大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告答案大全(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及思考題答案全包括)[1]

1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告答案大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告答案大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告答案大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告答案大全（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及思考題答案全包括）大全（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及思考題答案全包括）大全（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及思考題答案全包括）大全（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及思考題答案全包括）伏安法測(cè)電阻伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1) 利用伏安法測(cè)電阻。(2) 驗(yàn)證歐姆定律。(3) 學(xué)會(huì)間接測(cè)量量不確定度的計(jì)算；進(jìn)一步掌握有效數(shù)字的概念。實(shí)驗(yàn)方法原理根據(jù)歐姆定律，iur=，如測(cè)得 u 和 i 則可計(jì)算出 r。值得注意的是，本實(shí)驗(yàn)待測(cè)電阻有兩只，一個(gè)阻值相對(duì)較大，一個(gè)較小，因此測(cè)量時(shí)必須采用安培表內(nèi)接和外接兩個(gè)方式，以減小測(cè)量誤差。實(shí)驗(yàn)裝置待測(cè)電阻兩只，05ma 電流表 1

2、 只，05v 電壓表 1 只，050ma 電流表 1 只，010v 電壓表一只，滑線變阻器 1 只，df1730sb3a 穩(wěn)壓源 1 臺(tái)。實(shí)驗(yàn)步驟 本實(shí)驗(yàn)為簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)線路、數(shù)據(jù)記錄表格和具體實(shí)驗(yàn)步驟應(yīng)由學(xué)生自行設(shè)計(jì)。必要時(shí)，可提示學(xué)生參照第 2 章中的第 2.4 一節(jié)的有關(guān)內(nèi)容。分壓電路是必須要使用的，并作具體提示。(1) 根據(jù)相應(yīng)的電路圖對(duì)電阻進(jìn)行測(cè)量，記錄 u 值和 i 值。對(duì)每一個(gè)電阻測(cè)量 3 次。(2) 計(jì)算各次測(cè)量結(jié)果。如多次測(cè)量值相差不大，可取其平均值作為測(cè)量結(jié)果。(3) 如果同一電阻多次測(cè)量結(jié)果相差很大，應(yīng)分析原因并重新測(cè)量。數(shù)據(jù)處理測(cè)量次數(shù)123u1/v5.46.98

3、.5i1/ma2.002.603.20r1/270026542656測(cè)量次數(shù)123u2/v2.082.222.50i2/ma38.042.047.0r2/54.752.953.2(1) 由%.max5 5 5 51 1 1 1 = = = =uu，得到,.vu151515150 0 0 01 1 1 1= = = =vu0750750750750 0 0 02 2 2 2.= = = =；(2) 由%.max5 5 5 51 1 1 1 = = = =ii，得到,.mai0750750750750 0 0 01 1 1 1= = = =mai757575750 0 0 02 2 2 2.= =

4、 = =；(3) 再由2 2 2 22 2 2 23 3 3 33 3 3 3)()(iivurur+ + + += = = =，求得1 1 1 1101010109 9 9 92 2 2 21 1 1 11 1 1 1= = = = = = = =rruu,；(4) 結(jié)果表示=) 144(,10)09. 092. 2(231rr光柵衍射光柵衍射實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 了解分光計(jì)的原理和構(gòu)造。(2) 學(xué)會(huì)分光計(jì)的調(diào)節(jié)和使用方法。(3) 觀測(cè)汞燈在可見(jiàn)光范圍內(nèi)幾條光譜線的波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)方法原理若以單色平行光垂直照射在光柵面上，按照光柵衍射理論，衍射光譜中明條紋的位置由下式?jīng)Q定：(a + b) sink=dsi

5、nk=k如果人射光不是單色，則由上式可以看出，光的波長(zhǎng)不同，其衍射角也各不相同，于是復(fù)色光將被分解，而在中央 k =0、=0 處，各色光仍重疊在一起，形成中央明條紋。在中央明條紋兩側(cè)對(duì)稱地分布著 k=1，2，3，級(jí)光譜，各級(jí)光譜線都按波長(zhǎng)大小的順序依次排列成一組彩色譜線，這樣就把復(fù)色光分解為單色光。如果已知光柵常數(shù)， 用分光計(jì)測(cè)出 k級(jí)光譜中某一明條紋的衍射角，即可算出該明條紋所對(duì)應(yīng)的單色光的波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)步驟(1) 調(diào)整分光計(jì)的工作狀態(tài)，使其滿足測(cè)量條件。(2) 利用光柵衍射測(cè)量汞燈在可見(jiàn)光范圍內(nèi)幾條譜線的波長(zhǎng)。 由于衍射光譜在中央明條紋兩側(cè)對(duì)稱地分布，為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確度，測(cè)量第k級(jí)光譜時(shí)，應(yīng)

6、測(cè)出+k級(jí)和-k級(jí)光譜線的位置，兩位置的差值之半即為實(shí)驗(yàn)時(shí)k取1 。 為了減少分光計(jì)刻度盤的偏心誤差， 測(cè)量每條光譜線時(shí)， 刻度盤上的兩個(gè)游標(biāo)都要讀數(shù)， 然后取其平均值(角游標(biāo)的讀數(shù)方法與游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法基本一致)。 為了使十字絲對(duì)準(zhǔn)光譜線，可以使用望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺釘12來(lái)對(duì)準(zhǔn)。 測(cè)量時(shí)，可將望遠(yuǎn)鏡置最右端，從-l 級(jí)到+1 級(jí)依次測(cè)量，以免漏測(cè)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理(1) 與 公認(rèn) 值比 較計(jì)算出各條譜線的相對(duì)誤差00 xe=其中0為公認(rèn)值。(2) 計(jì)算出紫色譜線波長(zhǎng)的不確定度u() =( ( ( () ) ) )(|cos|)()(sin)(ubauba+ + + += = = = + + + +

7、2 2 2 2=18018018018060606060092092092092151515156006006006001 1 1 1 .cos=0.467nm ; u =2u() =0.9 nm最后結(jié)果為:=(433.90.9) nm1.當(dāng)用鈉光(波長(zhǎng)=589.0nm)垂直入射到 1mm 內(nèi)有 500 條刻痕的平面透射光柵上時(shí)，試問(wèn)最多能看到第幾級(jí)光譜?并請(qǐng)說(shuō)明理由。答：由(a+b)sin=k得 k=(a+b)/sin最大為 90所以 sin=1又a+b=1/500mm=2*10-6m，=589.0nm=589.0*10-9mk=2*10-6/589.0*10-9=3.4最多只能看到三級(jí)光譜

8、。2.當(dāng)狹縫太寬、太窄時(shí)將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象?為什么?答：狹縫太寬，則分辨本領(lǐng)將下降，如兩條黃色光譜線分不開(kāi)。狹縫太窄，透光太少，光線太弱，視場(chǎng)太暗不利于測(cè)量。3. 為什么采用左右兩個(gè)游標(biāo)讀數(shù)?左右游標(biāo)在安裝位置上有何要求?答：采用左右游標(biāo)讀數(shù)是為了消除偏心差，安裝時(shí)左右應(yīng)差 180。譜線游標(biāo)左1級(jí)(k=-1)右1級(jí)(k=+1)nm0nme黃l(明) 左10245 621320.258577.1579.00.33右28248 24218黃2(明) 左10240 622020.158574.4577.90.45右28242 24224綠(明)左10131 632919.025543.3546.10.

