大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、實(shí)驗(yàn)一 物體密度的測(cè)定【預(yù)習(xí)題】1簡(jiǎn)述游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器的測(cè)量原理及使用時(shí)的注意事項(xiàng)。答：（1）游標(biāo)卡尺的測(cè)量原理及使用時(shí)的注意事項(xiàng)：游標(biāo)卡尺是一種利用游標(biāo)提高精度的長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器，它由主尺和游標(biāo)組成。設(shè)主尺上的刻度間距為，游標(biāo)上的刻度間距為，比略小一點(diǎn)。一般游標(biāo)上的個(gè)刻度間距等于主尺上(-1)個(gè)刻度間距，即。由此可知，游標(biāo)上的刻度間距與主尺上刻度間距相差,這就是游標(biāo)的精度。教材P33圖1-2所示的游標(biāo)卡尺精度為,即主尺上49mm與游標(biāo)上50格同長(zhǎng)，如教材圖1-3所示。這樣，游標(biāo)上50格比主尺上50格（50mm）少一格（1mm），即游標(biāo)上每格長(zhǎng)度比主尺每格少1÷50 = 0.02(m

2、m)， 所以該游標(biāo)卡尺的精度為0.02mm。使用游標(biāo)卡尺時(shí)應(yīng)注意：一手拿待測(cè)物體，一手持主尺，將物體輕輕卡住，才可讀數(shù)。注意保護(hù)量爪不被磨損，決不允許被量物體在量爪中挪動(dòng)。游標(biāo)卡尺的外量爪用來(lái)測(cè)量厚度或外徑，內(nèi)量爪用來(lái)測(cè)量?jī)?nèi)徑，深度尺用來(lái)測(cè)量槽或筒的深度，緊固螺絲用來(lái)固定讀數(shù)。（2）螺旋測(cè)微器的測(cè)量原理及使用時(shí)的注意事項(xiàng)：螺旋測(cè)微器又稱(chēng)千分尺，它是把測(cè)微螺桿的角位移轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€位移來(lái)測(cè)量微小長(zhǎng)度的長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器。螺旋測(cè)微器主要由固定套筒、測(cè)量軸、活動(dòng)套筒(即微分筒)組成。如教材P24圖1-4所示，固定套管D上套有一個(gè)活動(dòng)套筒C(微分筒)，兩者由高精度螺紋緊密咬合，活動(dòng)套筒與測(cè)量軸A相聯(lián)，轉(zhuǎn)動(dòng)活動(dòng)套

3、筒可帶動(dòng)測(cè)量軸伸出與縮進(jìn)，活動(dòng)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)一周()，測(cè)量軸伸出或縮進(jìn)1個(gè)螺距。因此，可根據(jù)活動(dòng)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角度求得測(cè)量軸移動(dòng)的距離。對(duì)于螺距是0.5mm螺旋測(cè)微器，活動(dòng)套筒C的周界被等分為50格，故活動(dòng)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)1 格，測(cè)量軸相應(yīng)地移動(dòng)0.5/50=0.01mm,再加上估讀，其測(cè)量精度可達(dá)到0.001 mm。使用螺旋測(cè)微器時(shí)應(yīng)注意：測(cè)量軸向砧臺(tái)靠近快夾住待測(cè)物時(shí)，必須使用棘輪而不能直接轉(zhuǎn)動(dòng)活動(dòng)套筒，聽(tīng)到“咯、咯”即表示已經(jīng)夾住待測(cè)物體，棘輪在空轉(zhuǎn)，這時(shí)應(yīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)棘輪，進(jìn)行讀數(shù)，不要將被測(cè)物拉出，以免磨損砧臺(tái)和測(cè)量軸。應(yīng)作零點(diǎn)校正。2為什么膠片長(zhǎng)度可只測(cè)量一次？答：?jiǎn)未螠y(cè)量時(shí)大體有三種情況：（1）儀器精

4、度較低，偶然誤差很小，多次測(cè)量讀數(shù)相同，不必多次測(cè)量。（2）對(duì)測(cè)量的準(zhǔn)確程度要求不高，只測(cè)一次就夠了。（3）因測(cè)量條件的限制，不可能多次重復(fù)測(cè)量。本實(shí)驗(yàn)由對(duì)膠片長(zhǎng)度的測(cè)量屬于情況（1），所以只測(cè)量1次?！舅伎碱}】1量角器的最小刻度是。為了提高此量角器的精度，在量角器上附加一個(gè)角游標(biāo)，使游標(biāo)30分度正好與量角器的29分度等弧長(zhǎng)。求該角游標(biāo)的精度(即可讀出的最小角度)，并讀出下圖所示的角度。答：因?yàn)榱拷瞧鞯淖钚】潭仁?0，游標(biāo)30分度與量角器29分度等弧長(zhǎng)，所以游標(biāo)的精度為 ，圖示角度為 。2用螺旋測(cè)微器進(jìn)行測(cè)量時(shí)要考慮螺距誤差嗎？答：不要。因?yàn)橛寐菪郎y(cè)微器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，活動(dòng)套筒（即微分筒)只向一個(gè)

