大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)答案2

實(shí)驗(yàn)7分光計(jì)的調(diào)整與使用★1、本實(shí)驗(yàn)所用分光計(jì)測(cè)量角度的精度是多少？?jī)x器為什么設(shè)兩個(gè)游標(biāo)？如何測(cè)量望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)過(guò)的角度？本實(shí)驗(yàn)所用分光計(jì)測(cè)量角度的精度是：1＇。為了消除因刻度盤(pán)和游標(biāo)盤(pán)不共軸所引起的偏心誤差，所以儀器設(shè)兩個(gè)游標(biāo)。望遠(yuǎn)鏡從位置Ⅰ到位置Ⅱ所轉(zhuǎn)過(guò)的角度為，注：如越過(guò)刻度零點(diǎn)，則必須按式來(lái)計(jì)算望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)角?！?、假設(shè)望遠(yuǎn)鏡光軸已垂直于儀器轉(zhuǎn)軸，而平面鏡反射面和儀器轉(zhuǎn)軸成一角度β，則反射的小十字像和平面鏡轉(zhuǎn)過(guò)1800后反射的小十字像的位置應(yīng)是怎樣的？此時(shí)應(yīng)如何調(diào)節(jié)？試畫(huà)出光路圖。反射的小十字像和平面鏡轉(zhuǎn)過(guò)180o后反射的小十字像的位置是一上一下，此時(shí)應(yīng)該載物臺(tái)下螺釘，直到兩鏡面反射的十字像等高，才表明載物臺(tái)已調(diào)好。光路圖如下：AABABA或B★3、對(duì)分光計(jì)的調(diào)節(jié)要求是什么？如何判斷調(diào)節(jié)達(dá)到要求？怎樣才能調(diào)節(jié)好？調(diào)節(jié)要求：①望遠(yuǎn)鏡、平行光管的光軸均垂直于儀器中心轉(zhuǎn)軸；②望遠(yuǎn)鏡對(duì)平行光聚焦（即望遠(yuǎn)調(diào)焦于無(wú)窮遠(yuǎn)）；③平行光管出射平行光；④待測(cè)光學(xué)元件光學(xué)面與中心轉(zhuǎn)軸平行。判斷調(diào)節(jié)達(dá)到要求的標(biāo)志是：①望遠(yuǎn)鏡對(duì)平行光聚焦的判定標(biāo)志；②望遠(yuǎn)鏡光軸與分光計(jì)中心轉(zhuǎn)軸垂直的判定標(biāo)志；③平行光管出射平行光的判定標(biāo)志；④平行光管光軸與望遠(yuǎn)鏡光軸共線并與分光計(jì)中心軸垂直的判定標(biāo)志。調(diào)節(jié)方法：①先進(jìn)行目測(cè)粗調(diào)；②進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)：分別用自準(zhǔn)直法和各半調(diào)節(jié)法進(jìn)行調(diào)節(jié)。4、在分光計(jì)調(diào)節(jié)使用過(guò)程中，要注意什么事項(xiàng)？①當(dāng)輕輕推動(dòng)分光計(jì)的可轉(zhuǎn)動(dòng)部件時(shí)，當(dāng)無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，切記不能強(qiáng)制使其轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)分析原因后再進(jìn)行調(diào)節(jié)。旋轉(zhuǎn)各旋鈕時(shí)動(dòng)作應(yīng)輕緩。②嚴(yán)禁用手觸摸棱鏡、平面鏡和望遠(yuǎn)鏡、平行光管上各透鏡的光學(xué)表面，嚴(yán)防棱鏡和平面鏡磕碰或跌落。③轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡時(shí)，要握住支臂轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，切忌握住目鏡和目鏡調(diào)節(jié)手輪轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡。④望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)好后不能再動(dòng)其仰角螺釘。5、測(cè)棱鏡頂角還可以使用自準(zhǔn)法，當(dāng)入射光的平行度較差時(shí)，用哪種方法測(cè)頂角誤差較??？的成立條件是入射光是平行的，當(dāng)入射光的平行度較差時(shí)，此公式已不再適用，應(yīng)用自準(zhǔn)直法測(cè)三棱鏡的頂角，用公式來(lái)計(jì)算，誤差較小。★6、假設(shè)平面鏡反射面已經(jīng)和轉(zhuǎn)軸平行，而望遠(yuǎn)鏡光軸和儀器轉(zhuǎn)軸成一定角度β，則反射的小十字像和平面鏡轉(zhuǎn)過(guò)1800后反射的小十字像的位置應(yīng)是怎樣的？此時(shí)應(yīng)如何調(diào)節(jié)？試畫(huà)出光路圖。反射的小十字像和平面鏡轉(zhuǎn)過(guò)180o后反射的小十字像的位置不變，此時(shí)應(yīng)該調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡仰角螺釘，使十字反射像落在上十字叉線的橫線上。光路圖如下AABAABBABA或B圖3望遠(yuǎn)鏡光軸未與中心軸垂直的表現(xiàn)及調(diào)整7、是否對(duì)有任意頂角A的棱鏡都可以用最小偏向角測(cè)量的方法來(lái)測(cè)量它的材料的折射率？為什么？不能。8、在測(cè)角時(shí)某個(gè)游標(biāo)讀數(shù)第一次為34356'，第二次為3328'，游標(biāo)經(jīng)過(guò)圓盤(pán)零點(diǎn)和不經(jīng)過(guò)圓盤(pán)零點(diǎn)時(shí)所轉(zhuǎn)過(guò)的角度分別是多少？游標(biāo)經(jīng)過(guò)圓盤(pán)零點(diǎn)：不經(jīng)過(guò)圓盤(pán)零點(diǎn)：9、在實(shí)驗(yàn)中如何確定最小偏向角的位置？向一個(gè)方向緩慢的轉(zhuǎn)動(dòng)游標(biāo)盤(pán)（連同三棱鏡），并用望遠(yuǎn)鏡跟蹤狹縫像，在望遠(yuǎn)鏡中觀察狹縫像的移動(dòng)情況，當(dāng)隨著游標(biāo)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)而向某方向移動(dòng)的狹縫像，正要開(kāi)始向相反方向移動(dòng)時(shí)，固定游標(biāo)盤(pán)，此時(shí)確定的角度即是最小偏向角。10、測(cè)量三棱鏡折射率實(shí)驗(yàn)中，從對(duì)準(zhǔn)平行光管的位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，看到的折射譜線顏色排列順序是什么？黃、綠、紫實(shí)驗(yàn)8邁克爾遜干涉儀的調(diào)整與使用1、從邁克爾遜干涉形成條紋的條件、條紋的特點(diǎn)、條紋出現(xiàn)的位置和測(cè)量波長(zhǎng)的公式。比較等傾干涉條紋和牛頓環(huán)（等厚干涉）異同。邁克爾孫同心圓條紋是等傾干涉形成的，中間級(jí)次高（中心級(jí)次最高），越往邊緣級(jí)次越低，若光程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，中心暗，若光程差為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍，中心明。