大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告答案解析大全(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)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 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， RUI，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 只，05V 電壓表 1 只，050mA 電流表 1 只，010V

2、 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(1) 由U U max 1.5% ，得到U 1 0.15V ,U 2 0.075V；(2) 由I I

3、 max 1.5% ，得到I1 0.075mA,I 2 0.75mA ；(3) 再由 uR R (3V) (3I)，求得 uR1 9 101, uR 2 1 ；(4) 結(jié)果表示 R1 (2.92 0.09)10 3, R2 (44 1)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)方法原理測(cè)量次數(shù) 123U /V 5.46.98.5I /mA 2.002.603.20R /測(cè)量次數(shù) 123U /V 5.46.98.5I /mA 2.002.603.20R / 270026542656測(cè)量次數(shù) 123U /V

4、 2.082.222.50I /mA 38.042.047.0R / 54.752.953.2UU2I2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) sin =dsin =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(chēng)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

5、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(mǎn)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(chēng)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)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(pán)的偏心誤差，測(cè)量每條光譜線時(shí)，刻度盤(pán)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

6、比 較計(jì)算出各條譜線的相對(duì)誤 為公認(rèn)值。(2) 計(jì)算出紫色譜線波長(zhǎng)的不確定度差 x 0其中u() =(a b) sin2u( ) (a b) | cos | u( )=1600 cos15.09260 180=0.467nm ; U =2u() =0.9nm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最大為 90得 k=(a+b)/sin所以 sin=1最多只能看到三級(jí)光譜。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，

7、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)譜線游標(biāo)左1級(jí)(k=-1)右1級(jí)(k=+1)nmnmE黃l(明)左10245621320.258577.1579.00.33黃l(明)右282482421820.258577.1579.00.33黃2(明)左10240622020.158574.4577.90.45黃2(明)右282422422420.158574.4577.90.45

8、綠(明)左10131632919.025543.3546.10.51綠(明)右281342433019.025543.3546.10.51紫(明)左9735672315.092433.9435.80.44紫(明)右277372472815.092433.9435.80.44又a+b=1/500mm=2*10m，又a+b=1/500mm=2*10m，=589.0nm=589.0*10mk=2*10/589.0*10=3.4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)

9、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。(3) 若給光電管接反向電壓 u，在 eU mv / 2=eU 時(shí)(v 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，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=U，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 U。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：

10、 先使正向電壓加至30伏以上，同時(shí)使光電流達(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I，然后加反向電壓使光電流剛好為“0”，記下電壓值U； 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(2) 照度與光電流的關(guān)系-1001020304050伏安特性曲

11、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 /cm 20.025.030.0L /cm 20.025.030.035.040.050.060.070.080.00.0021/L50.00160.00110.00080.00060.00040.00030.00020.00015I /A 19.9712.546.854.272.881.510.870.530.32252520151050U /VU /V-0.6401.02.04.06.08.010.020.030.040.0I /mA02.965.6810.3416.8518.7819.9019.9219.9419.951

12、9.97(2)電光源發(fā)光后,其照度隨距光源的距離的平方成(r)反比即光電管得到的光子數(shù)與r成反比,因此打出的電子數(shù)也與r成反比,形成的飽和光電流也與r成反比,即I(2)電光源發(fā)光后,其照度隨距光源的距離的平方成(r)反比即光電管得到的光子數(shù)與r成反比,因此打出的電子數(shù)也與r成反比,形成的飽和光電流也與r成反比,即Ir。1. 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2. 可否由 U 曲線求出陰極材料的逸

13、出功?答：可以。由愛(ài)因斯坦方程 h=e|u|+h 可求出斜率us/=h/e和普朗克常數(shù)，還可以求出截距（h/e），再由截距求出光電管陰極材料的紅限 ，從而求出逸出功 A=ho。光的干涉牛頓環(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

14、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。因此形成以接觸點(diǎn)為中心的一系列明暗交2 24(m n)y4(m n)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， 整個(gè)測(cè)量過(guò)程中， 輪只能向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。 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)