9、51右28134 24330紫(明)左9735672315.092433.9435.80.44右27737 247280510152025-1001020304050光電效應(yīng)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 觀察光電效現(xiàn)象,測(cè)定光電管的伏安特性曲線和光照度與光電流關(guān)系曲線;測(cè)定截止電壓,并通過(guò)現(xiàn)象了解其物理意義。(2) 練習(xí)電路的連接方法及儀器的使用; 學(xué)習(xí)用圖像總結(jié)物理律。實(shí)驗(yàn)方法原理(1) 光子打到陰極上,若電子獲得的能量大于逸出功時(shí)則會(huì)逸出，在電場(chǎng)力的作用下向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)而形成正向電流。在沒(méi)達(dá)到飽和前，光電流與電壓成線性關(guān)系,接近飽和時(shí)呈非線性關(guān)系,飽和后電流不再增加。(2) 電光源發(fā)光后,其照度隨距

10、光源的距離的平方成(r2)反比即光電管得到的光子數(shù)與 r2成反比,因此打出的電子數(shù)也與 r2成反比,形成的飽和光電流也與 r2成反比,即 i r-2。(3) 若給光電管接反向電壓 u反，在 eu反 mvmax/ 2=eus時(shí)(vmax為具有最大速度的電子的速度) 仍會(huì)有電子移動(dòng)到陽(yáng)極而形成光電流， 當(dāng)繼續(xù)增大電壓 u反， 由于電場(chǎng)力做負(fù)功使電子減速， 當(dāng)使其到達(dá)陽(yáng)極前速度剛好為零時(shí) u反=us，此時(shí)所觀察到的光電流為零，由此可測(cè)得此光電管在當(dāng)前光源下的截止電壓 us。實(shí)驗(yàn)步驟(1) 按講義中的電路原理圖連接好實(shí)物電路圖；(2) 測(cè)光電管的伏安特性曲線： 先使正向電壓加至30伏以上，同時(shí)使光電流

11、達(dá)最大（不超量程）， 將電壓從0開(kāi)始按要求依次加大做好記錄；(3) 測(cè)照度與光電流的關(guān)系： 先使光電管距光源20cm處，適當(dāng)選擇光源亮度使光電流達(dá)最大(不超量程)； 逐漸遠(yuǎn)離光源按要求做好記錄；實(shí)驗(yàn)步驟(4) 測(cè)光電管的截止電壓： 將雙向開(kāi)關(guān)換向； 使光電管距光源20cm處，將電壓調(diào)至“0”， 適當(dāng)選擇光源亮度使光電流達(dá)最大（不超量程），記錄此時(shí)的光電流i0，然后加反向電壓使光電流剛好為“0”，記下電壓值us； 使光電管遠(yuǎn)離光源（光源亮度不變）重復(fù)上述步驟作好記錄。數(shù)據(jù)處理(1) 伏安特性曲線u /v-0.6401.02.04.06.08.010.020.030.040.0i /ma02.96

12、5.6810.3416.8518.7819.9019.9219.9419.9519.97(2) 照度與光電流的關(guān)系l /cm20.025.030.035.040.050.060.070.080.01/l20.00250.00160.00110.00080.00060.00040.00030.00020.00015i /a19.9712.546.854.272.881.510.870.530.32伏安特性曲線照度與光電流曲線(3) 零電壓下的光電流及截止電壓與照度的關(guān)系l/cm20.025.030.035.040.050.060.070.0i0/a1.961.851.060.850.640.61

13、0.580.55us/v0.640.630.650.660.620.640.650.631. 臨界截止電壓與照度有什么關(guān)系?從實(shí)驗(yàn)中所得的結(jié)論是否同理論一致?如何解 釋光的波粒二象性?答：臨界截止電壓與照度無(wú)關(guān)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論相符。光具有干涉、衍射的特性，說(shuō)明光具有撥動(dòng)性。從光電效應(yīng)現(xiàn)象上分析，光又具有粒子性，由愛(ài)因斯坦方程來(lái)描述：h=(1/2)mv2max+a。2. 可否由 us曲線求出陰極材料的逸出功?答：可以。由愛(ài)因斯坦方程 h=e|us|+ho可求出斜率us/=h/e和普朗克常數(shù)，還可以求出截距（h/e）o，再由截距求出光電管陰極材料的紅限o，從而求出逸出功 a=ho。光的干涉光的干涉

14、牛頓環(huán)牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 觀察等厚干涉現(xiàn)象及其特點(diǎn)。(2) 學(xué)會(huì)用干涉法測(cè)量透鏡的曲率半徑與微小厚度。實(shí)驗(yàn)方法原理利用透明薄膜(空氣層)上下表面對(duì)人射光的依次反射，人射光的振幅將分成振幅不同且有一定光程差的兩部分，這是一種獲得相干光的重要途徑。由于兩束反射光在相遇時(shí)的光程差取決于產(chǎn)生反射光的薄膜厚度，同一條干涉條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度相同，這就是等厚干涉。將一塊曲率半徑 r 較大的平凸透鏡的凸面置于光學(xué)平板玻璃上，在透鏡的凸面和平板玻璃的上表面間就形成一層空氣薄膜，其厚度從中心接觸點(diǎn)到邊緣逐漸增加。當(dāng)平行的單色光垂直入射時(shí)，入射光將在此薄膜上下兩表面依次反射，產(chǎn)生具有一定光程差的兩束相干光。 因

15、此形成以接觸點(diǎn)為中心的一系列明暗交替的同心圓環(huán)牛頓環(huán)。透鏡的曲率半徑為：)(4)(422nmynmdndmr=實(shí)驗(yàn)步驟(1) 轉(zhuǎn)動(dòng)讀數(shù)顯微鏡的測(cè)微鼓輪，熟悉其讀數(shù)方法；調(diào)整目鏡，使十字叉絲清晰，并使其水平線與主尺平行(判斷的方法是：轉(zhuǎn)動(dòng)讀數(shù)顯微鏡的測(cè)微鼓輪，觀察目鏡中的十字叉絲豎線與牛頓環(huán)相切的切點(diǎn)連線是否始終與移動(dòng)方向平行)。(2) 為了避免測(cè)微鼓輪的網(wǎng)程(空轉(zhuǎn))誤差， 在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中， 鼓輪只能向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。 應(yīng)盡量使叉絲的豎線對(duì)準(zhǔn)暗干涉條紋中央時(shí)才讀數(shù)。(3) 應(yīng)盡量使叉絲的豎線對(duì)準(zhǔn)暗干涉條紋中央時(shí)才讀數(shù)。(4) 測(cè)量時(shí)，隔一個(gè)暗環(huán)記錄一次數(shù)據(jù)。(5) 由于計(jì)算 r 時(shí)只需要知道環(huán)數(shù)

16、差 m-n，因此以哪一個(gè)環(huán)作為第一環(huán)可以任選，但對(duì)任一暗環(huán)其直徑必須是對(duì)應(yīng)的兩切點(diǎn)坐標(biāo)之差。數(shù)據(jù)處理環(huán)的級(jí)數(shù)m2422201 816環(huán)的位置 mm右21.39121.55221.70821.86222.041左28.44928.32028.16327.97027.811環(huán)的直徑 mmdm7.0586.7686.4556.1085.770環(huán)的級(jí)數(shù)n14121086環(huán)的位置 mm右22.23722.43522.66222.88123.162左27.63227.45127.25426.96526.723環(huán)的直徑mmdn5.3955.0164.5924.0843.56120.70920.64620.5

