光學(xué)實驗的實驗誤差分析

1、光學(xué)實驗所涉及計算表達(dá)和誤差傳遞公式薄透鏡焦距測定u(f)=21u(f)=21A241 2丿(/)+A2對于同一透鏡，焦距為一定值，1取大些，A也隨之增大，因此這一比值如何變化不好412判斷，但容易由焦距表達(dá)式來求得：f = 1 -竺整理得 -竺=丄-f4 412412 4 1因此誤差傳遞公式可以寫成：U因此誤差傳遞公式可以寫成：U這樣就容易看出：實驗測量時1字屏到像屏之間的距離1取得越大，同樣u(1)和u(A)的前提下，誤差越大，因此1只要稍大于4f即可，這樣有利于減小焦距測量不確定度。分光計的調(diào)節(jié)和使用A = 180A = 180。一-0 +112|o -022u(A ) = - vi u

2、2 (0一 0 )+ u2 (0一 0 )2 1 1 2 2其中u(0-0 |)、u(0-0|)分別代表0 -0 |和0 -0 |的綜合不確定度1 1 2 2 11 2 2邁克爾孫干涉儀測鈉燈波長2du (d )_ d_2+ X 2u(N )一 N _2u (d )N2+ X 2u (N )N22dN2u（X）u（X）=X（d 刃jX = jX = d sin 9 or X = d sin 9 / j實驗時測量 1 級譜線的衍射，因此 j 取 1）j X0sin 90(d)= j (d)= j Xocos 90-sin 2 90u(9 )=d cot 9u (9 )d cos 9由此可知：測量

3、光柵常數(shù) d 宜選擇衍射角較大的譜線，這有利于提高光柵常數(shù)的測量精確度 因此實驗過程我們選擇 546.07nm d cos 9(X ) = I： Isin 9u (d )2 +=/ 9oU(9o)2 J j綜合可知，提高波長測量精確度的措施有：（1）汞燈譜線中選擇波長較大且衍射級次大的譜 線來測量光柵常數(shù)；（2）測量級次高的衍射譜線來測相應(yīng)譜線波長。5 最小偏向角測棱鏡折射率d n581 cos2Ad n581 cos2A + 8minI 2.(A ) sin I 2丿1 .1 A f A + 8、1I A f A + 8、f8、sincos- cossinsin5 n2:2丿I 2丿2:2丿

4、I 2丿2丿5Af A )f A、minsin 2 一2 sin 22丿I 2丿1 A+ 8sin2丿f A )sinI 2丿nCOSu (n )=r A + 8、minI 22 sin2rasinCOSu (n )=r A + 8、minI 22 sin2rasinmin+2丿u (A )r a、2 sin 2I 2丿2min 一 sin 2r a+s 、minI 24 sin 28、 _sinmin2 丿 u (a )r a)2 sin 2（2丿2u2 (5)+min4 sin 28sinminu2 (8) +2丿u (A )minr a、2 sin 2(2丿246 掠入射法測棱鏡折射率n

5、2(cos A + sin 申)2+sin 2 A根據(jù)誤差傳遞規(guī)律自己求出上面這個表達(dá)式的誤差傳遞公式7 牛頓環(huán)測平凸透鏡的曲率半徑u yZ 2u yZ 2 d 2 丿2u a）mnd 2 d 2+_入_28mn讀數(shù)顯微鏡放大本領(lǐng)測量lu (/ )2+u (/)2 |=11u2+u (l )M2/ 2/因此物體上選取長度l應(yīng)盡可能長一些，這有利于提高測量精確度。9 光的偏振特性研究u(M )= /I = I cos 2 0 0驗證馬呂斯定律時誤差來源：（1）硅光電池檢測光強(qiáng)時，電路中所產(chǎn)生的電流大小i與入射到硅光電池上的光強(qiáng)I不是 嚴(yán)格線性正比關(guān)系，這導(dǎo)致i大小無法準(zhǔn)確反映I的大小。（2）測量

6、角度元件上刻度盤上一小格就是 1 度，沒有像分光計上設(shè)置兩個角游標(biāo)用以消除 偏心所帶來的誤差（3）激光器輸出激光的功率穩(wěn)定性也在一定程度上影響了測量精確度提高10 菲涅爾雙棱鏡干涉測鈉燈波長u（X ） = X、；從上式容易分析提高波長測量精確度的措施：（1）盡量增大狹縫到觀察屏之間的距離/，可減小開根號里頭第三項的數(shù)值（2）適當(dāng)增大狹縫到雙棱鏡之間的距離，兩虛光源之間的距離d越大，有利于減小誤差 傳遞公式中第一項數(shù)值。（3）當(dāng)/和d 一定，考慮到近軸區(qū)域的相鄰條紋間隔5為一常數(shù)，可采用連續(xù)測多個條 紋間隔A，這樣有助于減小開根號里頭第二項數(shù)值。光學(xué)實驗復(fù)習(xí)綱要熟練掌握有效數(shù)字的運算法則（如加減乘除、乘方和開方、對數(shù)、復(fù)雜函數(shù) 有效數(shù)字的位數(shù)如何確定等），具體參看楊述武主編普通物理實驗一：力熱部 分的緒論中的有關(guān)內(nèi)容主要測量儀器的結(jié)構(gòu)（如主要的部件、刻度盤的特征和規(guī)律）、讀數(shù)原理：如 JJY型系列的分光計、讀數(shù)顯微鏡、邁克爾孫干涉儀牛頓環(huán)實驗、邁克爾孫干涉儀、菲涅爾雙棱鏡干涉實驗中用什么方法獲取兩 束相干光束的，其干涉條紋分布特征有哪些？熟悉各實驗調(diào)節(jié)步驟并弄清楚：為什么要這樣調(diào)節(jié)；判斷的標(biāo)準(zhǔn)是什么（如 光路系統(tǒng)的等高共軸調(diào)節(jié)