15、 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)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)m242220環(huán)的級(jí)數(shù)m2422201 816環(huán)的位置 mm右21.39121.55221.70821.86222.041環(huán)的位置 mm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22.23722.43522.66222.88123.16

16、2環(huán)的位置 mm左27.63227.45127.25426.96526.723環(huán)的直徑mmDn5.3955.0164.5924.0843.56120.70920.64620.58120.62920.61220.635875.40.120.6L /cmL /cm20.025.030.035.040.050.060.070.0I /A1.961.851.060.850.640.610.580.55U /V0.640.630.650.660.620.640.650.63述：h=(1/2)mv+A。述：h=(1/2)mv+A。替的同心圓環(huán)牛頓環(huán)。透鏡的曲率半徑為：RDmDn在鼓應(yīng)R u( y ) u(

17、m) u(n) y m n m n 20.6352uc ( R) Ruc ( R)R=5.25mm；U= 2 uc ( R) = 11 mmR ( R U ) =(87511)mm1. 透射光牛頓環(huán)是如何形成的?如何觀察?畫(huà)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?yàn)橥粭l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

18、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 S和 S 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xdD ，即可有dDx 其中 d 為兩個(gè)虛光源

19、的距離，用共軛法來(lái)測(cè)，即 d d1d 2；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)

20、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(mǎn)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?S和 S的距離 d=0.128.9108=0.6=0.128.9108=0.6 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)123456條紋位置起始位置 a8.0953.5548.0303.5508.1843.593終了位置 a3.5758.0353.5738.1003.6808.08

21、0被測(cè)條紋數(shù)101010101010|a-a|4.5204.4814.4574.5504.5044.487x0.45200.44810.44570.45500.45040.4487x 0.44998mm測(cè) d 數(shù)據(jù)記錄mm次數(shù)123456放大像間距 da7.5605.7717.5385.7557.5205.735a5.7747.5615.7667.5495.7537.515|a-a|1.7861.7901.7721.7941.7671.780縮小像間距 da7.3576.9337.3816.9107.3556.951a6.9657.3606.9687.3306.9407.360|a-a|0.4

22、100.4280.4130.4200.4150.409d 1 1.7915mm； d 2 0.4158mm測(cè) D 數(shù)據(jù)記錄mm狹縫位置 b1x 的不確定度-29(1)測(cè)微目鏡差絲位置 b660D=|b-b|659u Ax 0.mm； uBx儀3 0.mm；2 2(2) 求 d與 d的不確定度u Ad1 0.mm； u Ad 2 0.mm；uBd1 0.007mm； uBd 2 0.005mm； uBd儀3 0.mm；2 22 2(3) 求 D 的不確定度uD 1mm。(4) 波長(zhǎng)的合成相對(duì)不確定度uc ( )x d D2 2 242其中 d(5) 測(cè)量結(jié)果4 d124 d 22uxuduD4.

23、12810mm；ud1ud11ud21.374105mm。uxuduD4.12810mm；ud1ud11ud21.374105mm。1由dDx 求得 5.87731 10-4 mm。2uc 2.427 107 mm；包含因子 k = 2 時(shí)， 的擴(kuò)展不確定度U 2uc結(jié)果表達(dá)式為 U (5.877 0.005) 104 mm。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?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

24、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(huà)出相距為 d 虛光源的 S和 S所成的像 d和d的光路圖。測(cè)薄透鏡的焦距實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)(2)(3)(4)掌握測(cè)薄透鏡焦距的幾種方法；掌握簡(jiǎn)單光路的分析和調(diào)整的方法；了解透鏡成像原理，掌握透鏡成像規(guī)律；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(chēng)。(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

25、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/(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答：d=(d*d)或利用波長(zhǎng)已知的激光作光源，則d=(D/x)f,縮小像1/(u+e)+1/(v-e)=1/f,由于u+v=L，所以f=(L-e)/4L。答：d=(d*d)或利用波長(zhǎng)已知的激光作光源