17、8120.62920.61220.635875.40.120.6222)()()()(+=nmnunmmuyyurruc=82109 . 8635.2012. 0+=0.6rrurrucc)()(=5.25mm；u = 2)(ruc= 11 mm)(urr=(87511)mm1. 透射光牛頓環(huán)是如何形成的?如何觀察?畫出光路示意圖。答：光由牛頓環(huán)裝置下方射入，在空氣層上下兩表面對(duì)入射光的依次反射，形成干涉條紋，由上向下觀察。2. 在牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中，假如平玻璃板上有微小凸起，則凸起處空氣薄膜厚度減小，導(dǎo)致等厚干涉條紋發(fā)生畸變。試問(wèn)這時(shí)的牛頓環(huán)(暗)將局部?jī)?nèi)凹還是局部外凸?為什么?答：將局部外凸，因

18、為同一條紋對(duì)應(yīng)的薄膜厚度相同。3. 用白光照射時(shí)能否看到牛頓環(huán)和劈 尖干涉條紋?此時(shí)的條紋有何特征?答：用白光照射能看到干涉條紋，特征是：彩色的條紋，但條紋數(shù)有限。雙棱鏡干涉雙棱鏡干涉實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 觀察雙棱鏡干涉現(xiàn)象,測(cè)量鈉光的波長(zhǎng)。(2) 學(xué)習(xí)和鞏固光路的同軸調(diào)整。實(shí)驗(yàn)方法原理雙棱鏡干涉實(shí)驗(yàn)與雙縫實(shí)驗(yàn)、雙面鏡實(shí)驗(yàn)等一樣，都為光的波動(dòng)學(xué)說(shuō)的建立起過(guò)決定性作用，同時(shí)也是測(cè)量光波波長(zhǎng)的一種簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方法。雙棱鏡干涉是光的分波陣面干涉現(xiàn)象，由 s 發(fā)出的單色光經(jīng)雙棱鏡折射后分成兩列，相當(dāng)于從兩個(gè)虛光源 s1和 s2射出的兩束相干光。這兩束光在重疊區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生干涉，在該區(qū)域內(nèi)放置的測(cè)微目鏡中可以觀察到

19、干涉條紋。根據(jù)光的干涉理論能夠得出相鄰兩明（暗）條紋間的距離為ddx=，即可有xdd=其中 d 為兩個(gè)虛光源的距離，用共軛法來(lái)測(cè)，即21ddd=；d 為虛光源到接收屏之間的距離，在該實(shí)驗(yàn)中我們測(cè)的是狹縫到測(cè)微目鏡的距離；x很小，由測(cè)微目鏡測(cè)量。實(shí)驗(yàn)步驟(1) 儀器調(diào)節(jié) 粗調(diào)將縫的位置放好，調(diào)至堅(jiān)直，根據(jù)縫的位置來(lái)調(diào)節(jié)其他元件的左右和高低位置，使各元件中心大致等高。 細(xì)調(diào)根據(jù)透鏡成像規(guī)律用共軛法進(jìn)行調(diào)節(jié)。使得狹縫到測(cè)微目鏡的距離大于透鏡的四倍焦距，這樣通過(guò)移動(dòng)透鏡能夠在測(cè)微目鏡處找到兩次成像。首先將雙棱鏡拿掉，此時(shí)狹縫為物，將放大像縮小像中心調(diào)至等高，然后使測(cè)微目鏡能夠接收到兩次成像，最后放入雙

20、棱鏡，調(diào)雙棱鏡的左右位置，使得兩虛光源成像亮度相同，則細(xì)調(diào)完成。各元件中心基本達(dá)到同軸。(2) 觀察調(diào)節(jié)干涉條紋調(diào)出清晰的干涉條紋。視場(chǎng)不可太亮，縫不可太寬，同時(shí)雙棱鏡棱脊與狹縫應(yīng)嚴(yán)格平行。取下透鏡，為方便調(diào)節(jié)可先將測(cè)微目鏡移至近處，待調(diào)出清晰的干涉條紋后再將測(cè)微目鏡移到滿足大于透鏡四倍焦距的位置。(3) 隨著 d 的增加觀察干涉條紋的變化規(guī)律。(4) 測(cè)量 測(cè)量條紋間距x 用共軛法測(cè)量?jī)商摴庠?s1和 s2的距離 d 測(cè)量狹縫到測(cè)微目鏡叉絲的距離 d數(shù)據(jù)處理測(cè)x數(shù)據(jù)記錄mm次數(shù)條紋位置被測(cè)條紋數(shù)|a-a|x起始位置 a終了位置 a18.0953.575104.5200.452023.5548

21、.035104.4810.448138.0303.573104.4570.445743.5508.100104.5500.455058.1843.680104.5040.450463.5938.080104.4870.4487=x0.44998mm測(cè) d 數(shù)據(jù)記錄mm次數(shù)放大像間距 d1縮小像間距 d2a1a1|a1-a1|a2a2|a2-a2|17.5605.7741.7867.3576.9650.41025.7717.5611.7906.9337.3600.42837.5385.7661.7727.3816.9680.41345.7557.5491.7946.9107.3300.42057

22、.5205.7531.7677.3556.9400.41565.7357.5151.7806.9517.3600.409=1d1.7915mm；=2d0.4158mm測(cè) d 數(shù)據(jù)記錄mm狹縫位置 b測(cè)微目鏡差絲位置 bd=|b-b|1660659(1)x的不確定度()=xua0.001329mm；()=3儀xub0.005770mm；()=+=)()(22xuxuxuba0.005921mm。(2) 求 d1與 d2的不確定度( )=1dua0.004288mm；()=2dua0.002915mm；( )=1dub0.007mm；()=2dub0.005mm；( )=3儀dub0.005770

23、mm；( )( )=+=dudududubba)()(121210.01003mm；()( )=+=dudududubba)()(222220.00817mm。(3) 求 d 的不確定度( )=du1mm。(4) 波長(zhǎng)的合成相對(duì)不確定度()( )( )422210128. 4)(=+=ddudduxxuucmm；其中( )( )()5222211210374. 14141=+=ddudduddumm。(5) 測(cè)量結(jié)果1由xdd=求得-4105.87731=mm。2( )710427. 2=cumm；包含因子 k = 2 時(shí)，的擴(kuò)展不確定度( )cuu2=結(jié)果表達(dá)式為410)005. 0877.