5、方向轉(zhuǎn)動(dòng)，所以不考慮螺距誤差。3設(shè)計(jì)一種修正齒孔面積的方案。答：齒孔形狀如圖1所示。齒孔面積S等于長(zhǎng)方形面積XY減去修正面積S。由圖1、圖2可知修正面積等于正方形和內(nèi)切圓面積之差，所以只要測(cè)出內(nèi)切圓的半徑，就可求出S。用讀數(shù)顯微鏡測(cè)出圖1中的X1、X2、Z1、Z2，得內(nèi)切圓的半徑：則修正面積為： 圖2圖1實(shí)驗(yàn)三 電阻的測(cè)量和伏安特性的研究【預(yù)習(xí)題】1測(cè)量二極管伏安特性曲線時(shí)，為什么正向曲線的測(cè)量要用外接法，而反向曲線的測(cè)量要用內(nèi)接法?答：因?yàn)槎O管正向電阻較小，反向電阻較大，所以正向曲線的測(cè)量宜采用電流表外接法，反向曲線的測(cè)量宜采用電流表內(nèi)接法。2電源、電表、滑線變阻器接到電路中要注意什么？答

6、：在使用電源時(shí)，應(yīng)注意：(1)注意人身安全，一般安全電壓為36V。高于36V操作時(shí)盡量用一只手操作。(2)不能使總電路中的總電流超過(guò)額定電流值，更不能使電源短路（即不能使外電阻接近于零）。(3)直流電表的正、負(fù)極應(yīng)與直流電源的正、負(fù)極對(duì)應(yīng)聯(lián)接（即正接正，負(fù)接負(fù)），否則會(huì)使電表?yè)p壞。而交流電沒(méi)有正負(fù)極之分。(4)在電路中必須連電源開(kāi)關(guān)，接線時(shí)和不進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要使電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)且將輸出旋鈕逆時(shí)針調(diào)至零，線路接好經(jīng)查無(wú)誤后打開(kāi)電源。做完實(shí)驗(yàn)，一定要先切斷電源，然后再拆去其他部分。使用電表時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）選擇電表：根據(jù)待測(cè)電流（或電壓）的大小，選擇合適量程的電流表（或電壓表）。如果選擇的量程小于

7、電路中的電流（或電壓），會(huì)使電表?yè)p壞；如果選擇的量程太大，指針偏轉(zhuǎn)角度太小，讀數(shù)就不準(zhǔn)確。使用時(shí)應(yīng)事先估計(jì)待測(cè)量的大小，選擇稍大的量程試測(cè)一下，再根據(jù)試測(cè)值選用合適的量程，一般要盡可能使電表的指針偏轉(zhuǎn)在量程的2/3以上位置。（2）電流方向：直流電表指針的偏轉(zhuǎn)方向與所通過(guò)的電流方向有關(guān)，所以接線時(shí)必須注意電表上接線柱的“+”、“-”標(biāo)記。電流應(yīng)從標(biāo)有“+”號(hào)的接線柱流入，從標(biāo)有“-”號(hào)的接線柱流出。切不可把極性接錯(cuò)，以免損壞指針。（3）視差問(wèn)題：讀數(shù)時(shí)，必須使視線垂直于刻度表面。精密電表的表面刻度尺下附有平面鏡，當(dāng)指針在鏡中的像與指針重合時(shí)，所對(duì)準(zhǔn)的刻度，才是電表的準(zhǔn)確讀數(shù)。（4）要正確放置電表

8、，表盤(pán)上一般都標(biāo)有放置方式，如用“”或“”表示平放；用“”或“”表示立放；“”表示斜放，不按要求放置將影響測(cè)量精度。（5）使用前電表的指針應(yīng)指零，若不指零，需要調(diào)零。使用滑線變阻器時(shí)要注意：通過(guò)滑線變阻器的電流不能超過(guò)其額定電流。3被測(cè)低電阻為何要有4個(gè)端鈕？答：消除接觸電阻?！舅伎碱}】1滑線變阻器主要有哪幾種用途？如何使用？結(jié)合本次實(shí)驗(yàn)分別給予說(shuō)明。 答：（1）滑線變阻器主要有兩種用途：限流和分壓。（2）對(duì)限流電路（如教材圖3-10）：在接通電源前，一般應(yīng)使C滑到B端，使最大，電流最小，確保安全。以后逐步調(diào)節(jié)限流器電阻，使電流增大至所需值。對(duì)分壓電路（如教材圖3-11）：在接通電源前，一般應(yīng)

