2024-2025年物理實(shí)驗(yàn)I指導(dǎo)書

目錄

目錄..........................................................................0

第一章高校物理試驗(yàn)學(xué)習(xí)須知......................................................I

（一）《高校物理試驗(yàn)I》2024—2024年度教學(xué)管理細(xì)則.............................1

（二）2024-2024學(xué)年第一學(xué)期《高校物理試驗(yàn)I》試驗(yàn)課程表....................3

其次章高校物理試驗(yàn)內(nèi)容提要......................................................4

（一）“試驗(yàn)誤差及數(shù)據(jù)處理”內(nèi)容摘要...........................................4

（二）基本試驗(yàn)方法和基本技能學(xué)習(xí)內(nèi)容提要.....................................9

第三章物理試驗(yàn)..................................................................10

（1）偏振光試驗(yàn)..............................................................10

（二）用拉伸法測(cè)金屬絲的楊氏模量.............................................10

（三）激光全息照相............................................................17

（四）霍耳效應(yīng)法測(cè)量磁場(chǎng).....................................................21

（五）示波器的運(yùn)用...........................................................25

（六）伏安法測(cè)量非線性電阻..................................................218

（七）牛頓環(huán)測(cè)曲面半徑和劈尖干涉..........................錯(cuò)誤!未定義書簽。34

第四章理論課考試模擬試題及參考解答............................................38

高校物理試驗(yàn)理論考試模擬試題1.............................................................................................38

模擬試題1參考答案...........................................................40

高校物理試驗(yàn)理論考試模擬試題2.............................................................................................42

模擬試題2參考答案...........................................................44

高校物理試驗(yàn)理論考試模擬試題3.............................................................................................46

模擬試題3參考答案...........................................................48

注意

本書僅為教材《結(jié)構(gòu)化高校物理試驗(yàn)》（其次版）的試驗(yàn)補(bǔ)

充，預(yù)習(xí)和做試驗(yàn)都必需攜帶、閱讀教材。

有些試驗(yàn)要求下課前完成部分?jǐn)?shù)據(jù)處理內(nèi)容，請(qǐng)同學(xué)們上課

時(shí)肯定要帶好鉛筆、直尺、計(jì)算器和坐標(biāo)紙！

第一章高校物理試驗(yàn)學(xué)習(xí)須知

（一）《高校物理試驗(yàn)I》2024—2024年度教學(xué)管理細(xì)則

課程基本狀況

1.《高校物理試驗(yàn)I》和《高校物理試驗(yàn)n》是全校理工科二年級(jí)本科生的必修課，共

64學(xué)時(shí)4學(xué)分，其中《高校物理試驗(yàn)I》32學(xué)時(shí)2學(xué)分，于每學(xué)年的第一學(xué)期開設(shè)。

2.《高校物理試驗(yàn)I》的教學(xué)內(nèi)容分為理論課和試驗(yàn)課兩部分。理論課共6.8學(xué)時(shí)，試驗(yàn)

課由7個(gè)試驗(yàn)組成，平均每個(gè)試驗(yàn)3.6學(xué)時(shí)。其教學(xué)依次是：理論課2次一做3個(gè)i式驗(yàn)一理

論課考試一做4個(gè)試驗(yàn)。

理論課支配

1.理論課支配在第1學(xué)期1-4周在基礎(chǔ)試驗(yàn)大樓充應(yīng)試驗(yàn)室上課，每次3.4學(xué)時(shí)，共6.8

學(xué)時(shí)。

2.理論課教學(xué)內(nèi)容為《結(jié)構(gòu)化高校物理試驗(yàn)》（其次版）（高等教化出版社，姚列明主編）

第一章。

3.為保證學(xué)生按時(shí)到課，老師要按名單點(diǎn)名并記錄在冊(cè)，未到課或遲到者將影響平常成

果。老師要在課后布置適量的作業(yè)。

4.凡由于課程沖突零緣由不能在規(guī)定時(shí)段上課的同學(xué)，可以換到其它時(shí)段、其他老師的

課堂上課，但必需簽到。

試驗(yàn)課支配

教學(xué)班由行政班組成，分單雙周班，于第1學(xué)期第5T8周開課，詳見“試驗(yàn)課程表”。

試驗(yàn)課打算

1.課前必需預(yù)習(xí)并按規(guī)定寫好預(yù)習(xí)報(bào)告。

2.每次試驗(yàn)都應(yīng)帶齊《高校物理試驗(yàn)》教材、試驗(yàn)指導(dǎo)書、試驗(yàn)報(bào)告紙、坐標(biāo)紙、鋼筆、

