大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告答案大全+實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)+思考題答案

1、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。U實(shí)驗(yàn)方法原理根據(jù)歐姆定律， R =，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，I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 電壓表一只，滑線(xiàn)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(xiàn)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)

2、。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)U1/VI1/mAR1/ 測(cè)量次數(shù)U2/VI2/mAR2/ 15.42.00270012.0838.054.726.92.60265422.2242.052.938.53.20265632.5047.053.2U = Umax 1.5% ，得到 U1=

3、0.15V ,UV(1) 由(2) 由I = Imax 1.5% ，得到 I1= 0.075mA,2= 0.075；I2= 0.75mA ；U2I2u=1,u=(3) 再由 uRR(3V+)(3I)3，求得R1910 R21；(4) 結(jié)果表示R1= (2.92 0.09), R102=(441)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(xiàn)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) sin k=dsin k=k如果人射光不是單色，則由上式可

4、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(xiàn)都按波長(zhǎng)大小的順序依次 排列成一組彩色譜線(xiàn)，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(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(xiàn)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(xiàn)的位置

5、，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(xiàn)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(xiàn)，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)處理譜線(xiàn)游標(biāo)左1級(jí)(k=-1)右1級(jí)(k=+1)nm0nmE黃l(明) 左右黃2(明) 左右綠(明)左右紫(明)左右10245 621328248 2421810240 622028242 2422410131 632928134 243309735 67232773

6、7 2472820.258 577.120.158 574.419.025 543.315.092 433.9579.0577.9546.1435.80.330.450.510.44(1) 與公認(rèn)值比較計(jì)算出各條譜線(xiàn)的相對(duì)誤0為公認(rèn)值。(2) 計(jì)算 出紫色譜線(xiàn)波長(zhǎng) 的不確定度() +(ab)sin 2差 E =0x 0其中u=a +u() =1()(b) | cos | u()=600.cos15 09260180=0.467nm ; U =2u() =0.9 nm1.2.最后結(jié)果為:=(433.90.9) nm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

7、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。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(xiàn)分不開(kāi)。狹縫太窄，透光太少，光線(xiàn)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 180u12290X光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 觀察光

8、電效現(xiàn)象,測(cè)定光電管的伏安特性曲線(xiàn)和光照度與光電流關(guān)系曲線(xiàn);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(xiàn)性關(guān)系,接近飽和時(shí)呈非線(xiàn)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

9、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(xiàn)： 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(

10、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(xiàn)-0.6U /V401.02.04.06.08.010.020.030.040.0I /mA02.965.6810.316.818.719.919.919.919.919.9(2) 照度與光電流的關(guān)系45802457L /cm20.025.030.035

11、.040.050.060.070.080.01/L20.00250.00160.00110.00080.00060.00040.00030.00020.00015I /A19.9712.546.854.272.881.510.870.530.322520151050-1001020304050流曲線(xiàn)(3) 零電壓下的光電流及截止電壓與照度的關(guān)系伏安特性曲線(xiàn)照度與光電L /cm20.0I0/A1.9625.01.8530.01.0635.00.8540.00.6450.00.6160.00.5870.00.55US/V0.640.630.650.660.620.640.650.631. 臨界截止

12、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(xiàn)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

13、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。因此形成以接觸點(diǎn)為中心的一系列明暗交22替的同心圓環(huán)牛頓環(huán)。透鏡的曲率半徑為：R =DmDn=y實(shí)驗(yàn)步驟

14、4(mn)4(mn)(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(xiàn)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(xiàn)與牛頓環(huán)相切的切點(diǎn)連線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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)

15、處理環(huán)的級(jí)數(shù)m2422201 816環(huán)的位置 mm右左21.39128.44921.55221.70828.32028.16321.86227.97022.04127.811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右左22.23727.63222.43522.66227.45127.25422.88126.96523.16226.723環(huán)的直徑mmDn5.3955.0164.5924.0843.56120.6350.1220.70920.64620.581875.40.620.62920.612ucR()y2m2n2=20.1

16、2=0.6u()u() u()+8R=y+uRm n+ m n20.6358.910uc( R) = R c() =5.25mm；U = 2 uc(R) = 11 mmRR = (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

17、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 x =dD

18、 ，即可有 =dx 其中 d 為兩D個(gè)虛光源的距離，用共軛法來(lái)測(cè)，即 d =；離距的鏡目微實(shí)驗(yàn)步驟(1) 儀器調(diào)節(jié) 粗調(diào)d1d2；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)。量測(cè)鏡目微測(cè) x由，小很將縫的位置放好，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)

19、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(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?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)記錄條紋位置次數(shù)起始位置 a終了位置 a被測(cè)條紋數(shù)mm|a-a|x1234568.0953.5548.0303.5508.1843.5933.5758.0353.5738.1003