9、使C滑到B端，使兩端電壓最小，確保安全。以后逐步調(diào)節(jié)分壓器電阻，使兩端電壓增大至所需值。（3）本次實(shí)驗(yàn)中測(cè)二極管特性曲線時(shí)，滑線變阻器用于分壓；利用四端接線法測(cè)量一段電阻絲電阻時(shí)，滑線變阻器用于限流。2在實(shí)驗(yàn)中，若電源電壓為6V，被測(cè)電阻約為50，電流表（毫安表）的量程為150/300mA，150mA檔的內(nèi)阻約0.4，電壓表的量程為1.5/3.0/7.5，每伏特電壓的內(nèi)阻約200。如何選用電表量程，電表采用何種接法比較好？答：（1）因?yàn)殡娫措妷簽?V，所以電壓表量程應(yīng)選擇7.5V；又因?yàn)橥ㄟ^(guò)電阻的電流，所以電流表量程應(yīng)選擇150mA。（2）由題意知、，則 因?yàn)楫?dāng)時(shí)，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法測(cè)量；當(dāng)時(shí)

10、，應(yīng)采用電流表外接法測(cè)量。所以比較兩式后可知電流表宜采用內(nèi)接法。3如果低電阻的電勢(shì)端鈕與電流端鈕搞錯(cuò)會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？為什么？答：在本實(shí)驗(yàn)中，若將待測(cè)低電阻的電勢(shì)端鈕與電流端鈕接反，則測(cè)得的電壓為待測(cè)低電阻和電流表的接觸電阻上共有的，所測(cè)阻值比待測(cè)低電阻阻值要大。實(shí)驗(yàn)八 用直流電橋測(cè)量電阻【預(yù)習(xí)題】1怎樣消除比例臂兩只電阻不準(zhǔn)確相等所造成的系統(tǒng)誤差？答：可以交換和，進(jìn)行換臂測(cè)量，這樣最終，就與比例臂沒(méi)有關(guān)系了。【思考題】1改變電源極性對(duì)測(cè)量結(jié)果有什么影響？答：在調(diào)節(jié)檢流計(jì)平衡時(shí)，改變極性對(duì)未知電阻的測(cè)量沒(méi)有影響。測(cè)量電橋靈敏度時(shí)，改變電源極性會(huì)改變指針偏轉(zhuǎn)方向，但對(duì)偏轉(zhuǎn)格數(shù)沒(méi)有影響?？傊淖冸?/p>

11、源極性對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響。2影響單臂電橋測(cè)量誤差的因素有哪些？答： （1）電橋靈敏度的限制，（2）電阻箱各旋鈕讀數(shù)的準(zhǔn)確度等級(jí)（3）電阻箱各旋鈕的殘余電阻（接觸電阻）實(shí)驗(yàn)十三 拉伸法測(cè)金屬絲的揚(yáng)氏彈性摸量【預(yù)習(xí)題】1如何根據(jù)幾何光學(xué)的原理來(lái)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡、光杠桿和標(biāo)尺之間的位置關(guān)系？如何調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡？答：（1）根據(jù)光的反射定律分兩步調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡、光杠桿和標(biāo)尺之間的位置關(guān)系。第一步：調(diào)節(jié)來(lái)自標(biāo)尺的入射光線和經(jīng)光杠桿鏡面的反射光線所構(gòu)成的平面大致水平。具體做法如下：用目測(cè)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡和光杠桿大致等高。用目測(cè)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡下的高低調(diào)節(jié)螺釘，使望遠(yuǎn)鏡大致水平；調(diào)節(jié)光杠桿鏡面的仰俯使光杠桿鏡面大致鉛直；調(diào)節(jié)標(biāo)尺的

12、位置，使其大致鉛直；調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡上方的瞄準(zhǔn)系統(tǒng)使望遠(yuǎn)鏡的光軸垂直光杠桿鏡面。第二步：調(diào)節(jié)入射角（來(lái)自標(biāo)尺的入射光線與光杠桿鏡面法線間的夾角）和反射角（經(jīng)光杠桿鏡面反射進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡的反射光與光杠桿鏡面法線間的夾角）大致相等。具體做法如下：沿望遠(yuǎn)鏡筒方向觀察光杠桿鏡面，在鏡面中若看到標(biāo)尺的像和觀察者的眼睛，則入射角與反射角大致相等。如果看不到標(biāo)尺的像和觀察者的眼睛，可微調(diào)望遠(yuǎn)鏡標(biāo)尺組的左右位置，使來(lái)自標(biāo)尺的入射光線經(jīng)光杠桿鏡面反射后，其反射光線能射入望遠(yuǎn)鏡內(nèi)。（2）望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié)：首先調(diào)節(jié)目鏡看清十字叉絲，然后物鏡對(duì)標(biāo)尺的像（光杠桿面鏡后面2D處）調(diào)焦，直至在目鏡中看到標(biāo)尺清晰的像。2在砝碼盤(pán)上加載時(shí)為