繪圖鉛筆（最好是0.3-0.5mm的自動(dòng)鉛筆）、直尺、科學(xué)計(jì)算器。

試驗(yàn)課考勤和上課紀(jì)律

1.學(xué)生上課應(yīng)提前5分鐘進(jìn)入試驗(yàn)室，遲到者會(huì)被老師記錄并影響課程成果。遲到半小

時(shí)及以上者不得參與本次試驗(yàn)。學(xué)生上課應(yīng)攜帶學(xué)生證件備查。

2.學(xué)生進(jìn)入試驗(yàn)室應(yīng)坐到規(guī)定編號(hào)的座位上做試驗(yàn)。老師激勵(lì)學(xué)生課前比照儀器進(jìn)一步

預(yù)習(xí)試驗(yàn)、或完成部分操作內(nèi)容，但前提是必需先仔細(xì)預(yù)習(xí)過，知道本儀器的操作規(guī)程，并

仔細(xì)閱讀了操作警示牌的各項(xiàng)內(nèi)容，否則可能帶來危急或儀器損壞。嚴(yán)禁野蠻操作和未經(jīng)老

師允許擅自調(diào)換儀器或調(diào)換座位。凡不按規(guī)程操作造成儀器損壞的按學(xué)校有關(guān)規(guī)定進(jìn)行賠償。

3.做完試驗(yàn)后數(shù)據(jù)必需全部記錄到試驗(yàn)報(bào)告紙上,經(jīng)老師簽字,整理好試驗(yàn)儀器、擺整

齊試驗(yàn)凳后才能離開試驗(yàn)室。

4.照試驗(yàn)效果未達(dá)到規(guī)定要求，老師可要求學(xué)生補(bǔ)做試驗(yàn)。補(bǔ)做試驗(yàn)的指導(dǎo)老師應(yīng)在數(shù)

據(jù)上簽字并注明操作的成果或等級(jí)。

5.老師應(yīng)當(dāng)堂向?qū)W生說明本試驗(yàn)的學(xué)時(shí)數(shù)，杜絕早退狀況發(fā)生。試驗(yàn)做得快的同學(xué)可在

簽字后接著在試驗(yàn)室進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，下課前半學(xué)時(shí)之內(nèi)才能離開試驗(yàn)室。

6.缺試驗(yàn)的同學(xué)必需拿任課老師簽字的補(bǔ)課批條到其他老師處補(bǔ)做試驗(yàn)。

試驗(yàn)報(bào)告

1.試驗(yàn)報(bào)告包括預(yù)習(xí)、操作、數(shù)據(jù)處理三部分。學(xué)生必需在試驗(yàn)起先前寫好預(yù)習(xí)內(nèi)容，

否則不允許做試驗(yàn)，按缺課處理。學(xué)生在做完試驗(yàn)后必需于一周以內(nèi)由班干部統(tǒng)一收齊并按

學(xué)號(hào)排序后交給任課老師或按老師要求交到A120辦公室該試驗(yàn)的專用信箱。未按時(shí)交報(bào)告的

將影響平常成果。助教應(yīng)在收到報(bào)告3天內(nèi)批改完畢并交給任課老師，確保任課老師在該班

下次上課前可以登記成果、評(píng)講并發(fā)給學(xué)生。助教批改試驗(yàn)報(bào)告只打出數(shù)據(jù)處理的分項(xiàng)成果

