物理實驗儀器的基本調(diào)節(jié)方法與操作規(guī)程

1、物理實驗儀器的基本調(diào)節(jié)方法與操作規(guī)程以上較詳細的介紹了物理實驗中常用的實驗儀器及其使用方法，本節(jié)概述一下物理實驗中的基本調(diào)節(jié)和操作方法，掌握正確的調(diào)節(jié)和操作方法不僅可將系統(tǒng)誤差減小到最低限度，而且對提高實驗結(jié)果的準(zhǔn)確度有直接的影響。一、物理實驗儀器的基本調(diào)節(jié)方法 1.零位調(diào)節(jié) 絕大多數(shù)測量工具及儀表，如游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、電流表、電壓表、萬用表等都有零位(零點)。在使用它們之前，必須檢查或校正儀器零位。對于一些特殊的儀器或精度要求較高的實驗，還必須在每次測量前校正儀器零位。零位校正的方法一般有兩種。一種是測量儀器本身帶有零位校正裝置，如電表，應(yīng)使用零位校正裝置使儀器在測量前處于零位；另一種儀

2、器本身不能進行零位調(diào)整，如端點已經(jīng)磨損的米尺、鉗口已被磨損的游標(biāo)卡尺，對于這類儀器，則應(yīng)先記下零點讀數(shù)，然后對測量數(shù)據(jù)進行零點修正。 2.水平或鉛直調(diào)整有些儀器和實驗裝置必須在水平或鉛直狀態(tài)下才能正常地進行實驗，如天平、氣墊導(dǎo)軌、三線擺和一些光學(xué)儀器等，因此，在實驗中經(jīng)常遇到要對實驗儀器進行水平或鉛直調(diào)整。這種調(diào)整常借助水準(zhǔn)儀或懸錘進行。凡是要作水平或鉛直調(diào)整的儀器，在其底座上大多數(shù)設(shè)有三個底腳螺絲(或一個固定腳，兩個可調(diào)腳)，通過調(diào)節(jié)底腳螺絲，借助于水準(zhǔn)儀或懸錘，可將儀器裝置調(diào)整到水平或鉛直狀態(tài)。3.消視差調(diào)節(jié)在實驗中，經(jīng)常會遇到儀器的讀數(shù)標(biāo)線(指針、叉絲)和標(biāo)尺平面不重合的情況。例如，電表

3、的指針和刻度面總是離開一定的距離，因此，當(dāng)眼睛在不同位置觀察時，讀得的指示值有時會有差異，這一現(xiàn)象稱為視差。為了獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果，實驗時必須消除視差。消除視差的方法有兩種。一是使視線垂直標(biāo)尺平面讀數(shù)，如1.0級以上的電表表盤上均附有平面鏡，當(dāng)觀察到指針與其象重合時，讀取指針?biāo)缚潭戎导礊檎_的；二是使讀數(shù)標(biāo)線與標(biāo)尺平面密合在同一平面內(nèi)，如將游標(biāo)卡尺上的游標(biāo)尺加工成斜面，便是為了使游標(biāo)尺的刻線下端與主尺接近處于同一平面，以減小視差。光學(xué)實驗中的視差問題較為復(fù)雜，除了觀測者的讀數(shù)方法外，主要是由于儀器沒有調(diào)節(jié)好，造成較大的視差。下面分析光學(xué)儀器測量時的視差。在用光學(xué)儀器進行非接觸式測量時，常使用

4、帶有叉絲的望遠鏡或讀數(shù)顯微鏡，其基本光路如圖2-42所示。它們的共同點是在目鏡焦平面內(nèi)側(cè)附近裝有一個十字叉絲(或帶有刻度的分劃板)，若待測物體經(jīng)物鏡后成象()在叉絲所在的位置處，人眼經(jīng)目鏡觀察到叉絲與物體的最后虛象()都在明視距離處的同一平面上，這樣便無視差。 圖2-42 望遠鏡基本光路示意圖要消除視差，可仔細調(diào)節(jié)目鏡(連同叉絲)與物鏡之間的距離，使待測物體經(jīng)物鏡成象在叉絲所在的平面上。一般是一邊調(diào)節(jié)一邊稍稍左右、上下移動眼睛，看看待測物體的象與叉絲象之間是否有相對運動，直至二者無相對運動為止。4.逐次逼近調(diào)節(jié)在物理實驗中，儀器的調(diào)節(jié)大多不能一步到位。例如，電橋達到平衡狀態(tài)、電勢差計達到補償狀