13、什么采用正反向測(cè)量取平均值的辦法？答：因?yàn)榻饘俳z彈性形變有滯后效應(yīng)，從而帶來(lái)系統(tǒng)誤差?！舅伎碱}】1光杠桿有什么優(yōu)點(diǎn)？怎樣提高光杠桿測(cè)量微小長(zhǎng)度變化的靈敏度？答：（1）直觀 、簡(jiǎn)便、精度高。（2）因?yàn)?，即，所以要提高光杠桿測(cè)量微小長(zhǎng)度變化的靈敏度，應(yīng)盡可能減小光杠桿長(zhǎng)度（光杠桿后支點(diǎn)到兩個(gè)前支點(diǎn)連線的垂直距離），或適當(dāng)增大D（光杠桿小鏡子到標(biāo)尺的距離為D）。2如果實(shí)驗(yàn)中操作無(wú)誤，得到的數(shù)據(jù)前一兩個(gè)偏大，這可能是什么原因，如何避免？答：可能是因?yàn)榻饘俳z有彎曲。避免的方法是先加一兩個(gè)發(fā)碼將金屬絲的彎曲拉直。3如何避免測(cè)量過(guò)程中標(biāo)尺讀數(shù)超出望遠(yuǎn)鏡范圍？答：開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)標(biāo)尺的高低，使標(biāo)尺的下端大致

14、與望遠(yuǎn)鏡光軸等高，這樣未加砝碼時(shí)從望遠(yuǎn)鏡當(dāng)中看到的標(biāo)尺讀數(shù)接近標(biāo)尺的下端，逐漸加砝碼的過(guò)程中看到標(biāo)尺讀數(shù)向上端變化。這樣就避免了測(cè)量過(guò)程中標(biāo)尺讀數(shù)超出望遠(yuǎn)鏡范圍。實(shí)驗(yàn)十六 示波器的使用【預(yù)習(xí)題】1示波器為什么能把看不見(jiàn)的變化電壓顯示成看得見(jiàn)的圖象？簡(jiǎn)述其原理。答：（1）示波管內(nèi)高速電子束使熒光屏上產(chǎn)生光亮點(diǎn)，而電子束的偏轉(zhuǎn)角度（光點(diǎn)在熒光屏上的位移）是受X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)板上所加電壓的控制。 （2）若只在X軸偏轉(zhuǎn)板上加一個(gè)鋸齒波電壓（該電壓隨時(shí)間從-U按一定比例增大到+U），則光點(diǎn)就會(huì)從熒光屏左端水平地移動(dòng)到右端（稱(chēng)為掃描），由于熒光屏上的發(fā)光物質(zhì)的特性使光跡有一定保留時(shí)間，因而在屏幕水平方向形成

15、一條亮跡（稱(chēng)為掃描線）。 （3）若只在Y軸偏轉(zhuǎn)板上加信號(hào)電壓，則隨著信號(hào)幅度的變化光點(diǎn)就會(huì)在熒光屏豎直方向作上下移動(dòng)形成一條豎直亮跡。 （4）如在Y軸偏轉(zhuǎn)板加上電壓信號(hào)，同時(shí)又在X軸偏轉(zhuǎn)板加上鋸齒波掃描電壓，則電子束受到水平和豎直電場(chǎng)的共同作用，光點(diǎn)的軌跡呈現(xiàn)二維圖形（光點(diǎn)在X方向均勻地從左向右水平移動(dòng)的同時(shí)又在Y方向隨信號(hào)幅度的變化在豎直方向作上下移動(dòng)），即將Y軸偏轉(zhuǎn)板上電壓信號(hào)幅度隨時(shí)間變化的規(guī)律在屏幕上展開(kāi)成為函數(shù)曲線（即信號(hào)波形）。 （5）要得到清晰穩(wěn)定的信號(hào)波形，掃描電壓的周期與信號(hào)電壓的周期必須滿足，以保證的起點(diǎn)始終與電壓信號(hào)固定的一點(diǎn)相對(duì)應(yīng)（稱(chēng)同步），屏幕上的波形才能穩(wěn)定。 （6