和評(píng)語(yǔ)，預(yù)習(xí)、操作和總成果由任課老師評(píng)定等級(jí)。

2.預(yù)習(xí)部分（20分）應(yīng)完成以下六個(gè)內(nèi)容：一、試驗(yàn)室名稱（詳見課表）；二、試驗(yàn)名

稱：三、試驗(yàn)原理；四、試驗(yàn)?zāi)康?；五、試?yàn)內(nèi)容；入、試驗(yàn)器材（設(shè)備、元器件）；照試驗(yàn)

內(nèi)容有變動(dòng)也可在操作時(shí)寫，但在數(shù)據(jù)簽字前必需完成。其中試驗(yàn)原理是重點(diǎn)，應(yīng)參照教材

仔細(xì)完成。預(yù)習(xí)部分應(yīng)工整地書寫到試驗(yàn)報(bào)告紙第1頁(yè)至第2頁(yè)，預(yù)習(xí)部分必需至少繪一個(gè)

原理圖或接線圖等。上課時(shí)老師必需檢查每個(gè)同學(xué)的預(yù)習(xí)報(bào)告并簽字。

3.操作部分（40分）應(yīng)完成試驗(yàn)步驟及操作的內(nèi)容；記錄全部試驗(yàn)儀器的編號(hào)；記錄溫

度等試驗(yàn)環(huán)境物理量；記錄試驗(yàn)規(guī)定的全部測(cè)量值和相關(guān)表格。試驗(yàn)數(shù)據(jù)必需經(jīng)老師當(dāng)堂簽

字認(rèn)可后才算有效。學(xué)生完成額外的操作內(nèi)容或有獨(dú)創(chuàng)的有價(jià)值的試驗(yàn)方法可獲得總共不超

過6分的操作附加分。

4.數(shù)據(jù)處理部分（40分）應(yīng)完成以下四個(gè)內(nèi)容：七、試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄；八、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理;

九、試驗(yàn)結(jié)論；十、對(duì)本試驗(yàn)過程、方法及手段的改進(jìn)看法。完成以上內(nèi)容很仔細(xì)或有獨(dú)創(chuàng)

