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在中学物理实验中，经常需要测量导线、细丝、柱体的直径。如人教选修3-1《电阻定律》等。根据实验的需要，我们可以采取多种手段对其直径的测量。
1.刻度尺测量
用刻度尺测量导线的直径是最简单、最方便的办法。我们可以把导线密绕在某个圆柱体上，然后用毫米刻度尺测量所绕导线在圆柱体上的长度△l，数出所绕的匝数n，则导线的直径可表示为d= 。为了减小测量误差，在导线的时候尽量使导线相互紧挨，同时可多绕几匝。（如图1所示）
2.游标卡尺测量
对于一般圆柱形物体的直径测量，我们通常使用游标卡尺的外测量爪直接测出导线直径（如图2所示），其具体读数与原理在此不再赘述。
3.螺旋测微器
用螺旋测微器测量导线直径是最常用的方法，它测量精度较高，测量方法简单易操作。比直接用刻度尺测量得到要精确得多。为了减少误差，我们可以在导线的不同部位分别多次测量其直径，再求平均值。（如图3所示）
以上三种方法是中学阶段测量直径的常用途径。但如果导线直径太细，或对细丝的直径的测量，用以上几种方法都会有很大的系统误差，或更本无法测量。对于细丝的直径，我们可以选用衍射法。
4.衍射法测量
光的衍射原理可以广泛地应用与测量微小物体的大小。自1960年激光器出现以来，国内外已研制成功大量商用及科研仪器。用这种方法测量不仅精确度高、速度快，而且是一种非接触式的测量方法，可以工作在恶劣环境或不便利的环境中。
4.1测量原理
当一束平行光入射到细导线上时这束光将被衍射。根据夫琅禾费衍射（依照光源、障碍物、屏三者的相对位置，把光源和屏都移到无限远处时，这种衍射叫做夫琅禾费衍射）原理可以知道，细丝的夫琅禾费衍射的光强分布为
其中I 为衍射的中央主极大值，λ为光的波长，b是细丝的直径，sinθ=s／f，s是夫琅禾费衍射衍射条纹中心O（即坐标原点）的距离，f是透镜焦距（如图4所示）。光强在中心有极大值，其余部分光强随其距光轴的距离的增大以震荡的方式减小。表1所示为极大值和极小值的位置关系（如图5所示）和极大值的相对强度（设中央主极大值强度为1）。
因此，只要测定极大值或极小值的位置就可以求出相应细丝的直径。
4.2测量方法
测量中主要用到的实验仪器有氦氖激光器、扩束器和针孔滤波器、傅立叶透镜、线阵CCD、放大器和A／D转换器、采集卡和计算机。光路装置如图6所示。
1-氦氖激光器；2-透镜；3-针孔滤波器；4-准直镜；5-细丝；6-傅立叶透镜；7-探测器平面
扩束器也叫扩束镜，它的作用是把细激光束边为球面波。一般采用显微物镜或正短焦距透镜。在焦点的位置放置针孔滤波器，以消除高频噪声（显微物镜表面的灰尘和其他污点衍射造成的衍射花样）。针孔的大小和物镜相匹配，二者一般需要放在一个专用的精密调整架上，经过适当调整后形成均匀的发散束。
傅立叶透镜与一般透镜不同，它需要对两对共轭面同时校正象差（物方焦面和无穷远像面、像方焦面和无穷远物面），由于对两对共轭面消像差只能是近似的，因此傅立叶透镜的视场和孔径不大。
CCD（Charge Couple Device，电荷偶合器件）是近期迅速发展的一种集成半导体光敏元件，它兼有光电转换、信息存储、传输、输出等功能，有较高的灵敏度，他的光谱响应范围应该与所用的光源相匹配。
多元陈列探测器，是由一些半圆形的单元和楔形光敏单元组成。可以测量一些较复杂的衍射图形。
在实验操作中还应注意，调节针孔滤波器，使准直镜后方出射的是均匀平行光；将探测器平面准确置于傅立叶片面上。
前面三中测直径的方法是中学教学大纲所要求的，学生必须熟练掌握。教师可以在学生学习了光的衍射后，把“用衍射法测细丝直径”作为一个研究性课题，在教师的指导下完成。
参考文献：
［1］吴泳华等.大学物理实验（第一册）.北京：高等教育出版社，2004.