16、）為了得到可觀察的圖形，鋸齒波掃描電壓必須重復(fù)掃描2觀察波形的幾個(gè)重要步驟是什么? 答：（1）開(kāi)啟示波器電源開(kāi)關(guān)后，將耦合開(kāi)關(guān)置“”，調(diào)整輝度、聚焦以及垂直、水平位移旋鈕使屏幕中部出現(xiàn)亮度適中細(xì)小的亮點(diǎn)。 （2）觀察、測(cè)量時(shí)將耦合開(kāi)關(guān)置“AC”或“DC”， 觸發(fā)選擇開(kāi)關(guān)置“INT”，將信號(hào)用同軸電纜線連接到Y(jié)軸輸入端。 （3）調(diào)節(jié)Y軸靈敏度選擇開(kāi)關(guān)和X軸掃描選擇開(kāi)關(guān)以及觸發(fā)電平旋鈕，使信號(hào)幅度在屏幕范圍內(nèi)（屏幕豎直標(biāo)尺的2/3左右），且有25個(gè)完整穩(wěn)定的波形。 （4）定量測(cè)量時(shí)還應(yīng)注意將掃描微調(diào)旋鈕和Y軸微調(diào)旋鈕置于校準(zhǔn)位置（順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至最大）。3怎樣用李薩如圖形來(lái)測(cè)待測(cè)信號(hào)的頻率? 答：1將

17、示波器功能置于外接狀態(tài)（觸發(fā)選擇開(kāi)關(guān)置“EXT”，觸發(fā)信號(hào)極性開(kāi)關(guān)置“X”）。將信號(hào)發(fā)生器的正弦波信號(hào)用同軸電纜線連接到X軸輸入端，待測(cè)頻率的信號(hào)用同軸電纜線連接到Y(jié)軸輸入端，分別調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器幅度旋鈕和Y軸靈敏度選擇開(kāi)關(guān)，使亮跡形成的圖形在屏幕范圍內(nèi)。 2調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)的頻率，使合成的李薩如圖形為穩(wěn)定的“”形，從信號(hào)發(fā)生器上讀出輸出信號(hào)的的頻率值Fx1，根據(jù)合成李薩如圖形的兩個(gè)信號(hào)頻率比與圖形切點(diǎn)數(shù)的關(guān)系Fx：Fy =NY：NX ，求出Fy1 。 3再改變信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)的頻率，使合成的圖形為“” 、“ 8”、“000”等，NY：NX分別為“1：2”、“2：1”、“1：3”等，相應(yīng)

18、地讀出信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)的頻率為FX2 、 FX3 、 FX4 等 ，求出FY2 、 FY3 、 FY4 等，算出的FY的平均值即為待測(cè)信號(hào)的頻率。【思考題】1在示波器的熒光屏上得到一李薩如圖形，Y軸、X軸與圖形相交時(shí)交點(diǎn)數(shù)之比，已知，求。答： 。2為什么在共振狀態(tài)下測(cè)聲速? 如何判斷系統(tǒng)是否處于共振狀態(tài)? 答：本實(shí)驗(yàn)中將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波信號(hào)的器件是壓電陶瓷換能器，該換能器有一最佳響應(yīng)的頻率，當(dāng)電信號(hào)頻率等于該響應(yīng)的頻率時(shí)，壓電陶瓷片產(chǎn)生共振，輸出信號(hào)最大，便于測(cè)量。示波器屏幕上的信號(hào)幅度為最大值時(shí)，系統(tǒng)處于共振狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)十七 分光計(jì)的使用 用光柵測(cè)波長(zhǎng)【預(yù)習(xí)題】1分光計(jì)主要由幾部分組成？各

19、自作用是什么？答：（1）分光計(jì)主要由底座、平行光管、載物臺(tái)、望遠(yuǎn)鏡和刻度盤(pán)五個(gè)部分組成。（2）底座上承載著其它四個(gè)部分，其中載物臺(tái)、望遠(yuǎn)鏡和刻度盤(pán)都可繞底座上的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；平行光管用來(lái)產(chǎn)生平行光；載物臺(tái)用來(lái)放置被測(cè)樣品；望遠(yuǎn)鏡用來(lái)接收平行光；刻度盤(pán)與游標(biāo)盤(pán)配合用來(lái)讀取數(shù)據(jù)。2分光計(jì)調(diào)節(jié)要求是什么？答：分光計(jì)的調(diào)節(jié)要達(dá)到三個(gè)要求：（1）望遠(yuǎn)鏡能接收平行光。（2）平行光管能發(fā)出平行光。（3）望遠(yuǎn)鏡的光軸和平行光管的光軸與儀器的主軸垂直。載物臺(tái)與儀器的主軸垂直。3用光柵測(cè)波長(zhǎng)時(shí)，光柵應(yīng)如何放置？為什么？答：用光柵測(cè)波長(zhǎng)時(shí)按圖17-7放置光柵。因?yàn)檫@樣放置可方便調(diào)節(jié)。當(dāng)調(diào)節(jié)平行光垂直照射光柵表面時(shí)（即光