的見解或完成了老師規(guī)定的額外數(shù)據(jù)處理內(nèi)容可獲得總共不超過6分的數(shù)據(jù)處理符加分。

理論課考試

1.理論課考試支配在第9?10周周末進(jìn)行（具體時(shí)間、地點(diǎn)另定），為90分鐘閉卷考試,

試驗(yàn)缺課兩次（包含兩次）以上的同學(xué)沒有考試資格。

2.考題類型：填空題、選擇題、作圖題、計(jì)算題，參見指導(dǎo)書第四章的三套模擬題。

3.考試內(nèi)容限于教材第一章的以下內(nèi)容：

（1）以下內(nèi)容要求全部駕馭：測(cè)量、誤差、不確定度、有效數(shù)字和數(shù)據(jù)處理中的列表法。

（2）作圖法要求駕馭作圖法的作用與優(yōu)點(diǎn)、作圖規(guī)則、平滑曲線、直線擬合、校正曲線。

（3）最小二乘法要求能依據(jù)公式（1-4-9）和（1-4-10）求解斜率〃和截距m要求有

求解過程并注明單位。最小二乘法公式不要求背，相關(guān)系數(shù)八〃和力的不確定度不要求駕馭。

成果管理

1.課程成果=百分制理論課成果x40%+百分制平常成果x60%,滿分為10（）分。

2.平常成果=（2百分制每次試驗(yàn)成果）+7,遲到、缺課或遲交、不交試驗(yàn)報(bào)告將影

響平常成果。假如（2百分制每次試驗(yàn)成果）+7大于1（X）,記為100分。

3.每次試驗(yàn)成果（滿分100+12分）=預(yù)習(xí)成果+操作成果（包括操作附加分）+試

驗(yàn)報(bào)告成果（包括數(shù)據(jù)處理附加分）。三項(xiàng)的滿分分別是：20分、40+6分、40+6分，全班平

均成果一般為80分（16分+32分+32分）。

4.補(bǔ)考：因上學(xué)期操作考試不及格造成課程成果不及格的應(yīng)參與本學(xué)期第1-2周組織的

《高校物理試驗(yàn)II》操作補(bǔ)考，具體時(shí)間、地點(diǎn)在教務(wù)處網(wǎng)站公布。

5.重修：課程成果不及格時(shí)或補(bǔ)考后仍不及格的，須重新學(xué)習(xí)。

（1）報(bào)到：于第5周重修班開課前帶重新學(xué)習(xí)證到科A120報(bào)名。

（2）補(bǔ)做試驗(yàn)：第6T2周插班補(bǔ)做試驗(yàn)（除本學(xué)期正修的試驗(yàn)外，內(nèi)容不限，《高校物

理試驗(yàn)I》和《高校物理試驗(yàn)II》，包括以前做過的試驗(yàn)均可，必需仔細(xì)預(yù)習(xí)，試驗(yàn)，數(shù)據(jù)經(jīng)

任課老師簽字并打分才有效，試驗(yàn)報(bào)告須仔細(xì)完成并于12周考試前全部交到A120o

（3）考試：第13周進(jìn)行理論輔導(dǎo)，第14周考試（補(bǔ)夠6個(gè)試驗(yàn)的有資格參與），重修

《高校物理試驗(yàn)I》的參與理論考試，重修《高校物理試驗(yàn)II》的參與操作考試。

其次章高校物理試驗(yàn)內(nèi)容提要

（一）“試驗(yàn)誤差及數(shù)據(jù)處理”內(nèi)容摘要

一、測(cè)量與誤差

1.測(cè)量

（1）測(cè)量的含義（強(qiáng)調(diào)測(cè)量是一個(gè)過程）、測(cè)量的讀數(shù)（被測(cè)量與計(jì)量單位的比值）和