20、.6808.0801010101010104.5204.4814.4574.5504.5044.4870.45200.44810.44570.45500.45040.4487x = 0.44998mm測(cè) d 數(shù)據(jù)記錄mm次數(shù)放大像間距 d1a1a1縮小像間距 d2|a1-a1|a2a2|a2-a2|1234567.5605.7717.5385.7557.5205.7355.7747.5615.7667.5495.7537.5151.7861.7901.7721.7941.7671.7807.3576.9337.3816.9107.3556.9516.9657.3606.9687.3306.94

21、07.3600.4100.4280.4130.4200.4150.409d1= 1.7915mm； d2= 0.4158mm測(cè) D 數(shù)據(jù)記錄mm狹縫位置 b1(1)x 的不確定度測(cè)微目鏡差絲位置 b660D=|b-b|659uA( )= 0.001329mm；( )22uB( )=儀3= 0.005770mm；uuA( x) + ux0.005921mm。=B() =(2) 求 d1與 d2的不確定度uA( ) = 0.004288mm；uA( ) = 0.002915mm；uB( ) = 0.007mm； uB( ) = 0.005mm； uB( ) =儀=0.005770mm；3( )u2

22、2(1)+ u( ) =uA(d1) + ud2B2B0.01003mm；u( )=ud() +ud()+ uB( ) = 0.00817mm。A2B2(3) 求 D 的不確定度u( ) = 1mm。(4) 波長(zhǎng)的合成相對(duì)不確定度222uc()=u( )+u( )+u( )=4mm；2xd2D24.12810 u( ) 其中 =1 u( ) +1 u( ) =5d4 d14 d21.37410mm。(5) 測(cè)量結(jié)果1由 =dx 求得D( )-4 = 5.8773110mm。7U = 2uc( )結(jié)果表達(dá)式為2uc= 2.427 10mm；包含因子 k = 2 時(shí)， 的擴(kuò)展不確定度4 = + U

23、 = (5.877 0.005)10mm。2.1.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?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(huà)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)薄透鏡的焦距實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 掌

24、握測(cè)薄透鏡焦距的幾種方法；(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(xiàn)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 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

25、 u+v=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(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O1O1 左O1 右O1O2O2 左O2 右O2e=o2-o1f=(

26、L2-e2)/4Lf52.4353.5051.6752.7051.3052.352.9052.7052.8952.9052.8052.852.6753.1052.2852.8052.0552.598.0097.9899.0098.8098.6098.399.0099.2099.5099.2198.9099.198.5098.5999.2599.0198.7598.745.8319.8245.4919.9246.9719.5246.2119.6446.7019.5919.6940740246.1519.70 不確定度的計(jì)算過(guò)程:6uA(e)=(eie1)20.047 cmuB( ) = 0.30

27、 cm6(6 1)=( )2+u2( )u(e)=uAB= 0.31 cmu(L)= 0.30 cm22( )L22所以u(píng)=+ eu2 ( )+2eu2 ( )= 0.368 10-2f(22 )L eLL2 e2u( 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。222. 由f=

28、Le4 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 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

29、 u+v 作縱軸，以 uv 作橫軸，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)。根據(jù)式(3-15-1)事先推斷一下實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)將屬于什么類(lèi)型，怎樣根據(jù)這條曲線(xiàn)求出透鏡的焦距 f?u f=答：曲線(xiàn)是直線(xiàn)，可根據(jù)直線(xiàn)的斜率求出 f，f=1/k，因?yàn)?1/f=1/u+1/v，即+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，以 v 作橫軸，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)。試問(wèn)這條實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)具有什么形狀?怎樣由這條曲線(xiàn)求出透鏡的焦距 f ?答：曲線(xiàn)是直線(xiàn)，在橫軸上的截距就是 f。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

30、。(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

31、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全息圖反射全息圖的拍攝和再現(xiàn)。e-He-HO實(shí)驗(yàn)步驟L2M2L1eNL.KSM1OHLeNL.K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H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M 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

32、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 30u65374X50u12290X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 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)

33、 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

34、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)，在不同的衍射方向上能夠互不干擾地觀察到每個(gè)物體的立體圖象。3. 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/2 范圍內(nèi)。5.