牛頓環(huán)同心圓條紋是等厚干涉形成的，中間級(jí)次低（中心級(jí)次最低），越往邊緣級(jí)次越高，從反射方向觀察中心是暗斑。用日光作實(shí)驗(yàn)，就能得到除0級(jí)譜線為白光亮線外，各級(jí)是從紫光到紅光排列的彩色光譜★6、當(dāng)用波長(zhǎng)為589.3nm的鈉黃光垂直照射到每毫米具有500條刻痕的平面透射光柵上時(shí)，最多能觀察到第幾級(jí)譜線？由光柵方程，顯然當(dāng)時(shí)，有，由本實(shí)驗(yàn)測(cè)得光柵常數(shù)d=1687.26nm，則，即最多能觀察到第3級(jí)譜線。7、如果平行光并非垂直入射光柵片，而是斜入射，衍射圖樣會(huì)有何變化？這時(shí)光柵方程變?yōu)?，顯然衍射圖樣的0級(jí)亮線兩邊譜線位置分布不對(duì)稱（±K級(jí)譜線的衍射角不相等）。8、如何判斷平行光是否垂直入射光柵面？以光柵面作為反射面，用自準(zhǔn)直法調(diào)節(jié)，當(dāng)反射綠十字像與分劃板的上十字線重合，則平行光垂直入射光柵面。9、實(shí)驗(yàn)中當(dāng)狹縫太寬或太窄時(shí)將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？狹縫太寬則分辨本領(lǐng)下降，如兩條黃光線分辨不清；太窄，透光量太少，光線亮度太弱，視場(chǎng)太暗不利于測(cè)量。實(shí)驗(yàn)17等厚干涉實(shí)驗(yàn)1、什么是光的“干涉現(xiàn)象”？光的干涉條件是什么？什么是等厚干涉、定域干涉及半波損失？?jī)闪蓄l率相同的光波在空中相遇時(shí)發(fā)生疊加，在某些區(qū)域總加強(qiáng)，在另外一些區(qū)域總減弱，出現(xiàn)明暗相間的條紋或者是彩色條紋的現(xiàn)象叫做光的干涉。光的干涉條件：兩列光波的頻率相同，相位差恒定，振動(dòng)方向一致的相干光源。由同一厚度薄膜產(chǎn)生同一干涉條紋的干涉稱作等厚干涉。在特定區(qū)域內(nèi)存在的干涉稱為定域干涉。半波損失，就是當(dāng)光從折射率小的光疏介質(zhì)射向折射率大的光密介質(zhì)時(shí)，在入射點(diǎn)，反射光相對(duì)于入射光有相位突變?chǔ)?，即在入射點(diǎn)反射光與入射光的相位差為π，由于相位差π與光程差λ/2相對(duì)應(yīng)，它相當(dāng)于反射光多走了半個(gè)波長(zhǎng)λ/2的光程，故這種相位突變?chǔ)械默F(xiàn)象叫做半波損失。dndmDndndmDnDmhRnRm調(diào)節(jié)使視場(chǎng)變清晰？是。讀數(shù)顯微鏡就是拿來(lái)測(cè)長(zhǎng)度的，它的顯微鏡部分是讓你更清楚地看到被測(cè)量物，而讀數(shù)則是與顯微鏡的移動(dòng)有關(guān)，測(cè)得的數(shù)值是實(shí)際的大小，而不是像的大小。通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的目鏡和反光鏡可以使視場(chǎng)變清晰。從牛頓環(huán)裝置的下方投射上來(lái)的光，能否形成干涉條紋，如果能的話，它和反射光形成的干涉條紋有何不同？牛頓環(huán)下方透射出來(lái)的光，也能產(chǎn)生干涉條紋。但由于透射光沒(méi)有半波損失，中心點(diǎn)的光程差δ=2d=0，所以形成的干涉條紋為中心為亮斑的明暗相間同心圓環(huán)。假如在測(cè)量過(guò)程中，叉絲中心未與牛頓環(huán)中心重合，測(cè)得的是弦而不是直徑，則對(duì)R的結(jié)果有無(wú)影響？為什么？如果測(cè)得的是弦而不是直徑，對(duì)R的計(jì)算結(jié)果沒(méi)有影響。因?yàn)?，如右圖所示，可得①②①-②得表明，若測(cè)得的是弦，而不是直徑，則對(duì)R計(jì)算無(wú)影響。