測(cè)量的數(shù)據(jù)（強(qiáng)調(diào)單位）。

（2）測(cè)量的四要素：測(cè)量對(duì)象、測(cè)量單位、測(cè)量方法和測(cè)量精確度。

（3）測(cè)量的分類

A.按測(cè)量方法分：干脆測(cè)量和間接測(cè)量。

B.按測(cè)量條件（結(jié)果）分：等精度測(cè)量與非等精度測(cè)量。

2.誤差

（I）誤差的表述

A.肯定誤差（AW）：

（測(cè)量值）-N（真值），

它是誤差的定義式，有大小、方向（符號(hào)）和單位。

偏差（&V）：用算術(shù)平均值后（近真值）代替真值算出的誤差稱為偏差，表達(dá)式為

M-河。

B.相對(duì)誤差七（常表示為百分誤差形式）：

NN

E=—xlOO%,

N

其中N定義為真值，在實(shí)際計(jì)算時(shí)，一般多次測(cè)量用平均值后、單次測(cè)量用測(cè)量值N,代替。

它的大小可反應(yīng)測(cè)量精度（精確度）的凹凸。

C.修正值△:b=N（真值）-N,（測(cè)量值）。它與誤差的肯定值相等，符號(hào)相反，單

位相同。

（2）誤差的來源（設(shè)備、方法、環(huán)境和人員）。

（3）誤差的分類（按性質(zhì)分）

A.系統(tǒng)誤差：系統(tǒng)崇差的含義，特征——確定性：已定系統(tǒng)誤差和未定系統(tǒng)誤差。

B.偶然誤差：偶然誤差的含義，特征——隨機(jī)性；大多數(shù)偶然誤差遵從正態(tài)分布。

正態(tài)分布的性質(zhì)：?jiǎn)畏逍?、有界性和?duì)稱性。

?系統(tǒng)誤差與偶然誤差的關(guān)系及如此分類法的不足。

?粗大誤差：明顯歪曲測(cè)量結(jié)果的誤差，完全是一種錯(cuò)誤（測(cè)量結(jié)果中不允許粗差的存

在）。

（4）精密度、正確度及精確度等名詞的含義。

二、系統(tǒng)誤差的處理

I.系統(tǒng)誤差的發(fā)覺（理論分析法、對(duì)?比測(cè)量法、數(shù)據(jù)分析法）。

2.如何消退系統(tǒng)誤差

（1）對(duì)已定系統(tǒng)誤差的消退

A.消退產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的根源

B.找出修正值對(duì)測(cè)量值進(jìn)行修正

真值=測(cè)量值+修正值

（2）對(duì)未定系統(tǒng)誤差的消退

A.代替法；B.交換法：C.異號(hào)法；D.半周期偶次觀測(cè)法。

留意：多次測(cè)量既不能減小系統(tǒng)誤差，更不能消退系統(tǒng)誤差。

三、偶然誤差的估算（不考慮系統(tǒng)誤差）

I.用算術(shù)平均值（即近真值、最佳值）表示測(cè)量結(jié)果：

2.用算術(shù)平均值（獷對(duì)真值）的標(biāo)準(zhǔn)偏差表示偶然誤差：

E（M-而s

其中S是任一次測(cè)量值Nj的標(biāo)準(zhǔn)偏差，常用于拉依達(dá)準(zhǔn)則剔除壞值

偶然誤差可通過多次測(cè)星減小之，但不能消退。

（2）置信概率

結(jié)果表達(dá)式表明真值以概率P出現(xiàn)在區(qū)間［河-AM河+AN］中。其中概率

J（AN）必N

稱為置信概率。當(dāng)&V=3S時(shí)，P=99.7%o

（3）壞值的剔除

極限誤差3s

拉依達(dá)準(zhǔn)則

5.誤差均分定理

四、試驗(yàn)不確定度（測(cè)量結(jié)果不確定度、不確定度）

1.不確定度（。）的概念

它是表征被測(cè)量的真值或者誤差在某個(gè)量值范圍內(nèi)的一個(gè)評(píng)定，其大小可反映測(cè)量結(jié)果

可信任程度的凹凸，用它來評(píng)定測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量比用誤差來評(píng)定更合適。

2.不確定度（。）的兩個(gè)重量：

（I）A類不確定度（統(tǒng)計(jì)不確定度）重量4。

〃A=+…+

留意：在教學(xué)試驗(yàn)中，對(duì)同一物理量進(jìn)行多次測(cè)量，〃A只有一個(gè)重量。

（2）B類小確定度（非統(tǒng)計(jì)不確定度）重量〃B。

“B=

留意：不確定度分為A類和B類，與誤差分為偶然誤差與系統(tǒng)誤差之間沒有完全對(duì)應(yīng)的

關(guān)系。

3.干脆測(cè)量不確定度的計(jì)算方法

（1）A類（統(tǒng)計(jì)）不確定度重量的計(jì)算方法：

A類不確定度計(jì)算方法與偶然誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)相同。

X(M-曾)2

j=l

〃A==]

n(n-1)

（2）B類（非統(tǒng)計(jì)）不確定度重量的計(jì)算方法：

最常采納的是“近似標(biāo)準(zhǔn)差”估計(jì)的方法，假如誤差是高斯分布，有

ui=A/3

假如誤差是均分分布，有

tij=A/Vs

式中△是“誤差極限值”。

B類不確定度主要考慮儀器誤差重量鬼代和估讀誤差重量〃"，分布全視為均分分布。

即

&=△儀/內(nèi)

&=4古/百

A.儀器誤差△儀的確定：

<!>.由儀器說明書指示計(jì)算。

<2>.指針式電表等：量程X4%,。為儀器的精確度等級(jí)。

<3>.數(shù)顯電表等：/V-〃7%+〃N為測(cè)量值，〃?％為相對(duì)誤差系數(shù)，〃是肯定誤差項(xiàng)。

<4>.未知儀器誤差的可估讀的連續(xù)勻稱分度的儀器：估計(jì)為最小分度值的一半。

<5>.未知儀器誤差的不行估讀的數(shù)字式儀表和游標(biāo)尺等：估計(jì)為最小分度值。

<6>.若測(cè)量條件較差，可依據(jù)閱歷估計(jì)。

B.估讀誤差△估的確定:

<1>.滿意儀器規(guī)定的測(cè)量條件時(shí)，

可連續(xù)讀數(shù)儀器的估讀誤差取最小刻度的1/5。

不行估讀的數(shù)字式儀表和游標(biāo)尺等不存在估讀誤差。

<2>.不滿意儀器規(guī)定的測(cè)量條件時(shí)，

可連續(xù)讀數(shù)儀器按閱歷放大估讀誤差。比如測(cè)楊氏模量試驗(yàn)中，鏡尺距離?。取

△力估=2mm。

不行估讀的數(shù)字式儀表也要按閱歷取肯定的估讀誤差。比如測(cè)楊氏模量試驗(yàn)中，卡尺測(cè)