24、 5(=+=umm。1.測(cè)量前儀器調(diào)節(jié)應(yīng)達(dá)到什么要求?怎樣才能調(diào)節(jié)出清晰的干涉條紋?2.答：共軸，狹逢和棱背平行與測(cè)微目鏡共軸，并適當(dāng)調(diào)節(jié)狹逢的寬度。2. 本實(shí)驗(yàn)如何測(cè)得兩虛光源的距離 d?還有其他辦法嗎?答：d=(d1*d2)1/2或利用波長(zhǎng)已知的激光作光源，則 d=(d/x)3. 狹縫與測(cè)微目鏡的距離及與雙棱鏡的距離改變時(shí)，條紋的間距和數(shù)量有何變化?答：狹縫和測(cè)微目鏡的距離越近，條紋的間距越窄，數(shù)量不變，狹縫和雙棱鏡的距離越近，條紋間距越寬，數(shù)量越小。4 . 在同一圖內(nèi)畫出相距為 d 虛光源的 s1和 s2所成的像 d1和d2的光路圖。測(cè)薄透鏡的焦距測(cè)薄透鏡的焦距實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 掌握測(cè)薄透

25、鏡焦距的幾種方法；(2) 掌握簡(jiǎn)單光路的分析和調(diào)整的方法；(3) 了解透鏡成像原理，掌握透鏡成像規(guī)律；(4) 進(jìn)一步學(xué)習(xí)不確定度的計(jì)算方法。實(shí)驗(yàn)方法原理(1) 自準(zhǔn)法當(dāng)光(物)點(diǎn)在凸透鏡的焦平面上時(shí)，光點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)透鏡變成平行光束，再經(jīng)過(guò)在透鏡另一側(cè)的平面鏡反射后又匯聚在原焦平面上且與發(fā)光點(diǎn)(物點(diǎn))對(duì)稱。(2) 物距像距法測(cè)出物距(u)與相距(v)代入公式：1/u +1/v=1/f 可求 f(3) 共軛法保持物與屏的距離(l)不變,移動(dòng)透鏡，移動(dòng)的距離為(e)，其中一次成放大像另一次成縮小像,放大像1/u + 1/v=1/f ,縮小像1/(u+e)+1/(v-e)=1/ f ,由于 u+v

26、=l ，所以f =(l2-e2)/4l 。(4) 凹透鏡焦距的測(cè)量利用光路可逆原理，將凸透鏡所成的實(shí)像作為凹透鏡的物，即可測(cè)出凹透鏡成實(shí)像的物距和像距，代入公式1/u +1/v=1/f 可求出焦距 f。實(shí)驗(yàn)步驟本實(shí)驗(yàn)為簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)步驟由學(xué)生自行確定，必要時(shí)課建議學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)原理及方法中的順序作試 驗(yàn)。要求學(xué)生自行設(shè)計(jì)的能直接反映出測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)記錄表格。數(shù)據(jù)處理(1) 自準(zhǔn)法，物距像距法，則凹透鏡焦距三個(gè)試驗(yàn)將所測(cè)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果填寫在自行設(shè)計(jì)的表格中。(2) 對(duì)共軛法的測(cè)量數(shù)據(jù)及處理實(shí)例測(cè)量數(shù)據(jù)記錄表o1o2e=o2-o1f=(l2-e2)/4lfo1 左o1 右o1o2 左o2

27、右o252.4352.9052.6798.0099.0098.5045.8319.8219.6953.5052.7053.1097.9899.2098.5945.4919.9251.6752.8952.2899.0099.5099.2546.9719.5252.7052.9052.8098.8099.2199.0146.2119.6451.3052.8052.0598.6098.9098.7546.7019.5952.3452.8052.5798.3499.1098.7246.1519.70 不確定度的計(jì)算過(guò)程:ua(e)=()()=166612eei0.047 cm( ( ( ( ) ) )

28、 )eub= 0.30 cmu(e)=( ( ( ( ) ) ) )( ( ( ( ) ) ) )eueuba2 2 2 22 2 2 2+ + + += 0.31 cmu(l)= 0.30 cm所以( ( ( ( ) ) ) )( ( ( () ) ) )( ( ( ( ) ) ) )( ( ( ( ) ) ) )2 2 2 2- - - -2 2 2 22 2 2 22 2 2 22 2 2 22 2 2 22 2 2 22 2 2 22 2 2 22 2 2 22 2 2 2101010100.3680.3680.3680.3682 2 2 2 = = = = + + + + + + +

29、 += = = =euelelulelelffuu( f )=0.36810-219.683cm=0.072cmu =2u( f )=0.145cm=0.1cm 最后表達(dá)式:f = (19.70.1) cm1. 你認(rèn)為三種測(cè)量凸透鏡焦距的方法，哪種最好?為什么?答：共軛法最好，因?yàn)檫@個(gè)方法把焦距的測(cè)量歸結(jié)為對(duì)可以精確測(cè)定的量 l 和 e 的測(cè)量，避免了在測(cè)量 u 和 v 時(shí)，由于估計(jì)透鏡光心位置不準(zhǔn)確所帶來(lái)的誤差。2. 由lelf422=推導(dǎo)出共軛法測(cè) f 的標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)合成不確定度傳遞公式。根據(jù)實(shí)際結(jié)果，試說(shuō)明 ub(l)、ub(e)、ua(e)哪個(gè)量對(duì)最后結(jié)果影響最大?為什么?由此你可否得到一

30、些對(duì)實(shí)驗(yàn)具有指導(dǎo)性意義的結(jié)論?答：ua(l)對(duì)最后結(jié)果影響最大，因?yàn)?l 為單次測(cè)量量。對(duì) o1、o2的測(cè)量時(shí)，要采用左右逼近法讀數(shù)。3. 測(cè)量凹透鏡焦距 f 和實(shí)驗(yàn)室給出的 f0，比較后計(jì)算出的 e 值（相對(duì)誤差）一般比較大，試分析 e 大的原因?答：e 較大的原因可能是因?yàn)榉湃氚纪哥R后所成像的清晰度很難確定，即像的聚焦情況不好，從而導(dǎo)致很難測(cè)出清晰成像的位置。4. 在測(cè)量凸透鏡的焦距時(shí)，可以利用測(cè)得的多組 u、v 值，然后以 u+v 作縱軸，以 uv 作橫軸，畫出實(shí)驗(yàn)曲線。根據(jù)式(3-15-1)事先推斷一下實(shí)驗(yàn)曲線將屬于什么類型，怎樣根據(jù)這條曲線求出透鏡的焦距 f?答：曲線是直線，可根據(jù)直

31、線的斜率求出 f，f=1/k，因?yàn)?1/f=1/u+1/v，即uuf+=，故可有 f=1/k。5. 測(cè)量凸透鏡的焦距時(shí)，可以測(cè)得多組 u、v 值，以 v/u(即像的放大率)作縱軸，以 v 作橫軸，畫出實(shí)驗(yàn)曲線。試問(wèn)這條實(shí)驗(yàn)曲線具有什么形狀?怎樣由這條曲線求出透鏡的焦距 f ?答：曲線是直線，在橫軸上的截距就是 f。激光全息照相激光全息照相實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 了解全息照相的原理及特點(diǎn)。(2) 掌握漫反射物體的全息照相方法，制作漫反射的三維全息圖。(3) 掌握反射全息的照相方法，學(xué)會(huì)制作物體的白光再現(xiàn)反射全息圖。(4) 進(jìn)一步熟悉光路的調(diào)整方法，學(xué)習(xí)暗室技術(shù)。實(shí)驗(yàn)方法原理(1) 概述全息照相是利用光涉

32、的干涉和衍射原理，將物光波以干涉條紋的形式記錄下來(lái)，然后在一定條件下，利用衍射再現(xiàn)原物體的立體圖像?？梢?jiàn)，全息照相必須分兩步進(jìn)行：物體全息圖的記錄過(guò)程；立體物像的再現(xiàn)過(guò)程。(2) 全息照相與普通照相的主要區(qū)別全息照相能夠把物光波的全部信息記錄下來(lái)，而普通照相只能記錄物光波的強(qiáng)度。全息照片上每一部分都包含了被攝物體上每一點(diǎn)的光波信息，所以它具有可分割性，即全息照片的每一部分都能再現(xiàn)出物體的完整的圖像。在同一張全息底片上，可以采用不同的角度多次拍攝不同的物體，再現(xiàn)時(shí)，在不同的衍射方向上能夠互不干擾地觀察到每個(gè)物體的立體圖像。(3) 全息照相技術(shù)的發(fā)展全息照相技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在已有四代。 本實(shí)驗(yàn)將用激光