5、從牛頓環(huán)形成的條件、條紋的特點(diǎn)、條紋出現(xiàn)的位置和測(cè)量波長(zhǎng)的公式，比較牛頓環(huán)和劈尖的干涉條紋的異同點(diǎn)。牛頓環(huán)的干涉條紋為以接觸點(diǎn)為中心的明暗相間的同心圓環(huán)，且中心暗環(huán)附近同心圓環(huán)條紋粗、較稀疏；離中心越遠(yuǎn)，條紋越細(xì)、越密。劈尖的干涉條紋為平行于棱邊且間隔相等的明暗相間的平行條紋。6、如何應(yīng)用光的等厚干涉測(cè)量平凸透鏡的曲率半徑？（掌握求曲率半徑的數(shù)據(jù)處理方法）由公式可計(jì)算出曲率半徑R，其中m、n表示干涉條紋的暗環(huán)序數(shù)，分別表示第m級(jí)和第n級(jí)暗環(huán)的直徑。7、為什么采用測(cè)量干涉圓環(huán)直徑來(lái)求得牛頓環(huán)裝置的曲率半徑，而不直接測(cè)量干涉環(huán)的半徑，由條件得到曲率半徑R.，請(qǐng)說(shuō)明具體的原因。因?yàn)樵趯?shí)際操作中，透鏡和平面玻璃接觸處由于接觸壓力會(huì)產(chǎn)生彈性形變，而且接觸處也可能存在塵埃，使干涉圓環(huán)中心不是一個(gè)暗點(diǎn)而是一個(gè)不太規(guī)則的圓斑，使干涉圓環(huán)的級(jí)次k難于準(zhǔn)確確定，因此，在實(shí)際測(cè)量中沒(méi)有測(cè)量暗環(huán)半徑而采取測(cè)量彼此相隔一定環(huán)數(shù)的暗環(huán)直徑。8、如果待測(cè)透鏡是平凹透鏡，觀察到的干涉條紋將是怎樣的？如果待測(cè)透鏡是平凹透鏡，仍形成以平凹透鏡的頂點(diǎn)為圓心的明暗相間的同心圓環(huán)，但邊緣處δ=2nd+λ/2=λ/2（d=0，n=1）為0級(jí)暗紋；中心處，當(dāng)δ=（2k+1）λ/2時(shí)，為暗紋，當(dāng)δ=kλ時(shí)，為亮紋，否則其明暗程度介于明紋最亮和暗紋最暗之間。9、觀察牛頓環(huán)時(shí)將會(huì)發(fā)現(xiàn)，牛頓環(huán)中心不是一點(diǎn)，而是一個(gè)不甚清晰的暗或亮的圓斑，為什么？對(duì)透鏡曲率半徑R的測(cè)量有無(wú)影響?為什么？透鏡和平玻璃板接觸時(shí)，由于接觸壓力引起形變，使接觸處為一圓面；又鏡面上可能有微小灰塵等存在，從而引起附加的光程差。沒(méi)有影響。由于附加的光程差一定，取二個(gè)暗條紋直徑平方差的方法處理，可消除附加的光程差。10、牛頓環(huán)的干涉條紋各環(huán)間的間距是否相等?為什么?不相等。,即第級(jí)暗環(huán)的半徑與的平方根成正比，隨著級(jí)數(shù)增大，干涉條紋變密。實(shí)驗(yàn)22光速測(cè)量1、光波的波長(zhǎng)、頻率及速度是如何定義的？波長(zhǎng)：指一個(gè)周期內(nèi)波傳播的距離。頻率：指單位時(shí)間內(nèi)波發(fā)生周期振動(dòng)的次數(shù)。速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)波傳播的距離。2、能否對(duì)光的頻率進(jìn)行絕對(duì)測(cè)量，為什么？不能。因?yàn)楣獾念l率高達(dá)Hz，目前的光電接收器中無(wú)法響應(yīng)頻率如此高的光強(qiáng)變化，迄今僅能響應(yīng)頻率在Hz左右的光強(qiáng)變化并產(chǎn)生相應(yīng)的光電流。3、等相位測(cè)量波長(zhǎng)法與等距離測(cè)量波長(zhǎng)法，哪一種方法有較高的測(cè)量精度？等距離測(cè)量波長(zhǎng)法有較高的測(cè)量精度。因?yàn)楫?dāng)兩次位置時(shí)的計(jì)數(shù)值相差0.1°以上時(shí)，就必須重測(cè)。而等相位測(cè)量波長(zhǎng)法當(dāng)兩次0°時(shí)的距離讀數(shù)誤差超過(guò)1mm時(shí)，就必須重測(cè)。