第41卷第12期大学物理Vol．41No．122022年12月COLLEGEPHYSICSDec．2022收稿日期:2022－03－06;修回日期:2022－05－20基金项目:国家自然科学基金面上项目(12072111)以及长沙市自然科学基金(kq2007002)资助作者简介:宰民明(2000—)，男，云南省曲靖市人，湖南师范大学物理与电子科学学院“光召班”2019级本科生．通信作者:侯丽珍，E-mail:lizhenhou@hunnu．edu．cn微米纤维杨氏模量的静电共振测量宰民明1，侯丽珍1，王世良2(1．湖南师范大学物理与电子科学学院，低维量子结构与调控教育部重点实验室，湖南长沙410081;2．中南大学物理与电子学院，湖南长沙410083)摘要:本文提出了一种通过静电共振来测量微米纤维杨氏模量的方法．该方法无需借助昂贵的高精度微型传感器或者激光多普勒振动仪，而是直接通过光学显微镜测量来获得微米纤维悬臂梁的共振频率，进而通过欧拉－伯努利梁理论计算出其杨氏模量．该测试方法有益于提高学生的综合实验能力，激发学生的学习兴趣，提升创新意识，自觉将物理思想和物理测量方法应用于新兴科技领域．关键词:微米纤维;杨氏模量;共振测量;静电力中图分类号:O4－33文献标识码:A文章编号:1000-0712(2022)12-0070-05【DOI】10．16854/j．cnki．1000-0712．220122杨氏模量是表征固体材料抵抗形变能力的重要物理量，它反映了材料弹性形变与内应力的关系，是工程技术中机械构件选材时的重要参数之一．因此，杨氏模量的精确测定不仅对材料力学性能研究具有极其重要的意义，而且对机械零部件的设计、制造和性能等也极其重要［1］．同时，杨氏模量的测量也被作为物理学中的一种基本测量，出现在几乎所有的高校普通物理实验中．目前的普通物理实验通常是通过拉伸、压缩、弯曲或扭转等静态测量法来测量宏观材料的杨氏模量，因为与这些静态测量法所对应的物理概念比较清晰和直观，而且测试过程相对简单．然而，静态测量方法通常需要比较大的载荷，且对脆性材料和高温环境不适用［2］．因此，也有部分《大学物理实验》教材将“动态法测量固体材料杨氏模量”作为基本性实验或者综合应用性实验，通过测量两端自由的细长杆或者一端固定的悬臂梁的基频共振频率(取代固有频率)获得杨氏模量［3－10］．近年来，微细纤维材料(包括直径在100μm以下的各种连续微/纳纤维、微米晶须、纳米线和纳米管等)的制备技术、性能和应用等方面的研究吸引了各个学科领域的广泛关注．作为一类特殊的新材料，微细纤维现已被广泛应用于纺织、微纳电子、化工、生...