33、作光源完成物體的第二代全息圖漫反射全息圖和第三代全息圖反射全息圖的拍攝和再現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)步驟首先要熟悉本實(shí)驗(yàn)所用儀器和光學(xué)元件。打開(kāi)激光器電源，點(diǎn)亮 he-ne 激光器，調(diào)整其工作電流，使其輸出最強(qiáng)的激光，然后按下述內(nèi)容和步驟開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1) 漫反射全息圖的拍攝 按漫反射全息光路圖擺放好各元件的位置，整個(gè)光路大概占實(shí)驗(yàn)臺(tái)面的三分之二左右。各光束都應(yīng)與臺(tái)面平行，通過(guò)調(diào)平面鏡的俯仰角來(lái)調(diào)節(jié)。且光點(diǎn)都要打到各元件的中心部位。兩束光的光程差約為 20cm,光程都是由分束鏡開(kāi)始算起,沿著光束前進(jìn)的方向量至全息底片為止。物光與參考光夾角為 3050。參考光與物光的光強(qiáng)比為3:18:1（通過(guò)調(diào)整擴(kuò)束鏡的位置來(lái)

34、實(shí)現(xiàn)） 。曝光時(shí)間為 6s。上底片及曝光拍照（底片上好后要靜止 12min） ， 藥膜面要正對(duì)物體放。(2) 白光再現(xiàn)反射全息圖 按反射全息光路擺放好各元件的位置，先不放入擴(kuò)束鏡 l，各光事與臺(tái)面平行。 調(diào)整硬幣，使之與干板（屏）平行，使激光束照在硬幣的中心。 放入擴(kuò)束鏡，使光均勻照射且光強(qiáng)適中，確定曝光時(shí)間為 3s。 曝光，硬幣與干板間距為 1cm。(3) 底片處理 顯影。顯影后沖洗 1min，停顯 30s 左右，定影 35min，定影后可打開(kāi)白熾燈，用水沖洗干板 510min，再用吹風(fēng)機(jī)吹干（吹時(shí)不可太近且不可正對(duì)著吹，以免藥膜收縮） 。(4) 再現(xiàn)觀察 漫反射全息圖的再現(xiàn)。 白光再現(xiàn)反射

35、全息圖的觀察。數(shù)據(jù)處理本實(shí)驗(yàn)無(wú)數(shù)據(jù)處理內(nèi)容1. 全息照像有哪些重要特點(diǎn)?答：全息照相是利用光波的干涉和衍射原理，將物體“發(fā)出”的特定波前（同時(shí)包括振幅和位相）以干涉條紋的形式記錄下來(lái)，然后在一定條件下，利用衍射再現(xiàn)原物體的立體像。全息照相必須分兩步進(jìn)行：（1）物體全息圖的記錄過(guò)程；（2）立體物像的再現(xiàn)過(guò)程。2. 全息底片和普通照像底片有什么區(qū)別?答：（1）全息照相能夠把物光波的全部信息（即振幅和相位）全部記錄下來(lái)，而普通照相只能記錄物光波的強(qiáng)度（既振幅），因此，全息照片能再現(xiàn)出與原物體完全相同的立體圖象。（2）由于全息照片上的每部分都包含了被攝物體上每一點(diǎn)的光波信息，所以，它具有可分割性，即全

36、息照片的每一部分都可以再現(xiàn)出原物體的立體圖象。（3）在同一張全息底片上，可以采用不同的角度多次拍攝不同的物體，再現(xiàn)時(shí)，在不同的衍射方向上能夠互不干擾地觀察到每個(gè)物體的立體圖象。hhe-nel.ksl1l2om1m2l.khohe-nelm3. 為什么安裝底片后要靜止一段時(shí)間，才能進(jìn)行曝光?答：為了減少震動(dòng)，提高拍攝質(zhì)量，減震是全息照相的一項(xiàng)重要措施，要保證照相質(zhì)量，光路中各元器件的相對(duì)位移量要限制在ex，測(cè)試過(guò)程中rc調(diào)好后不再變動(dòng)，rx是個(gè)準(zhǔn)確度很高的電阻箱。r是一根均勻的電阻絲。l1、l2分別為kx斷開(kāi)和接通時(shí)電位差計(jì)處于補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)電阻絲的長(zhǎng)度。試證明電池ex的內(nèi)阻xrlllr2 2 2

37、22 2 2 21 1 1 1 = = = =（rx為已知）。1.按圖 3-10-4 聯(lián)好電路做實(shí)驗(yàn)時(shí)，有時(shí)不管如何調(diào)動(dòng) a 頭和 b 頭，檢流計(jì) g 的指針總指零，或總不指零，兩種情況的可能原因各有哪些?答：總指零的原因：測(cè)量回路斷路?？偛恢噶愕脑颍?e 和 ex極性不對(duì)頂； 工作回路斷路； rab上的全部電壓降小于 es，ex二者中小的一個(gè)。l1l2grxeexkksrcr圖 3-10-6思考題 2 附圖思考題圖 3-10-6思考題 2 附圖2. 用電位差計(jì)可以測(cè)定電池的內(nèi)阻，其電路如圖 3-10-6 所示，假定工作電池 eex，測(cè)試過(guò)程中 rc 調(diào)好后不再變動(dòng)，rx 是個(gè)準(zhǔn)確度很高的電

38、阻箱。r 是一根均勻的電阻絲。l1、l2分別為 kx 斷開(kāi)和接通時(shí)電位差計(jì)處于補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)電阻絲的長(zhǎng)度。試證明電池 ex 的內(nèi)阻 r=(l1-l2)/l2rx(rx為已知)。證 明：設(shè) a 為 r 上 單 位長(zhǎng)度 的電 位 差， vx為 k2的端 電壓， 則有：ex=al1(1)vx=al2(2) 而代入（2）式得:rx / ( r + rx )ex =al2(3)(1)式除(3)式，整理后得： r =(l1- l2) / l2 rx4. 如圖 3-10-4 所示的電位差計(jì)，由 a 到 b 是 11m 長(zhǎng)的電阻絲，若設(shè) a=0.1v/m，11m 長(zhǎng)的電壓降是 1.1v，用它測(cè)僅幾毫伏的溫差電動(dòng)勢(shì)

39、，誤差太大。為了減少誤差，采用圖 3-10-8 所示電路。圖 3-10-8 是將 11m 長(zhǎng)的電阻絲 ab 上串接了兩個(gè)較大的電阻 r1和 r2。 若 ab 的總電阻已知為 r, 且 r1、 r2、 r 上的總電壓為 1.1v， 并設(shè)計(jì) ab(11m)電阻絲上的 a=0.1mv/m，試問(wèn) r1+r2的電阻值應(yīng)取多少? 若標(biāo)準(zhǔn)電池 e0的電動(dòng)勢(shì)為 1.0186v，則 r1可取的最大值和最小值分別為多少(用線電阻 r表示)?答： 由于電位差計(jì)單位長(zhǎng)度電阻線的電位差為 a，則電阻線 ab 上的電位差 vab=11a1.1mv，而回路電流應(yīng)為i =vab/r。另一方面，由于 i(r1+r2+r)=1.