由此可見(jiàn)等距離測(cè)量波長(zhǎng)法有較高的測(cè)量精度。4、儀器中光源的波長(zhǎng)為0.65微米，為什么還要測(cè)量波長(zhǎng)？因?yàn)閮x器中有可能是通過(guò)光柵選擇輸出波長(zhǎng)的，光柵是需要校準(zhǔn)的，所以要測(cè)量、校準(zhǔn)。5、什么是相位法測(cè)定調(diào)制波的波長(zhǎng)？在本實(shí)驗(yàn)中是如何實(shí)現(xiàn)的？相位法測(cè)定調(diào)制波的波長(zhǎng)：就是利用相位差來(lái)測(cè)量相移量對(duì)應(yīng)的距離，再由公式求出波長(zhǎng)。在本實(shí)驗(yàn)中，首先在導(dǎo)軌上任取一點(diǎn)為，并在示波器上找出信號(hào)相位波形上一特征點(diǎn)作為相位差0°位置，接著取示波器上波形移動(dòng)兩小格為測(cè)量相位距離，移動(dòng)棱鏡小車，迅速讀取此時(shí)的距離值，多次重復(fù)此操作并作方差取平均值。6、紅光的波長(zhǎng)為671.64nm，在空氣中只走0.325微米就會(huì)產(chǎn)生相位差π。而我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中卻將棱鏡小車移動(dòng)了0.75米左右的距離，才能產(chǎn)生相位差π。這是為什么？由可知，在實(shí)驗(yàn)中，我們利用調(diào)制的方法將光的頻率降到可測(cè)量的范圍之內(nèi)，則頻率減小了，波長(zhǎng)增大了，所以要產(chǎn)生相同的相位差則需要移動(dòng)更長(zhǎng)的距離。7、本實(shí)驗(yàn)所測(cè)定的是100MHz調(diào)制波的波長(zhǎng)和頻率，能否把實(shí)驗(yàn)裝置改成直接發(fā)射頻率為100MHz的無(wú)線電波并對(duì)它的波長(zhǎng)和頻率進(jìn)行絕對(duì)測(cè)量。為什么？可以，因?yàn)槟壳暗墓怆娊邮掌髂茼憫?yīng)頻率在的光強(qiáng)變化并產(chǎn)生相應(yīng)的光電流。8、本實(shí)驗(yàn)中，光速測(cè)量的誤差主要來(lái)源于什么物理量的測(cè)量誤差？為什么？誤差主要來(lái)源于波長(zhǎng)的測(cè)量誤差，因?yàn)轭l率可以做到很穩(wěn)定，而波長(zhǎng)的測(cè)量卻受到人為和儀器兩方面的影響。9、通過(guò)光速測(cè)量實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為波長(zhǎng)測(cè)量的主要誤差來(lái)源是什么？為提高測(cè)量精度需做哪些改進(jìn)？波長(zhǎng)測(cè)量的主要誤差來(lái)源是相位的測(cè)量誤差，可采用高精度的相位計(jì)來(lái)提高測(cè)量精度。10、如何將光速儀改成測(cè)距儀？運(yùn)用光速儀測(cè)量出時(shí)間Δt，再由公式計(jì)算出距離x，即把光速儀當(dāng)成測(cè)距儀。磁化曲線和磁滯回線測(cè)量1、什么是硬、軟磁材料？為什么測(cè)磁化曲線要先退磁？硬磁材料的剩磁和矯頑力大可做永久磁鐵。軟磁材料的剩磁和矯頑力小，容易磁化和去磁，廣泛用于電機(jī)和儀表制造業(yè)。為了保證每次都是從原始狀態(tài)（H=0,B=0）開(kāi)始，所以要先退磁。2、為什么測(cè)量磁化曲線要進(jìn)行磁鍛煉？為什么動(dòng)態(tài)法測(cè)量時(shí)不需要人為進(jìn)行磁鍛煉？進(jìn)行磁鍛煉是為了得到穩(wěn)定閉合的磁滯回線。因?yàn)閯?dòng)態(tài)法測(cè)量磁化曲線時(shí)，采用交變電流，每個(gè)狀態(tài)都經(jīng)過(guò)充分的磁鍛煉。3、什么是靜、動(dòng)態(tài)法？