26、，則d=(D/x)f,縮小像1/(u+e)+1/(v-e)=1/f,由于u+v=L，所以f=(L-e)/4L。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(xiě)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 不確定度的計(jì)算過(guò)程:6u=1i e66 12 0.047 cmuBe =0.30 cmu=u A2e uB2e =0.31 cmu = 0.30 cm所以u(píng) ff L2 e2 22 2e22u 2e 0.368 10- 2U =2u( f )=0.145cm=0.1cm 最后表達(dá)

27、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fL 2 e 24 L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 u(L)、u(e)、u(e)哪個(gè)量對(duì)最后結(jié)果影響最大?為什么?由此你可否得到一些對(duì)實(shí)驗(yàn)具有指導(dǎo)性意義的結(jié)論?答：u(L)對(duì)最后結(jié)果影響最大，因?yàn)?L 為單次測(cè)量量。對(duì) O、O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

28、f，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(huà)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(lèi)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)直線的斜率求出 f，f=1/k，因?yàn)?1/f=1/u+1/v，即fu u ，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

29、，以 v 作橫軸，畫(huà)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。OOe=o-of=(L -e )/4LfOOOOOOOOe=o-of=(L -e )/4LfOOOOOOe=o-of=(L -e )/4Lf52.4352.9052.6798.0099.0098.5045.8319.8219.6953.5052.7053.1097.9899.2098.5945.4919.9219.6951.6752.8952.2899.0099.5099.2546.9719.5219.6952.7052.9052.8098.8099.219

30、9.0146.2119.6419.6951.3052.8052.0598.6098.9098.7546.7019.5919.6952.3452.8052.5798.3499.1098.7246.1519.7019.69eeLe2LLeu(f)=0.3681019.683cm=0.072cm激光全息照相實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)(2)(3)(4)了解全息照相的原理及特點(diǎn)。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。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。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的干涉和衍射原理，將物光波以干涉條紋的形式記錄

31、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)將用激光作光源完成物體的第二代全息圖漫反射全息圖和第三代

32、全息圖反射全息圖的拍攝和再現(xiàn)。MOLL.KSOHLL.K實(shí)驗(yàn)步驟LMM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)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

33、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

34、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

35、向上能夠互不干擾地觀察到每個(gè)物體的立體圖象。He-NeHe-Ne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HHe-NeHe-Ne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H3. 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E，測(cè)試過(guò)程中R調(diào)好后不再變動(dòng)，R是個(gè)準(zhǔn)確度很高的電阻箱。R是一根均勻的電阻絲。L、L分別為K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

36、。試證明電池E的內(nèi)阻 rL1 L2L21.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 E極性不對(duì)頂； 工作回路斷路； R上的全部電壓降小于 E，E 二者中小的一個(gè)。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)確度很高的電阻箱。R 是一根均勻的電阻絲。L、L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

37、明電池 Ex 的內(nèi)阻 r=(L-L)/LR(R為已知)。證 明 ： 設(shè) A 為 R 上 單 位 長(zhǎng) 度 的 電 位 差 ， V 為 K 的 端 電 壓 ， 則 有 ： E=AL(1)V=AL(2) 而代入（2）式得:Rx / ( r + Rx )Ex =AL (3)式除(3)式，整理后得： r =(L - L) / L R4. 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)，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

38、接了兩個(gè)較大的電阻 R和 R。若 AB 的總電阻已知為 r, 且 R、R、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) R+R的電阻值應(yīng)取多少? 若標(biāo)準(zhǔn)電池 E的電動(dòng)勢(shì)為 1.0186V，則 R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 V=11a1.1mV，而回路電流應(yīng)為I =V/r。另一方面，由于 I(R+R+r)=1.1V，所以 (V/r)(R+R+r)= 1.1V, 即 V (R+R)/r +1= 1.1V。所以 R+R=(1.1/V)-1r=(1.1/0.00