40、1v，所以 (vab/r)(r1+r2+r)= 1.1v, 即 vab (r1+r2)/r +1= 1.1v。所以 r1+r2=(1.1/vab)-1r=(1.1/0.0011-1)r999r 。當(dāng) r2i = e0時(shí)， r1為最小， 即 r1= r1min， 此時(shí)有 r1i + e0+ ir = 1.1。 由于 i =vab/r =0.0011/r， 所以 r1min=(1.1-e0-ir)/i=73r。當(dāng) r2i+ir =e0則 r1為最大，即 r1= r1max，此時(shí)有 r1i + e0= 1.1。所以 r1max=(1.1-e0)/i=74r電熱法測(cè)熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 學(xué)習(xí)用電熱法

41、測(cè)熱功當(dāng)量，即q與w的比值。(2) 了解熱學(xué)實(shí)驗(yàn)的特殊條件和基本方法。(3) 學(xué)會(huì)用修正中溫的方法作散熱修正。實(shí)驗(yàn)方法原理將一電阻放入一定量的水中，電阻通電 t 秒，則電功為vita=，由電流的熱效應(yīng)，這些功將轉(zhuǎn)化為參與熱交換的工作物質(zhì)的溫升，則)()46. 0(0221100ttvmcmcmcqf+=，如沒(méi)有熱量散失到環(huán)境中去，必有熱功當(dāng)量 j 為qaj=終溫修正是將散失到環(huán)境中的熱量的溫度的形式補(bǔ)償回來(lái)，依據(jù)牛頓冷卻公式。即),(=tkdtdt而=01ttlntkf，采用逆推的方法可以求到溫度虧損1521dtdtdtt+=(計(jì)算機(jī)中有現(xiàn)成計(jì)算程序引資利用)實(shí)驗(yàn)步驟(1) 先將溫度傳感器探頭

42、懸在空氣中，直接讀室溫下的電阻值。(2) 用天平分別稱量量熱器內(nèi)筒及內(nèi)筒盛水后的質(zhì)量。(3) 按圖接好電路。(4) 再接通電源，立即開(kāi)始攪拌，當(dāng)溫度高于室溫后，聽(tīng)到報(bào)時(shí)器響聲，即記錄起始電阻值r0，然后每隔1分鐘記一次電阻值，共記16次，然后斷開(kāi)電源。(5) 切斷電源后，待溫度不再升高后，開(kāi)始記錄降溫的初始阻值 r0，之后每隔一分鐘記錄一次電阻值，共記 16次。數(shù)據(jù)處理v=1.30水呂內(nèi)筒攪拌器銅電阻絲降 溫 初阻值1.1261k電壓4.90v比熱容1.0000.2102.100.0930.105降 溫 終阻值1.1228k電流1.00a質(zhì)量/g142.4523.853.0023.000.30

43、0降 溫 時(shí)間15min室溫阻值1.0905k升溫阻阻/kr0r1r2r3r4r5r6r7r81.10311.10491.10641.10801.10951.11111.11261.11421.1157r9r10r11r12r13r14r151.11721.11871.12021.12171.12321.12471.1262降溫阻值/kr0r1r2r3r4r5r6r7r81.12611.12581.12561.12531.12511.12491.12471.12451.1243r9r10r11r12r13r14r151.12401.12381.12361.12341.12321.12301.1

44、228計(jì)算值k0.0061 /mint-1.2039 cw/jq/caljje修正前4410.00895.8354.92280.735817.5734%修正后4410.001077.454.09300.09402.2450%1. 該實(shí)驗(yàn)所必須的實(shí)驗(yàn)條件與采用的實(shí)驗(yàn)基本方法各是什么?系統(tǒng)誤差的來(lái)源可能有哪些?答：實(shí)驗(yàn)條件是系統(tǒng)與外界沒(méi)有較大的熱交換，并且系統(tǒng)（即水）應(yīng)盡可能處于準(zhǔn)靜態(tài)變化過(guò)程。實(shí)驗(yàn)方法是電熱法。系統(tǒng)誤差的最主要來(lái)源是系統(tǒng)的熱量散失，而終溫修正往往不能完全彌補(bǔ)熱量散失對(duì)測(cè)量的影響。其他來(lái)源可能有水的溫度不均勻，用局部溫度代替整體溫度。水的溫度與環(huán)境溫度差異較大，從而給終溫的修正帶來(lái)

45、誤差。溫度， 質(zhì)量及電功率等物理量的測(cè)量誤差。2. 試定性說(shuō)明實(shí)驗(yàn)中發(fā)生以下情況時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是偏大還是偏小?(1) 攪拌時(shí)水被濺出； 答：實(shí)驗(yàn)結(jié)果將會(huì)偏小。 水被濺出，即水的質(zhì)量減少，在計(jì)算熱功當(dāng)量時(shí)，還以稱橫水的質(zhì)量計(jì)算，即認(rèn)為水的質(zhì)量不變，但是由于水的質(zhì)量減少，對(duì)水加熱時(shí)，以同樣的電功加熱，系統(tǒng)上升的溫度要比水沒(méi)有上升時(shí)的溫度要高，即水沒(méi)濺出在同樣電功加熱時(shí)，應(yīng)上升 t 度，而水濺出后上升的溫度應(yīng)是 t+t 度。用 j = a / q，有 q =（cimit），j = a / （t+t）/ mc，分母變大 j 變小。(2) 攪拌不均勻 ； 答：j 偏大、偏小由溫度計(jì)插入的位置與電阻絲之間的

46、距離而定。離電阻絲較遠(yuǎn)時(shí)，系統(tǒng)溫度示數(shù)比，勻均系統(tǒng)溫度低，設(shè) t 為均勻系統(tǒng)溫度，溫度計(jì)示值應(yīng)為 t-t，用 j=a/計(jì)算，分母變小，則 j 變大；離電阻絲較近時(shí)，溫度計(jì)示值應(yīng)為 t+t，分母變大，因而 j 變小。(3) 室溫測(cè)得偏高或偏低。 答：設(shè)0為室溫，若測(cè)得值偏高時(shí)，測(cè)量得到的溫度值為0+；偏低時(shí)，測(cè)量溫度值為0-，在計(jì)算溫度虧損時(shí)，dti=k(ti-)，k 是與是室溫?zé)o關(guān)的量(k 與室溫有關(guān))，只與降溫初溫和降溫終溫以及降溫時(shí)間有關(guān)，測(cè)得室溫偏高時(shí)，dti=kti- (0+)，每秒內(nèi)的溫度虧損 dti小于實(shí)際值，t 秒末的溫度虧損ti=kti- (0+)。此值小于實(shí)際值，由于散熱造成