為什么動(dòng)態(tài)磁滯回線的面積比靜態(tài)磁滯回線大，損耗大？靜態(tài)法是用直流來(lái)磁化材料。動(dòng)態(tài)法是用交流來(lái)磁化材料。因?yàn)閯?dòng)態(tài)磁滯回線不僅與磁化磁場(chǎng)的大小有關(guān)，還與磁化場(chǎng)的頻率有關(guān)，磁樣品中不僅有磁滯損耗，還有渦流損耗，所以動(dòng)態(tài)磁滯回線的面積比靜態(tài)磁滯回線大，損耗大。4、在測(cè)量磁滯回線下降段曲線時(shí)，勵(lì)磁電流先從0.55A變到了0.25A測(cè)量，如果想補(bǔ)測(cè)0.40A這點(diǎn)，能否將電流直接從0.25A調(diào)回0.40A測(cè)量，然后再?gòu)?.40A調(diào)到0.10A繼續(xù)測(cè)量，為什么？圖7實(shí)驗(yàn)測(cè)量曲線由于磁材料磁化過(guò)程的不可逆性及磁材料具有剩磁的特點(diǎn)，以及磁化狀態(tài)與磁化歷史有關(guān)，磁滯回線又與其起始端點(diǎn)的磁化狀態(tài)有關(guān)。因此，在測(cè)同一條磁滯回線時(shí)，磁化電流只允許單調(diào)地增加或減少，不能時(shí)增時(shí)減，即勵(lì)磁電流必須沿同一個(gè)方向單調(diào)增大或減小，不允許突然改變?cè)鰷p方向。圖7實(shí)驗(yàn)測(cè)量曲線5、在電流步進(jìn)法測(cè)圖7所示的磁滯回線時(shí)，若在勵(lì)磁電流為正向飽和電流Is時(shí)突然斷開(kāi)測(cè)試儀電源，此時(shí)鐵磁材料的剩磁為多少？由圖7可得，當(dāng)在勵(lì)磁電流為正向飽和電流Is時(shí)突然斷開(kāi)測(cè)試儀電源，此時(shí)電流為零，則鐵磁材料的剩磁為1.0×105T。6、什么是磁化曲線？什么是磁滯回線？HS、BS、Br、Hc各特征參數(shù)是什么含義？磁化曲線：表示某種鐵磁物質(zhì)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的曲線。磁滯回線：當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度周期性變化時(shí)，表示鐵磁性物質(zhì)或亞鐵磁性物質(zhì)磁滯現(xiàn)象的閉合磁化曲線。HS表示飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度；BS表示飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度；Br表示剩磁，反映介質(zhì)記憶能力的大??；Hc表示矯頑力，反映鐵磁材料是硬磁還是軟磁。7、本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用到的物理原理有哪些？分別用于測(cè)量那些參數(shù)？本實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用到的物理原理有安培環(huán)路定理和電磁感應(yīng)定律。分別用于測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度H和磁感應(yīng)強(qiáng)度B。太陽(yáng)能電池特性的測(cè)量1、掌握太陽(yáng)能電池的基本原理。太陽(yáng)能電池能夠吸收光的能量，并將所吸收的光子能量轉(zhuǎn)換為電能。2、無(wú)光源的條件下，太陽(yáng)能電池施加正向偏壓時(shí)的伏安特性？怎樣求常數(shù)和的值？無(wú)光源的條件下，太陽(yáng)能電池施加正向偏壓時(shí)的伏安特性：電流隨電壓的增大而增大。,當(dāng)偏壓U較大時(shí)，遠(yuǎn)大于1，故，以為縱坐標(biāo)，偏壓U為橫坐標(biāo)，作——U圖，其斜率即為，縱軸截距即為。3、恒定