39、11-1)r999r 。當(dāng) RI = E 時(shí)，R 為最小，即 R= R，此時(shí)有 RI + E+ Ir = 1.1。由于 I =V/r =0.0011/r，所以 R=(1.1-E-Ir)/I=73r。當(dāng) RI+Ir =E 則 R為最大，即 R= R，此時(shí)有 RI + E = 1.1。所以 R =(1.1-E)/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 A VIt ，由電流的熱效應(yīng)，這些功將轉(zhuǎn)化為參與熱交換 的

40、工 作 物 質(zhì) 的 溫 升 ， 則Q (c0 m0 c1m1 c2 m2 0.46V ) (T f T0 )，如沒(méi)有熱量散失到環(huán)境中去，必有熱功當(dāng)量 J 為JAQ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dTdt k (T ),而k1tlnT fT0，采用逆推的方法可以求到溫度虧損T dT1 dT2 dT15 (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懸在空氣中，直接讀室溫下的電阻值。(2) 用天平分別稱(chēng)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

41、值R，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 R，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=1.30V=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/g142.4523.853.0023.000.300降溫時(shí)間15min室溫阻值1.0905K1. 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

42、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)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(chēng)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

43、T 度，而水濺出后上升的溫度應(yīng)是 T+T 度。用 J = A / Q ，有 Q =（cmT），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)為室溫，若測(cè)得值偏高時(shí)，測(cè)量得到的溫度值為+；偏低時(shí)，測(cè)量溫度值為-，在計(jì)算溫度虧損時(shí)，dT=k(T-)，k 是與是室溫?zé)o關(guān)的

44、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)，dT=kT- (+)，每秒內(nèi)的溫度虧損 dT小于實(shí)際值，t 秒末的溫度虧損T=kT- (+)。此值小于實(shí)際值，由于散熱造成的溫度虧損T=T+ T，修正后的溫度 T為：T= T-T，T為負(fù)值，當(dāng)測(cè)量值低于實(shí)際室溫時(shí)，T的絕對(duì)值變?。篢=T+T，即 T變小，T 變?。ㄆ渲蠺T- T，T：升溫初始值），JAQA ci miT,J 變大，反之 J 變小。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

45、對(duì)。實(shí)驗(yàn)方法原理設(shè)微安表頭滿(mǎn)量程是 I,內(nèi)阻為 R.(1) 將表頭并聯(lián)一個(gè)分流阻值 R 改成量成為 I 的電流表，如圖（a)示，則有（I-I）R=IR，即 R=R/(n-1)升溫阻阻/升溫阻阻/KRR RRR RRRR升溫阻阻/K1.10311.1049 1.10641.10801.1095 1.11111.11261.11421.1157升溫阻阻/KRR RRR RR升溫阻阻/K1.11721.1187 1.12021.12171.1232 1.12471.1262降溫阻值/K計(jì)算值RR RRR RRRR降溫阻值/K計(jì)算值1.12611.1258 1.12561.12531.1251 1.1

46、2491.12471.12451.1243降溫阻值/K計(jì)算值RR RRR RR降溫阻值/K計(jì)算值1.1240K1.1238 1.12360.0061 /minW/J Q/cal1.1234TJ1.1232 1.1230-1.2039 CJ E1.1228降溫阻值/K計(jì)算值修正前4410.0 895.830 54.9228170.7358.5734%降溫阻值/K計(jì)算值修正后4410.0 1077.40 54.09302.24500.0940%(n = I/I)(2) 將微安表頭串聯(lián)一個(gè)分壓電阻 R 改成量程為 U 電壓表，如圖（b)示，則有 I(R+R)=U 即 R=U/IR實(shí)驗(yàn)步驟(1) 改裝

47、量程為5 A電流表 計(jì)算分流阻值R的理論值，負(fù)載電阻R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(mǎn)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1. 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

48、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(pán)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(mǎn)刻度電流為 I、表頭指針指表盤(pán)中心時(shí)電路中電流為 I，根據(jù)題意I12I g，當(dāng)表內(nèi)阻為 R、待測(cè)電阻為 R 時(shí)，IVRg Rx12I g；根據(jù)歐姆表工作原理，當(dāng)待測(cè)電阻 R0 時(shí)，I gVRg。即VRg Rx1 V2 Rg，因而可得 R

