷繞絲與牽伸絲雙折射率值不同是什么原因造成的？測量及計算方法是否相同？附錄1. 兩振動面相互垂直的平面偏振光疊加后合振動方程的推導(dǎo)。纖維名稱編號干涉環(huán)數(shù)n檢偏鏡旋轉(zhuǎn)角度補償角θ（。；D——纖維直徑，mm；λ——入射光波長, 106mm；n——干涉條紋數(shù)。－β；最內(nèi)一環(huán)計入n中，則θ=－β。②最內(nèi)一個干涉環(huán)的兩條黑線已并擾，如圖8（b）所示，逆時針轉(zhuǎn)動檢偏鏡至并擾的兩條紋最暗，則最內(nèi)一環(huán)應(yīng)記入n中，檢偏鏡所轉(zhuǎn)過的角度即為補償角θ。時可順時針旋轉(zhuǎn)至中央亮線變?yōu)樽畎?，轉(zhuǎn)過角度為β，則補償角θ=180。檢偏鏡旋轉(zhuǎn)角度即為補償角θ。記下斜面上黑色條紋數(shù)即為n。（２）干涉條紋數(shù)n的測定 條件、操作與卷繞絲相同。（1） 試樣準備 將一小束纖維（與所用縫衣針直徑相仿，纖維過多會造成以外拉伸）用針穿入軟木塊中，然后用鋒利的小刀在與纖維束斜交方向?qū)④浤緣K切成薄片，厚度約為1~２mm，得到橢圓形截面的纖維小段。目鏡測微尺制度的標(biāo)定是將物鏡放在載物臺上，不改變物鏡與目鏡組合，用物鏡顯微尺刻度換算出目鏡測維尺每格所代表的實際長度。β。檢偏鏡轉(zhuǎn)動的角度即為補償角θ。），推入檢偏鏡，此時視野全暗，纖維明亮。卷繞絲的測定（1） 試樣準備：用剪刀將卷繞絲剪成1~2mm的小段置于載玻片上，滴少許甘油或香柏油，蓋上蓋玻片輕輕壓研使纖維小段均勻鋪開。此時顯微鏡視野全黑。（2）校正物鏡中心，使其與載物臺中心相重合。待測樣品用卷繞絲和成品絲。試劑：甘油或香柏油（n=~）。；D——纖維直徑，mm；λ——入射光波長, 106mm。其二是最內(nèi)一條黑條紋和前一條黑條紋間光程差還不滿一個λ，為λΔλ，所以計算光程差時最內(nèi)一環(huán)不計入n中，補償角按θ計算；若最后一環(huán)計入n中，則光程差中必須減去Δλ部分，所以補