47、的溫度虧損ti=tf+ tf，修正后的溫度 tf為：tf= tf-ti，ti為負(fù)值，當(dāng)測(cè)量值低于實(shí)際室溫時(shí)，ti的絕對(duì)值變?。簍f=tf+ti，即 tf變小，t 變小（其中ttf- tf 初，tf 初：升溫初始值），=tmcaqajii,j 變大，反之 j 變小。電表的改裝和校正電表的改裝和校正實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 掌握將微安表改裝成較大量程的電流表和電壓表的原理和方法。(2) 了解歐姆表的測(cè)量原理和刻度方法。(3) 學(xué)會(huì)繪制校準(zhǔn)曲線的方法并對(duì)改裝表進(jìn)行校對(duì)。實(shí)驗(yàn)方法原理設(shè)微安表頭滿量程是 ig,內(nèi)阻為 rg.(1) 將表頭并聯(lián)一個(gè)分流阻值 rs改成量成為 i 的電流表，如圖（a)示，則有（i-ig

48、）rs=igrg，即 rs=rg/(n-1)(n = i/ig)(2) 將微安表頭串聯(lián)一個(gè)分壓電阻 rh改成量程為 ud電壓表，如圖（b)示，則有 ig(rg+rh)=u 即 rh=u/igr實(shí)驗(yàn)步驟(1) 改裝量程為5 a電流表 計(jì)算分流阻值rs的理論值，負(fù)載電阻rl取1000左右。 按圖3-7-8連接電路，各部件擺放原則是方便于觀擦與調(diào)節(jié)。 自查電路（線路的連接、標(biāo)準(zhǔn)表量程的選取、滑線變阻器初值的設(shè)定、各阻值的取值）。 校準(zhǔn)電表：首先進(jìn)行滿量程校正，然后進(jìn)行逐點(diǎn)校正（完成數(shù)據(jù)表格）(2) 改裝電壓表（程序與上面相同，電路圖按3-7-10進(jìn)行）數(shù)據(jù)處理改裝表示值 i/ma 0.001.002

49、.003.004.005.00標(biāo)準(zhǔn)表示值i0/ma減小時(shí)1.031.993.023.985.00增加時(shí)1.012.013.003.995.00平均1.022.003.013.995.00差值i0-i /ma0.020.000.01-0.010.00改裝表示值u /v0.001.002.003.004.005.00標(biāo)準(zhǔn)表示值u0/v減小時(shí)1.021.983.014.025.00增加時(shí)1.011.993.024.015.00平均1.021.993.024.015.00差值u0-u/v0.02-0.010.020.010.001. 校正電流表時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)改裝的毫安表讀數(shù)總是高于標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)，分流電阻

50、應(yīng)調(diào)大還是調(diào)小?為什么? 答：應(yīng)調(diào)小。讓電路中標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)不變，即保持回路電流不變，分流電阻值減小后將會(huì)分得更多的電流，從而使流過(guò)被改裝表表頭的電流減小，改裝表的讀數(shù)也減小。2. 校正電壓表時(shí)， 如果發(fā)現(xiàn)改裝的電壓表讀數(shù)總是低于標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)， 分壓電阻應(yīng)調(diào)大還是調(diào)小?為什么? 答： 應(yīng)調(diào)小。讓電路中標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)不變，即加在改裝電表上電壓值不變。調(diào)小電阻，改裝表的總電阻降低，流過(guò)改裝毫安表的電流增大，從而讀數(shù)也增加。3. 試證明用歐姆表測(cè)電阻時(shí)，如果表頭指針正好指在表盤標(biāo)度尺的中心，則這時(shí)的歐姆表指示值為什么正好等于該歐姆表的內(nèi)阻值。 答：設(shè)表頭指針滿刻度電流為 ig、表頭指針指表盤中心時(shí)電路中電流

51、為 i，根據(jù)題意gii21=，當(dāng)表內(nèi)阻為 rg、待測(cè)電阻為 rx時(shí)，gxgirrvi21=+=；根據(jù)歐姆表工作原理，當(dāng)待測(cè)電阻 rx0 時(shí)，ggrvi=。即gxgrvrrv21=+，因而可得 rxrg。所以，歐姆表顯示測(cè)xr讀數(shù)即為該歐姆表的內(nèi)阻。思考題(1) 應(yīng)調(diào)小。因?yàn)楸眍^過(guò)載，所以需要再分掉一部分多余的電流。(2) 應(yīng)調(diào)小。因?yàn)榇?lián)電路中電壓的分配和阻值成正比。(3) 證明 因?yàn)?igu/(rg+r) 而iu/(rg+r+rx)所以 當(dāng)2iig時(shí) 即2u/(rg+r+rx)u/(rg+r)所以rxrg+r 證畢(4) 由誤差量程級(jí)別，設(shè)改裝表的級(jí)別為a, 則5a%=imax+ 50.5%

52、a = 0.9 ，故該裝電流表的級(jí)別為 1.0 級(jí)示波器的原理和使用實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 了解示波器的主要結(jié)構(gòu)和顯示波形的基本原理；(2) 掌握模擬示波器和函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的使用方法；(3) 觀察正弦、矩形、三角波等信號(hào)發(fā)生器的使用方法；(4) 通過(guò)示波器觀察李薩如圖形，學(xué)會(huì)一種測(cè)量正弦振動(dòng)頻率的方法，并加深對(duì)互相垂直振動(dòng)合成理論的理解。實(shí)驗(yàn)方法原理(1) 模擬示波器的基本構(gòu)造示波器主要由示波管、垂直放大器、水平放大器、掃描信號(hào)放大器、觸發(fā)同步等幾個(gè)基本部分組成。(2) 示波器顯示波形原理如果只在垂直偏轉(zhuǎn)板上加一交變正弦電壓，則電子束的亮點(diǎn)隨電壓的變化在豎直方向上按正弦規(guī)律變化。要想顯示波形，必須同時(shí)

53、在水平偏轉(zhuǎn)板上加一掃描電壓，使電子束所產(chǎn)生的亮點(diǎn)沿水平方向拉開(kāi)。(3) 掃描同步當(dāng)掃描電壓的周期 tx是被觀察周期信號(hào)的整數(shù)倍時(shí)， 掃描的后一個(gè)周期掃繪的波形與前一個(gè)周期完全一樣， 熒光屏上得到清晰而穩(wěn)定的波形，這叫做信號(hào)與掃描電壓同步。(4) 多蹤顯示根據(jù)開(kāi)關(guān)信號(hào)的轉(zhuǎn)換頻率不同，有兩種不同的時(shí)間分割方式，即“交替”和“斷續(xù)”方式。(5) 觀察李薩如圖形并測(cè)頻率xyyxffnynx= = = =數(shù)方向切線對(duì)圖形的切點(diǎn)數(shù)方向切線對(duì)圖形的切點(diǎn)實(shí)驗(yàn)步驟(1) 熟悉示波器各控制開(kāi)關(guān)的作用，進(jìn)行使用前的檢查和校準(zhǔn)。(2) 將信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)連接到示波器的 ch1 或 ch2，觀察信號(hào)波形。(3) 用

54、示波器測(cè)量信號(hào)的周期 t、頻率 f、幅值 u、峰峰值 up-p、有效值 urms,頻率和幅值任選。(4) 觀察李薩如圖形和“拍” 。(5) 利用多波形顯示法和李薩如圖形判別法觀測(cè)兩信號(hào)的相位差 多波形顯示法觀測(cè)相位差。 李薩如圖形判別法觀測(cè)相位差。數(shù)據(jù)處理(1) 測(cè)量正弦信號(hào)峰峰值 up-p，周期 t示波器測(cè)量值信號(hào)發(fā)生器顯示值h=4.0divv0/div=0.5v/divup-p=2.0vu顯= 2.0vl=5.0divt0/div=20us/divt =0.10mst顯= 0.10ms0 0 0 0p p p pp p p pu u u up p p pp p p p= = = = = =