20、柵平面與平行光管軸線垂直），只須調(diào)節(jié)螺釘和；調(diào)節(jié)平行光管的狹縫與光柵刻痕平行時(shí)，只須調(diào)節(jié)螺釘?！舅伎碱}】1為什么要用各半調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的主軸垂直于儀器的主軸？答：綜合考慮調(diào)節(jié)載物臺(tái)調(diào)平螺釘或與調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡水平度調(diào)節(jié)螺釘對(duì)正反兩面亮十字反射像與分劃板上方的水平刻線間高度差的相互影響，從而加快調(diào)節(jié)速度。2當(dāng)狹縫過(guò)寬或過(guò)窄時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？答：當(dāng)狹縫過(guò)寬時(shí)，衍射條紋將變粗，相互靠近的條紋無(wú)法分開(kāi)，在測(cè)量時(shí)難以確定條紋的中心位置。當(dāng)狹縫過(guò)窄時(shí)，將看不見(jiàn)衍射條紋，因而無(wú)法測(cè)量。3用公式 測(cè)光波波長(zhǎng)應(yīng)保證什么條件？實(shí)驗(yàn)中如何檢查條件是否滿足？答：用公式 測(cè)光波波長(zhǎng)應(yīng)保證：平行光垂直照射在光柵上

21、。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)檢查0級(jí)譜線和光柵面反射的綠十字像的位置檢查條件是否滿足。0級(jí)譜線應(yīng)與豎叉絲重合，且被測(cè)量用（中叉絲）的水平叉絲平分。光柵面反射的綠十字像應(yīng)與調(diào)整叉絲（上叉絲）重合。實(shí)驗(yàn)二十二 霍爾效應(yīng)及磁場(chǎng)的測(cè)定【預(yù)習(xí)題】1當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與霍耳元件的平面不完全垂直時(shí)，測(cè)得的磁感應(yīng)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值比實(shí)際值大還是??？為什么？請(qǐng)作圖說(shuō)明。答：小一些。因?yàn)楫?dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與霍耳元件的平面不完全垂直時(shí)，實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的磁感應(yīng)強(qiáng)度為實(shí)際磁強(qiáng)應(yīng)強(qiáng)度在與霍爾元件平面垂直方向上的一個(gè)分量。如圖所示，設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度與霍耳元件平面法線間的夾角為，則實(shí)驗(yàn)值為。因?yàn)?，所以?shí)驗(yàn)值比實(shí)際值小。【思考題】1在“用霍爾元件測(cè)螺線管

22、磁場(chǎng)”實(shí)驗(yàn)中，若某一同學(xué)將工作電流回路接入“霍爾電壓”接線柱上，而將電位差計(jì)（或數(shù)字電壓表）接在“工作電流”接線柱上。他能測(cè)得磁場(chǎng)嗎？為什么？答：能。由霍爾元件的工作原理可得，半導(dǎo)體中的電荷受到洛倫茲力產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，將工作電流回路接入“霍爾電壓”接線柱上,電荷同樣受到洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)，將在“工作電流”接線柱上產(chǎn)生霍爾電壓。2根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較螺線管中部與端口處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，求： ，分析其結(jié)果。答： 端口的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)為中部磁感應(yīng)強(qiáng)度的一半，由于存在漏磁現(xiàn)象，實(shí)際測(cè)量出的。實(shí)驗(yàn)二十四 導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定【預(yù)習(xí)題】1實(shí)驗(yàn)中為什么要在樣品上、下表面的溫度幾乎保持不變時(shí)，才能測(cè)和？答：本實(shí)驗(yàn)中采用穩(wěn)態(tài)法測(cè)不良導(dǎo)

23、體導(dǎo)熱系數(shù)，所謂穩(wěn)態(tài)法，是要求利用熱源在待測(cè)樣品內(nèi)部形成一個(gè)穩(wěn)定的溫度分布，然后進(jìn)行測(cè)量。在加熱過(guò)程中，當(dāng)樣品上、下表面的溫度幾乎保持不變時(shí)，傳熱達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，樣品內(nèi)部形成一個(gè)穩(wěn)定的溫度分布內(nèi)，這時(shí)才能測(cè)量溫度示值和?！舅伎碱}】1什么是穩(wěn)態(tài)法？在實(shí)驗(yàn)中如何實(shí)現(xiàn)它？答：所謂穩(wěn)態(tài)法，是要求利用熱源在待測(cè)樣品內(nèi)部形成一個(gè)穩(wěn)定的溫度分布，然后測(cè)量該狀態(tài)的熱量傳遞，代入式中可解出導(dǎo)熱系數(shù)。在實(shí)驗(yàn)中加熱過(guò)程中，觀察樣品盤(pán)上、下表面的溫度，若在10min內(nèi)保持不變（和不變）可認(rèn)為已達(dá)到穩(wěn)態(tài)。利用公式將傳熱速率轉(zhuǎn)換成在穩(wěn)態(tài)附近樣品下表面溫度變化速率，即溫度示值的變化速率（），測(cè)出穩(wěn)態(tài)附近樣品下表面溫度示值隨時(shí)