［2］马文蔚等.物理学原理在工程技术中的应用.北京：高等教育出版社，2001.
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
1.刻度尺测量
用刻度尺测量导线的直径是最简单、最方便的办法。我们可以把导线密绕在某个圆柱体上，然后用毫米刻度尺测量所绕导线在圆柱体上的长度△l，数出所绕的匝数n，则导线的直径可表示为d= 。为了减小测量误差，在导线的时候尽量使导线相互紧挨，同时可多绕几匝。（如图1所示）
2.游标卡尺测量
对于一般圆柱形物体的直径测量，我们通常使用游标卡尺的外测量爪直接测出导线直径（如图2所示），其具体读数与原理在此不再赘述。
3.螺旋测微器
用螺旋测微器测量导线直径是最常用的方法，它测量精度较高，测量方法简单易操作。比直接用刻度尺测量得到要精确得多。为了减少误差，我们可以在导线的不同部位分别多次测量其直径，再求平均值。（如图3所示）
以上三种方法是中学阶段测量直径的常用途径。但如果导线直径太细，或对细丝的直径的测量，用以上几种方法都会有很大的系统误差，或更本无法测量。对于细丝的直径，我们可以选用衍射法。
4.衍射法测量
光的衍射原理可以广泛地应用与测量微小物体的大小。自1960年激光器出现以来，国内外已研制成功大量商用及科研仪器。用这种方法测量不仅精确度高、速度快，而且是一种非接触式的测量方法，可以工作在恶劣环境或不便利的环境中。
4.1测量原理
当一束平行光入射到细导线上时这束光将被衍射。根据夫琅禾费衍射（依照光源、障碍物、屏三者的相对位置，把光源和屏都移到无限远处时，这种衍射叫做夫琅禾费衍射）原理可以知道，细丝的夫琅禾费衍射的光强分布为
其中I 为衍射的中央主极大值，λ为光的波长，b是细丝的直径，sinθ=s／f，s是夫琅禾费衍射衍射条纹中心O（即坐标原点）的距离，f是透镜焦距（如图4所示）。光强在中心有极大值，其余部分光强随其距光轴的距离的增大以震荡的方式减小。表1所示为极大值和极小值的位置关系（如图5所示）和极大值的相对强度（设中央主极大值强度为1）。
因此，只要测定极大值或极小值的位置就可以求出相应细丝的直径。
4.2测量方法
测量中主要用到的实验仪器有氦氖激光器、扩束器和针孔滤波器、傅立叶透镜、线阵CCD、放大器和A／D转换器、采集卡和计算机。光路装置如图6所示。
1-氦氖激光器；2-透镜；3-针孔滤波器；4-准直镜；5-细丝；6-傅立叶透镜；7-探测器平面
扩束器也叫扩束镜，它的作用是把细激光束边为球面波。一般采用显微物镜或正短焦距透镜。在焦点的位置放置针孔滤波器，以消除高频噪声（显微物镜表面的灰尘和其他污点衍射造成的衍射花样）。针孔的大小和物镜相匹配，二者一般需要放在一个专用的精密调整架上，经过适当调整后形成均匀的发散束。
傅立叶透镜与一般透镜不同，它需要对两对共轭面同时校正象差（物方焦面和无穷远像面、像方焦面和无穷远物面），由于对两对共轭面消像差只能是近似的，因此傅立叶透镜的视场和孔径不大。
CCD（Charge Couple Device，电荷偶合器件）是近期迅速发展的一种集成半导体光敏元件，它兼有光电转换、信息存储、传输、输出等功能，有较高的灵敏度，他的光谱响应范围应该与所用的光源相匹配。
多元陈列探测器，是由一些半圆形的单元和楔形光敏单元组成。可以测量一些较复杂的衍射图形。
在实验操作中还应注意，调节针孔滤波器，使准直镜后方出射的是均匀平行光；将探测器平面准确置于傅立叶片面上。
前面三中测直径的方法是中学教学大纲所要求的，学生必须熟练掌握。教师可以在学生学习了光的衍射后，把“用衍射法测细丝直径”作为一个研究性课题，在教师的指导下完成。
参考文献：
［1］吴泳华等.大学物理实验（第一册）.北京：高等教育出版社，2004.
［2］马文蔚等.物理学原理在工程技术中的应用.北京：高等教育出版社，2001.
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”