5、態(tài)、靈敏電流計零點的調(diào)節(jié)、分光計中望遠鏡光軸的調(diào)節(jié)等等，都要經(jīng)過反復(fù)多次地調(diào)節(jié)才能完成。“逐次逼近調(diào)節(jié)”是一個能迅速、有效地達到調(diào)整要求的調(diào)節(jié)技巧。依據(jù)一定的判斷標(biāo)準(zhǔn)，逐次縮小調(diào)整范圍，較快地獲得所需狀態(tài)的方法稱為逐次逼近調(diào)節(jié)法。在不同的儀器中判斷標(biāo)準(zhǔn)是不同的，如調(diào)節(jié)天平是觀察其指針在標(biāo)度前來回擺動，左右兩邊的振幅是否相等；平衡電橋是看檢流計的指針是否指零。逐次逼近調(diào)節(jié)不僅在天平、電橋、電勢差計等儀器的平衡調(diào)節(jié)中用到，而且在光路的共軸調(diào)整、分光計的調(diào)節(jié)中也要用到，它是一種經(jīng)常使用的調(diào)節(jié)方法。5.先定性、后定量原則 在測量某一物理量隨另一物理量變化的關(guān)系時，為了避免測量的盲目性，應(yīng)采用“先定性、

6、后定量的原則”進行測量。即在定量測量前，先對實驗的全過程進行定性觀察，在對實驗數(shù)據(jù)的變化規(guī)律有初步了解的基礎(chǔ)上，然后進行定量測量。例如，測繪晶體二極管的伏安特性曲線時，對于電流隨電壓變化的情況，可先進行定性觀察，然后在分配測量間隔時，采用不等間距測量。在電壓增量相等的兩點之間，如果電流的變化較大時，就應(yīng)多測幾個點。這樣采用由不同間隔測得的數(shù)據(jù)來作圖就比較合理。6.回路接線法在電磁學(xué)實驗中，常會遇到按電路圖接線的問題。這時，可將一張電路圖分解為若干個閉合回路，接線時由回路I的始點(往往為高電勢點或低電勢點)出發(fā)，依次首尾相連，最后仍回到始點，再依次連接回路、回路、。這種接線方法稱為回路接線法。按

7、此法接線和查線，可確保電路連接正確。7.避免空程誤差由絲杠和螺母構(gòu)成的傳動與讀數(shù)機構(gòu)，由于螺母與絲杠之間有螺紋間隙，往往在測量剛開始或剛反向轉(zhuǎn)動時，絲杠須要轉(zhuǎn)過一定角度(可能達幾十度)，才能與螺母嚙合。結(jié)果與絲杠連結(jié)在一起的鼓輪已有讀數(shù)改變，而由螺母帶動的機構(gòu)尚未產(chǎn)生位移，造成虛假讀數(shù)而產(chǎn)生空程誤差。為了避免產(chǎn)生空程誤差，使用這類儀器(如螺旋測微器、讀數(shù)顯微鏡)時，必須待絲杠與螺母嚙合后才能進行測量，且只能向一個方向旋轉(zhuǎn)鼓輪，切忌反轉(zhuǎn)。二、 電磁學(xué)實驗基本規(guī)則1.儀器的布局 對電學(xué)實驗，合理布局儀器是保證順利進行實驗的重要環(huán)。儀器布局得當(dāng)，可使接線順手，操作方便，不易出錯，出現(xiàn)了錯誤也容易查出

8、。為了連線方便，一般各儀器應(yīng)按照電路圖中的位置擺放好。但是，為了便于操作，易于觀察，保證安全，有的儀器不定完全按照電路圖的位置對應(yīng)布置。例如，經(jīng)常要調(diào)節(jié)或讀數(shù)的儀器可放在離操作者較近的地方，電源可放在較遠的地方，在電源開關(guān)前不要放置其他東西，以使電路出現(xiàn)故障時能及時斷開電源。儀器總體擺放要整齊。 2.電路的連接 電路連接是電磁學(xué)實驗的基本功。在充分理解電路圖的原理和安排好儀器布局之后，即可開始接線。接線一般先從電源的正極開始(接線時電源開關(guān)要斷開)，依照電路原理圖，按高電位到低電位的順序連接。如果電路比較復(fù)雜，可分成幾個回路，連好一個回路再連接另個回路，切忌亂連。連線時要注意電路中的等位點，不