24、間t的變化，作t曲線，并從曲線上求出，代入公式中即可。2觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程中環(huán)境溫度的變化，分析散熱速率與時(shí)間的關(guān)系，討論環(huán)境溫度的變化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。答：環(huán)境溫度較高，則樣品盤(pán)側(cè)面散熱較少，系統(tǒng)誤差小。（若不考慮側(cè)面散熱，夏天和冬天測(cè)出的導(dǎo)熱系數(shù)同，因穩(wěn)態(tài)溫度梯度和穩(wěn)態(tài)散熱速率均與環(huán)境溫度有關(guān)。夏天小，而也小。）在過(guò)程中，開(kāi)始時(shí)候，環(huán)境溫度相對(duì)較低，隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，環(huán)境溫度逐漸升高，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)變小。3分析用穩(wěn)態(tài)傳熱法測(cè)定不良導(dǎo)體熱系數(shù)中誤差的主要來(lái)源。答：（1）樣品側(cè)面不嚴(yán)格絕熱；（2）以散熱盤(pán)的冷卻速率代替樣品盤(pán)的散熱速率，而樣品與散熱盤(pán)之間接觸不甚嚴(yán)密；（3）冷卻速率測(cè)量引起的誤差在整個(gè)誤

25、差中所占比例大。實(shí)驗(yàn)二十七 動(dòng)力學(xué)共振法測(cè)定材料的楊氏彈性模量【預(yù)習(xí)題】1外延測(cè)量法有什么特點(diǎn)？使用時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題？答：所謂外延測(cè)量法，就是所需要的數(shù)據(jù)在測(cè)量數(shù)據(jù)范圍之外，一般很難測(cè)量，為了求得這個(gè)數(shù)，采用作圖外推求值的方法。具體地說(shuō)就是先使用已測(cè)數(shù)據(jù)繪制出曲線，再將曲線按原規(guī)律延長(zhǎng)到待求值范圍，在延長(zhǎng)線部分求出所要的值。使用外延測(cè)量法時(shí)應(yīng)注意：外延法只適用于在所研究范圍內(nèi)沒(méi)有突變的情況，否則不能使用2懸絲的粗細(xì)對(duì)共振頻率有何影響？答：在一定范圍內(nèi)，懸絲的直徑越大時(shí)，共振頻率反而越小。因?yàn)楣舱耦l率與阻尼的關(guān)系為，懸絲直徑大時(shí)，阻尼相應(yīng)較大，即大，則共振頻率應(yīng)該較小。當(dāng)然，懸絲直徑也不可過(guò)粗，

26、太粗的懸絲對(duì)于棒振動(dòng)時(shí)振幅的影響很大，即變小，而不利于信號(hào)的拾取?！舅伎碱}】1在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中如何辨別共振峰真假？答：理論上認(rèn)為，“改變信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)的頻率，當(dāng)其數(shù)值與試樣棒的某一振動(dòng)模式的頻率一致時(shí)發(fā)生共振，這時(shí)試樣振動(dòng)振幅最大，拾振器輸出電信號(hào)也達(dá)到最大”。實(shí)驗(yàn)中，并非示波器檢測(cè)到信號(hào)峰值處頻率都為樣品棒的共振頻率，由樣品支架和裝置其它部分的振動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致示波器檢測(cè)到極值信號(hào)。因此正確真假判別共振信號(hào)對(duì)于測(cè)量相當(dāng)重要。 真假共振峰的判別方法有好幾種，如預(yù)估法和撤耦法，預(yù)估法指利用已知的金屬楊氏模量，利用公式估算出共振頻率，撤耦法指用手托起試樣棒，此時(shí)拾振信號(hào)應(yīng)消失，反之為假信號(hào)。預(yù)估法和

27、撤耦法結(jié)合起來(lái)用比較好：預(yù)估法可判斷出共振頻率的大致范圍，而撤耦法則可做進(jìn)一步精確判斷。另外，還可以在不放銅棒的情況下先做一個(gè)粗略檢測(cè)，即將可能的干擾信號(hào)頻率做一個(gè)排除。 2如何測(cè)量節(jié)點(diǎn)的共振頻率。答：從實(shí)驗(yàn)裝置圖中可以看出，試樣振動(dòng)時(shí)，由于懸絲的作用，棒的振動(dòng)并非原理中要求的自由振動(dòng)，而是存在阻尼下的受迫振動(dòng)，所檢測(cè)共振頻率隨懸掛點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)的距離增大而增大。若要測(cè)量（27-1）式中所需的試樣棒基頻共振頻率，只有將懸絲掛在節(jié)點(diǎn)處，處于基頻振動(dòng)模式時(shí)，試樣棒上存在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，它們的位置距離分別為0.224L和0.776L處。在節(jié)點(diǎn)處的振動(dòng)幅度幾乎為零，很難檢測(cè)，所以要想測(cè)得試樣棒的基頻共振頻率需要采