49、R。所以，歐姆表顯示測(cè)Rx 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)?IU/(R+r) 而IU/(R+r+R)所以 當(dāng)2II時(shí) 即2U/(R+r+R)U/(R+r)所以RR+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%= I+ 50.5%a= 0.9 ，故該裝電流表的級(jí)別為 1.0 級(jí)改裝表示值 I/mA0.001.002.003.004.005.00標(biāo)準(zhǔn)表示值改裝表示值 I/mA0.001.002.003.004.005.00標(biāo)準(zhǔn)表示值I /mA減小時(shí)

50、1.031.993.023.985.00標(biāo)準(zhǔn)表示值I /mA增加時(shí)1.012.013.003.995.00標(biāo)準(zhǔn)表示值I /mA平均1.022.003.013.995.00差值I-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U /V減小時(shí)1.021.983.014.025.00標(biāo)準(zhǔn)表示值U /V增加時(shí)1.011.993.024.015.00標(biāo)準(zhǔn)表示值U /V平均1.021.993.024.015.00差值U-U /V0.02-0.010.020.010.00示波器的原理和使用實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)(2)(3)(4)了解示

51、波器的主要結(jié)構(gòu)和顯示波形的基本原理；掌握模擬示波器和函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的使用方法；觀察正弦、矩形、三角波等信號(hào)發(fā)生器的使用方法；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)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 T是被觀察周期信

52、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X方向切線對(duì)圖形的切點(diǎn)數(shù)N xY方向切線對(duì)圖形的切點(diǎn)數(shù)N yff x042345432742實(shí)驗(yàn)步驟(1) 熟悉示波器各控制開(kāi)關(guān)的作用，同時(shí)的李用前的檢查和校準(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)

53、 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 U，周期 TEuU pp U 顯U 顯 0ETT T0T0 0(2) 測(cè)量直流信號(hào)的幅度H = 5.8VDIV=0.5V/DIVU 2.9VU 3.0V(3) 測(cè)量相移1. 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，示波器測(cè)量值信號(hào)發(fā)生器顯示值H=4.0DIVV/DIV=0.5V/DIVU =2.0VU = 2.0V

54、L=5.0DIVT/DIV=20us/DIVT =0.10msT = 0.10ms示波器測(cè)量值信號(hào)發(fā)生器顯示值H=4.0DIVV/DIV=0.5V/DIVU =2.0VU = 2.0VL=5.0DIVT/DIV=20us/DIVT =0.10msT = 0.10msxx/DIVx/DIVx1 360 x5.325.076.32yy頻率相同位相不進(jìn)行使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

55、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

56、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

57、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(zhuān)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

58、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

59、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) xi 和 ti ,根據(jù)公式獲得一系列 v后，可以利用逐差法求得聲速 v 的平均值 。數(shù)據(jù)處理(1) 李薩如圖形相位比較法溫度20.8信號(hào)發(fā)生器顯示頻率37.003 kHz接受器位置序號(hào)0接受器位置序號(hào)012345接受器位置坐標(biāo)55.4064.5373.9483

60、.4092.65101.901 5j0(2) 共振法溫度20.8信號(hào)發(fā)生器顯示頻率37.012 kHz其中1 66 i 1(3) 比較法溫度20.8(4)時(shí)差法溫度20.8信號(hào)發(fā)生器顯示頻率37.015 kHz信號(hào)發(fā)生器顯示頻率37.032 kHz1 56 j02mm/s(5) 環(huán)境溫度為 T()時(shí)的聲速次數(shù)接受器記錄被測(cè)數(shù)被測(cè)數(shù)n/mmx次數(shù)接受器記錄被測(cè)數(shù)被測(cè)數(shù)n/mmx a a=x/n /mm148.2076.28328.089.369.3610276.28104.40328.129.379.36103104.40132.41328.019.349.36104132.41160.5932