35、普通照像在沖洗底片時(shí)是在紅光下進(jìn)行的，全息照像沖洗底片時(shí)為什么必須在綠光甚至全黑下進(jìn)行?答：因?yàn)槿⒏砂逋坑袑?duì)紅光敏感的感光材料，所以沖洗底片時(shí)必須在綠光甚至全黑下進(jìn)行。用惠斯通電橋測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 掌握用惠斯通電橋測(cè)電阻的原理(2) 正確應(yīng)用復(fù)射式光點(diǎn)檢流計(jì)(3) 學(xué)會(huì)用QJ19型箱式電橋測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)方法原理應(yīng)用自組電橋和箱式電橋兩種方法來(lái)測(cè)未知電阻 Rx。其原理如圖示，其中 R1、R2、R3是三個(gè)已知電阻與未知電阻 Rx構(gòu)成四個(gè)臂，調(diào)節(jié)RR3， 當(dāng)Ucd=0 時(shí)電橋平衡。即 I1R1=I2R2, I1Rx=I2R3 Rx=實(shí)驗(yàn)步驟(1) 自組電橋:1R3 。R2 按圖 3-9-1 連接電

36、路,根據(jù)被測(cè)阻值范圍恰當(dāng)選擇比例臂(在電阻箱上), 判斷平衡指示儀用指針式檢流計(jì)。 調(diào)整測(cè)定臂 R3使其平衡,記下各臂阻值.逐一測(cè)得 RX1、RX2、RX 串，RX 并。(2) 箱式電橋：(按圖 3-9-3 或箱式電橋儀器銘牌右上角的線(xiàn)路圖接線(xiàn)，平衡指示儀用復(fù)射式光點(diǎn)檢流計(jì)。參照書(shū) P95頁(yè)表格選取 R1、R2兩臂和電源電壓，參照自組橋測(cè)試結(jié)果選取 R3的初始值。 對(duì)每個(gè)被測(cè)電阻通過(guò)不同的靈敏度分別進(jìn)行粗細(xì)調(diào)平衡，并記錄相應(yīng)阻值。數(shù)據(jù)處理自組點(diǎn)橋數(shù)據(jù)RX1R11/500R12000RX33串000RX55并000箱式電橋數(shù)據(jù)RX1R1/R21R10RX1120RX13X 串0R15并0RX11

37、2/500R10003000500013/46.6058.5106.4204.213/X/R475.21475.2592.03592.0069.05069.0042.81042.8X/R1466.03585.15064.21042.1數(shù)據(jù)處理：(1) 自組電橋(a =0.1 級(jí))由R=3 Ra/100而 U0.95=0.95R得：U1=0.953 1475.20.1100=2U2=0.953 3592.00.1/100=6U3=0.953 5069.00.1/100=8U4=0.953 1042.80.1/100=2測(cè)量結(jié)果：R1=(14752) R2=(35926) R3=(50698) R

38、4=(10432) (2) 箱式電橋（a = 0.05 級(jí)）由R=a/100%(kR3+RN/10),又 U0.95=0.95R得：U=0.950.05/100(10R3+1000/10)U1=0.950.05/100(10146.60+100)=0.7U2=0.950.05/100(10358.51+100)=2U3=0.950.05/100(10506.42+100)=2U4=0.950.05/100(10104.21+100)=0.5測(cè)量結(jié)果： R1=(1466.00.7)R2=(35852)R3=(50642)R4=(1042.10.5)思考題(1) 電橋一般有兩個(gè)比例臂 R1、R2，

39、一個(gè)測(cè)定臂 R3和另一個(gè)待測(cè)電阻 RX組成。電橋的平衡條件是RX=（R1/R2）R3。(2) 不能平衡，因?yàn)闃虮蹆啥?C 和 D 兩點(diǎn)電位不會(huì)相等。(3) 不會(huì)，因?yàn)楸粶y(cè)阻值僅僅依賴(lài)于 R1、R2、R3三個(gè)阻值。 會(huì)，因?yàn)橐蓹z流計(jì)判斷是否平衡。 不會(huì)，因?yàn)闄z流計(jì)分度值不影響電橋誤差。 會(huì)，因?yàn)殡妷禾蜁?huì)降低電橋的靈敏度，從而增大誤差。 會(huì)，因?yàn)槌?R1、R2、R3三個(gè)電阻外，還有導(dǎo)線(xiàn)電阻。(4) 由被測(cè)阻值大約為1.2k，應(yīng)考慮電源電壓及倍率。電源電壓選擇6V，倍率R1/R2=1，因?yàn)楫?dāng)電橋的四個(gè)臂接近時(shí)電橋有較高的靈敏度。1.電橋由哪幾部分組成? 電橋的平衡條件是什么?答：由電源、開(kāi)關(guān)、