28、取內(nèi)插測(cè)量法。所謂內(nèi)插測(cè)量法，就是所需要的數(shù)據(jù)在測(cè)量數(shù)據(jù)范圍之內(nèi)，而不方便進(jìn)行測(cè)量，為了求得這個(gè)數(shù)，采用作圖內(nèi)插求值的方法。具體地說(shuō)就是先使用已測(cè)數(shù)據(jù)繪制出曲線，再求出所要的值。內(nèi)插法只適用于在所研究范圍內(nèi)沒(méi)有突變的情況，否則不能使用。在本實(shí)驗(yàn)中就是以懸掛點(diǎn)位置為橫坐標(biāo)，以共振頻率為縱坐標(biāo)作出關(guān)系曲線圖，求得曲線最低點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）對(duì)應(yīng)的頻率即為試樣棒的基頻共振頻率。 實(shí)驗(yàn)二十八 邁克耳孫干涉儀的調(diào)節(jié)和使用【預(yù)習(xí)題】1邁克耳孫干涉儀主要由哪些光學(xué)元件組成，各自的作用是什么？答：邁克耳孫干涉儀主要由分光板、補(bǔ)償板、可移動(dòng)平面反射鏡和固定平面反射鏡4種光學(xué)元件組成。的作用是將一束光分成強(qiáng)度大致相同的兩束

29、光反射光（1）和透射光（2）；的材料和厚度與相同，作用是補(bǔ)償光束（2）的光程，使光束（2）與光束（1）在玻璃中走過(guò)的光程大致相同；的作用是反射（1）光；的作用是反射（2）光。2怎樣調(diào)節(jié)可以得到等傾干涉條紋？怎樣調(diào)節(jié)可以得到等厚干涉條紋？ 答：當(dāng)M1、M2嚴(yán)格垂直時(shí)，調(diào)出的圓條紋為等傾干涉條紋。當(dāng)M1、M2不垂直時(shí)，調(diào)出的干涉條紋為等厚干涉條紋。3如何用He一Ne激光調(diào)出非定域的等傾干涉條紋？在調(diào)節(jié)和測(cè)其波長(zhǎng)時(shí)要注意什么？答： 用He一Ne激光調(diào)出非定域的等傾干涉條紋的方法如下：（1）調(diào)節(jié)He一Ne激光束大致與平面鏡垂直。（2）遮住平面鏡，用自準(zhǔn)直法調(diào)節(jié)背后的三個(gè)微調(diào)螺絲，使由反射回來(lái)的一組光點(diǎn)

30、象中的最亮點(diǎn)返回激光器中，此時(shí)入射光大致垂直平面鏡。（3）遮住平面鏡，調(diào)節(jié)平面鏡背后的三個(gè)微調(diào)螺絲，使由反射回來(lái)的一組光點(diǎn)象中的最亮點(diǎn)返回激光器中，使平面鏡和大致垂直。（4）觀察由平面鏡、反射在觀察屏上的兩組光點(diǎn)象，再仔細(xì)微調(diào)、背后的三個(gè)調(diào)節(jié)螺絲，使兩組光點(diǎn)象中最亮的兩點(diǎn)完全重合。（5）在光源和分光板之間放一擴(kuò)束鏡，則在觀察屏上就會(huì)出現(xiàn)干涉條紋。緩慢、細(xì)心地調(diào)節(jié)平面鏡下端的兩個(gè)相互垂直的拉簧微調(diào)螺絲，使同心干涉條紋位于觀察屏中心。 在測(cè)量He-Ne激光波長(zhǎng)時(shí)要注意：眼睛不要正對(duì)著激光束觀察，以免損傷視力?！舅伎碱}】1邁克耳孫干涉儀觀察到的圓條紋和牛頓環(huán)的圓條紋有何本質(zhì)不同？ 答：邁克爾遜干涉儀觀察到的圓條紋是等傾干涉條紋，且條紋級(jí)次中心高邊緣低；而牛頓環(huán)的圓條紋為等厚干涉條紋，條紋級(jí)次是中心低邊緣高。實(shí)驗(yàn)四十一 光電效應(yīng)法測(cè)普朗克常數(shù)【預(yù)習(xí)題】1什么叫光電效應(yīng)？答：光電效應(yīng)是指一定頻率的光照射在金屬表面時(shí)，會(huì)有電子從金屬表面逸出的現(xiàn)象。2飽和光電流的大小與哪些因素有關(guān)？答：入射光的頻率只有超過(guò)某個(gè)臨界頻率時(shí)，才會(huì)有光電流產(chǎn)生。當(dāng)入射光頻率不變時(shí)，飽和光電流與入射光強(qiáng)成正比，此外還與此時(shí)的頻率有關(guān)，頻率越