55、 = = 顯顯uuue0 0 0 00 0 0 00 0 0 0= = = = = = = =tttet(2) 測(cè)量直流信號(hào)的幅度h = 5.8v0div=0.5v/divu 2.9vu顯3.0v(3) 測(cè)量相移x1/divx/div = = = =3603603603601 1 1 1xx5.325.076.321. 模擬示波器為何能顯示高速變化的電信號(hào)軌跡？答：在模擬示波器垂直偏轉(zhuǎn)板上加的是被觀測(cè)信號(hào)電壓，而在水平偏轉(zhuǎn)板上加的是鋸齒波（時(shí)間線性變化）信號(hào)電壓，234745432420頻率相同位相不同時(shí)的李薩如圖形所以示波器的示波管的橫軸相當(dāng)于直角坐標(biāo)的時(shí)間軸，經(jīng)過(guò)一個(gè)鋸齒波信號(hào)周期，電子束

56、便在示波管的熒光屏上描繪出被觀測(cè)信號(hào)的波形的一段軌跡。當(dāng)鋸齒波信號(hào)的周期大于或等于周期性觀測(cè)信號(hào)的周期且與其相位鎖定時(shí)（同步） ，電子束便在示波管的熒光屏上描繪出被觀測(cè)信號(hào)的波形的同一段軌跡，由于人眼的視覺(jué)暫留和熒光屏的余輝，便可以觀測(cè)到信號(hào)的波形。2. 在本實(shí)驗(yàn)中，觀察李薩如圖形時(shí)，為什么得不到長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的圖形？答：因?yàn)?ch1 與 ch2 輸入的是兩個(gè)完全不相關(guān)的信號(hào)，它們的位相差難以保持恒定，所以得不到長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定波形。3. 假定在示波器的 y 軸輸入一個(gè)正弦信號(hào)，所用的水平掃描頻率為 120hz，在熒光屏上出現(xiàn)三個(gè)穩(wěn)定完整的正弦波形，那么輸入信號(hào)的頻率是什么？這是否是測(cè)量信號(hào)頻率的好方

57、法？為何？答：輸入信號(hào)的頻率是 360hz。這種方法不是測(cè)量信號(hào)頻率的好方法，因?yàn)橛么朔椒y(cè)量的頻率精確度低。4. 示波器的掃描頻率遠(yuǎn)大于或遠(yuǎn)小于輸入正弦信號(hào)的頻率時(shí)，屏上的圖形是什么情況？答：掃描頻率遠(yuǎn)小于輸入正弦信號(hào)頻率時(shí)，出現(xiàn)圖形是密集正弦波；掃描頻率遠(yuǎn)大于輸入正弦信號(hào)頻率時(shí)，一個(gè)周期的信號(hào)波形將會(huì)被分解成數(shù)段，顯示的圖形將會(huì)變成網(wǎng)狀交叉線。超聲波聲速的測(cè)量超聲波聲速的測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 進(jìn)一步熟悉示波器的基本結(jié)構(gòu)和原理。(2) 了解壓電換能器的功能，加深對(duì)駐波及振動(dòng)合成等理論知識(shí)的理解。(3) 學(xué)習(xí)幾種測(cè)定聲波傳播速度的原理和方法。(4) 通過(guò)時(shí)差法對(duì)聲波傳播速度的測(cè)量，了解聲納技術(shù)的

58、原理及其重要的實(shí)用意義。實(shí)驗(yàn)方法原理聲波是一種彈性媒質(zhì)中傳播的縱波，波長(zhǎng)、強(qiáng)度、傳播速度等是聲波的重要參數(shù)，超聲波是頻率大于 20 kh 的機(jī)械波，本實(shí)驗(yàn)利用聲速與振動(dòng)頻率 f 和波長(zhǎng)之間的關(guān)系 v = f 來(lái)測(cè)量超聲波在空氣中的傳播速度。sv5 型聲速測(cè)量組合實(shí)驗(yàn)儀（含專用信號(hào)源） ，可以做時(shí)差法測(cè)定超聲波傳播速度的實(shí)驗(yàn)；配以示波器可完成利用共振干涉法，雙蹤比較法和相應(yīng)比較法測(cè)量聲速的任務(wù)。本聲速測(cè)量?jī)x是利用壓電體的逆壓電效應(yīng)而產(chǎn)生超聲波，利用正壓電效應(yīng)接收超聲波，測(cè)量聲速的四種實(shí)驗(yàn)方法如下： （由于聲波頻率可通過(guò)聲源的振動(dòng)頻率得出，所以測(cè)量聲波波長(zhǎng)是本實(shí)驗(yàn)主要任務(wù)。 ）（1）李薩如圖形相位

59、判別法頻率相同的李薩如圖形隨著的不同，其圖形的形狀也不同，當(dāng)形狀為傾斜方向相同的直線兩次出現(xiàn)時(shí)，變化 2，對(duì)應(yīng)接受器變化一個(gè)波長(zhǎng)。（2）共振法由發(fā)射器發(fā)出的平面波經(jīng)接受器發(fā)射和反射器二次反射后，在接受器與發(fā)射器之間形成兩列傳播方向相同的疊加波，觀察示波器上的圖形，兩次加強(qiáng)或減弱的位置差即為波形。（3）雙蹤相位比較法直接比較發(fā)信號(hào)和接收信號(hào)，同時(shí)沿傳播方向移動(dòng)接受器位置，尋找兩個(gè)波形相同的狀態(tài)可測(cè)出波長(zhǎng)。（4）時(shí)差法測(cè)出脈沖聲速傳播距離 x 和所經(jīng)歷時(shí)間 t, 便可求得聲速。實(shí)驗(yàn)步驟(1) 李薩如圖形相位比較法轉(zhuǎn)動(dòng)聲速測(cè)量組合實(shí)驗(yàn)儀的距離調(diào)節(jié)鼓輪，觀察波形當(dāng)出現(xiàn)兩次傾斜方向相同的傾斜直線時(shí)，記錄

60、這兩次換能器的位置，兩次位置之差為波長(zhǎng)。(2) 共振法移動(dòng)聲速測(cè)量?jī)x手輪會(huì)發(fā)現(xiàn)信號(hào)振幅發(fā)生變化， 信號(hào)變化相鄰兩次極大值或極小值所對(duì)應(yīng)的接受器移動(dòng)的距離即是/2，移動(dòng)手輪，觀察波形變化，在不同位置測(cè) 6 次，每次測(cè) 3 個(gè)波長(zhǎng)的間隔。(3) 比較法使雙通道兩路信號(hào)雙蹤顯示幅度一樣，移動(dòng)手法會(huì)發(fā)現(xiàn)其中一路在移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)信號(hào)兩次與固定信號(hào)重合時(shí)所對(duì)應(yīng)的接收器移動(dòng)的距離是，移動(dòng)手輪，觀察波形變化，多記錄幾次兩路信號(hào)重合時(shí)的位置，利用逐差法求波長(zhǎng)。(4) 時(shí)差法轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使兩換能器的距離加大， 每隔 10mm 左右記錄一次數(shù)據(jù)ix和it,根據(jù)公式獲得一系列 vi后， 可以利用逐差法求得聲速 v 的平均值