9、宜在一個接線柱上連接過多的導(dǎo)線，否則，容易造成接觸不良或接頭脫落等現(xiàn)象。電路連線要整齊，接頭要旋緊(但不要旋死)。接完電路后，要首先自己檢查一遍，再請教師檢查，確保無誤方可通電試驗。 3.通電試驗通電之前要先把各變阻器調(diào)至安全位置，限流器的阻值要調(diào)至最大，分壓器要調(diào)到輸出電壓最小的位置。當(dāng)不知道電壓或電流的數(shù)值范圍時，應(yīng)取電表最大量程。檢流計的保護電阻應(yīng)置最大位置，在可能的情況下應(yīng)事先預(yù)估各表針的正常偏轉(zhuǎn)位置。 接通電源時應(yīng)手握電源開關(guān)，充分利用視覺和嗅覺，注視全部儀器。當(dāng)發(fā)現(xiàn)表針有反向偏轉(zhuǎn)或超出量程，電路打火、冒煙、出現(xiàn)焦臭味或特殊響聲等異常現(xiàn)象時，應(yīng)立即切斷電源，重新檢查。在排除故障前千萬

10、不能再通電。在實驗過程中如要改接電路，必須斷開電源。 4.斷電和整理儀器 實驗完后不要忙于拆線路，應(yīng)先分析數(shù)據(jù)是否合理，有無漏測或可疑數(shù)據(jù)，必要時要及時重測或補測。在實驗課上須經(jīng)老師檢查，確認實驗數(shù)據(jù)無誤后方可拆線。拆線前應(yīng)首先把分壓器和限流器調(diào)至安全位置，以減小電壓和電流，避免斷電時電表劇烈打針。然后切斷電源開關(guān)，開始拆線。拆線應(yīng)從電源開始，這樣可以防止萬一忘記關(guān)閉電源時因?qū)Ь€短路而引起燒壞儀器、觸電和起火等事故。整理好拆下的導(dǎo)線后，再將儀器和儀表擺放整齊。 5.安全用電 安全用電是實驗中必須充分注意的問題。要預(yù)防觸電就不能直接接觸高于安全電壓(36V)的帶電體，特別不能用雙手觸及電位不同的

11、帶電體。實驗使用的電源通常是220V交流電和0-24V的直流電，但有時實驗電壓可高達1萬伏以上。所以，在做電學(xué)實驗過程中要特別注意人身安全，謹防觸電事故發(fā)生。實驗時應(yīng)注意以下幾點： （1） 接線和拆線必須在斷電狀態(tài)下進行。 （2） 操作時人體不能觸及儀器的高壓帶電部位。 （3） 在帶電情況下操作時，凡不必用雙手操作就盡可能用單手操作，以減小觸電危險。 （4） 在做高壓實驗時，必須采取定的保護措施。例如，使操作人員站在膠皮絕緣墊上進行操作，并使機殼接地等。三、光學(xué)實驗基本規(guī)則光學(xué)儀器的主體是光學(xué)元件。光學(xué)元件大多是用光學(xué)玻璃制成，對其光學(xué)性能都有一定要求，而它們的機械性能和化學(xué)性能都很差。在光學(xué)

12、儀器出廠前，均經(jīng)過精密調(diào)整和校正，如果使用維護不當(dāng)，很容易損壞和報廢。為了維護好光學(xué)元件和儀器的正常工作，確保實驗順利進行，光學(xué)實驗中必須注意以下幾點：1.使用儀器前，必須了解儀器的操作和使用方法，切不可在不了解儀器操作和使用的情況下，隨意調(diào)整和拆卸光學(xué)元件。搬動時要防止光學(xué)元件位置移動。2.輕拿輕放，勿使光學(xué)儀器或光學(xué)元件受到?jīng)_擊或振動，特別要防止摔落。3.不許用手觸摸光學(xué)元件的光學(xué)面。若要用手拿光學(xué)元件，只能接觸其磨砂面或邊緣。4.光學(xué)表面上如有灰塵，應(yīng)使用專用的干燥脫脂軟毛筆將其輕輕撣去，或用橡皮吹球吹掉。若光學(xué)表面有輕微污痕或指紋印，應(yīng)用特制鏡頭紙或清潔的麂皮輕輕地拂去，不可加壓擦拭，更不準(zhǔn)用手、手拍、衛(wèi)生紙和衣角擦拭