40、檢流計(jì)橋臂電阻組成。平衡條件是 Rx=(R1/R2)R32.若待測(cè)電阻 Rx 的一 個(gè)頭沒(méi)接(或斷頭)，電橋是否能調(diào)平衡?為什么?答：不能，Rx沒(méi)接（或斷頭），電路將變?yōu)橛覉D所示，A、C 及 C、D 間總有電流，所以電橋不能調(diào)平。3.下列因素是否會(huì)使電橋誤差增大?為什么?(1) 電源電壓不太穩(wěn)定；由于電橋調(diào)平以后與電源電壓無(wú)關(guān)，則電源電壓不太穩(wěn)定基本不會(huì)使電橋誤差增大。(2) 檢流計(jì)沒(méi)有調(diào)好零點(diǎn)；若檢流計(jì)沒(méi)有調(diào)好零點(diǎn)，當(dāng)其指針指零時(shí)檢流計(jì)中電流不為零，即電橋沒(méi)有達(dá)到平衡正態(tài)，此時(shí)的測(cè)量讀數(shù)中將會(huì)含有較大誤差甚至?xí)霈F(xiàn)錯(cuò)誤讀數(shù)；(3) 檢流計(jì)分度值大 ；檢流計(jì)分度值大時(shí)會(huì)使電橋誤差增大，因電橋的

41、靈敏度與分度值成反比；(4) 電源電壓太低；電源電壓太低會(huì)使電橋誤差增大，因電橋的靈敏度與電源電壓成正比；(5) 導(dǎo)線(xiàn)電阻不能完全忽略；對(duì)高電阻不會(huì)，當(dāng)被測(cè)電阻的阻值很高時(shí)導(dǎo)線(xiàn)電阻可以忽略。4. 為了能更好地測(cè)準(zhǔn)電阻 ，在自組電橋時(shí)，假如要測(cè)一個(gè)約 1.2k的電阻，應(yīng)該考慮哪些因素 ?這些因素如何選取 ?答：應(yīng)考慮電源電壓，比例臂的電阻值，檢流計(jì)的分度值。電源電壓取 6V，R1，R2取 1000，檢流計(jì)取 1.5 級(jí)A 表。液體粘滯系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 觀察液體的內(nèi)摩擦現(xiàn)象,了解小球在液體中下落的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。(2) 用多管落球法測(cè)定液體粘滯系數(shù)。(3) 掌握讀數(shù)顯微鏡及停表的使用方法。(4)

42、 學(xué)習(xí)用外延擴(kuò)展法獲得理想條件的思想方法。(5) 用作圖法及最小二乘法處理數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)方法原理液體流動(dòng)時(shí),各層之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng),任意兩層間產(chǎn)生等值反向的作用力, 稱(chēng)其為內(nèi)摩擦力或粘滯力 f , f 的方向沿液層接觸面,其大小與接觸面積 S 及速度梯度成正比,即f= Sdvdx當(dāng)密度為的小球緩慢下落時(shí)，根據(jù)斯托克斯定律可知,小球受到的摩擦阻力為f= 3vd小球勻速下落時(shí), 小球所受的重力vg,浮力ovg,及摩擦阻力 f 平衡，有V ()g o=3vod13()=dg3vd6 oo( )gd2 =o18vo大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表明 t 與 d/D 成線(xiàn)性關(guān)系。以 t 為縱軸，d/D 為橫軸的實(shí)驗(yàn)圖線(xiàn)為一

43、直線(xiàn)，直線(xiàn)在 t 軸上的截距為 to，此時(shí)為無(wú)限廣延的液體小球下所需要的時(shí)間，故vo=Lt實(shí)驗(yàn)圖線(xiàn)為直線(xiàn)，因此有t = to+ ax可用最小二乘法確定 a 和 t0的值。實(shí)驗(yàn)步驟(1) 用讀數(shù)顯微鏡測(cè)鋼珠的直徑。(2) 用卡尺量量筒的內(nèi)徑。(3) 向量筒內(nèi)投入鋼球，并測(cè)出鋼球通過(guò)上下兩劃痕之間距離所需要的時(shí)間。(4) 記錄室溫。數(shù)據(jù)處理序號(hào)123456小球直徑 /mm1.3081.3091.3041.2951.3011.3011.3011.3001.3001.3031.3021.3031.3031.3041.3021.2981.3101.3041.3051.3011.3081.3061.304

44、1.298量筒直徑D/mm50.1440.1031.1823.4218.9614.26時(shí)間t/s25.412.6125.633.2425.724.1825.965.5626.286.8826.349.14dD210 /度17.8用最小二乘法計(jì)算 tot = 26.01x = 0.0527xt = 1.37x2=0.000328a =to=0.0527 20.052726.01 1.370.000328=2.29=sL25.89(2.29) 0.052726.01vo= 4.61mmto2s =( )gd18vo=1.37 103kg / ms1. 用誤差理論分析本實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差（測(cè)量不確定度）的主要原因。怎樣減小它的測(cè)量誤差?答：