量光杠桿長(zhǎng)度b,因無法對(duì)準(zhǔn)而存在估讀誤差△超=0.2mm。

留意：對(duì)一個(gè)物理量進(jìn)行多次測(cè)量，結(jié)果既存在A類不確定度重量又存在B類不確定度

重量，而單次測(cè)量只考慮B類不確定度重量。即一個(gè)測(cè)量可以只考慮B類不確定度重量，但

不能只考慮A類不確定度重量，換言之，沒有B類不確定度的測(cè)量是不存在的。

4.合成不確定度（er）

。M+〃:儀+無；。=+屐信（心很小時(shí)）；。二心儀（△估也很小時(shí)）

5.總不確定度（U）：

U=Ca

C是置信因子，假如誤差分布是高斯分布

C=l,即U=。，置信概率P=0.683；

C=2,即U=2。，置信概率尸=0.954：

0=3,即U=&T,置信概率P=（）.997。

6.不確定度的傳遞（間接測(cè)量的不確定度的計(jì)算）

留意：不確定度的傳遞是對(duì)間接測(cè)量而言的，即全部間接測(cè)量量的不確定度。，都要通

過傳遞公式來計(jì)算；同時(shí)，傳遞是每個(gè)干脆測(cè)量量的q的傳遞，不是A類不確定度重量S或

B類不確定度重量“分別的傳遞，必須要把每個(gè)干脆測(cè)量量的S和“合成為巴后才能傳遞。

?微小誤差準(zhǔn)則一簡(jiǎn)化誤差計(jì)算

7.用總不確定度表示測(cè)量結(jié)果

N=N+U（單位）(置信度"=?)

N=N±a（單位）(0=0.683)

N=N±2（7（單位）(P=0.954)

N=N±3（y（單位）(P=0.997)

上面的表達(dá)式中的P都是針對(duì)誤差分布是正態(tài)分布的，若不是正態(tài)分布產(chǎn)值不盡相同;

我們約定，總不確定度U=Ccr中的C都取1,置信度P也可不再書寫了。

五、有效數(shù)字和數(shù)據(jù)處理

I.有效數(shù)字的概念

（1）有效數(shù)字的含義及科學(xué)記數(shù)法：

A.強(qiáng)調(diào)：測(cè)量值可表示為幾位牢靠加幾位可疑數(shù)字，但可疑數(shù)字中只有最靠左的一位是

有效數(shù)字。

B.牢記：誤差確定有效數(shù)字，而不是有效數(shù)字確定誤差。

C.記?。?.2〃〃〃工5.20〃〃〃，末尾的。該添則添，不該添肯定不能添。

D.留意；十進(jìn)制單位換算與有效數(shù)字的位數(shù)無關(guān)。

E.應(yīng)用：未定的誤差、不確定度、相對(duì)不確定度都是可疑數(shù)字。

（2）科學(xué)表達(dá)式的有效數(shù)字規(guī)定。

（3）有效數(shù)字取位的一些規(guī)（約）定：

A.不知道儀器誤差、不計(jì)算不確定度、有效數(shù)字算式中表示為幾位牢靠加1位可疑數(shù)字;

B.不確定度計(jì)算的中間過程，表示為幾位牢靠數(shù)字加1-3位可疑數(shù)字；

C.不確定度結(jié)果表達(dá)式中，表示為幾位牢靠數(shù)字加1-2位可疑數(shù)字，可疑位必需對(duì)齊;

D.已定的肯定誤差、相對(duì)誤差的有效位數(shù)取決于測(cè)量值與公認(rèn)值之差的有效位數(shù)。

E.自然數(shù)、常數(shù)、無理數(shù)的有效數(shù)字為無窮多位，運(yùn)算時(shí)可依據(jù)所需取位。

（4）干脆測(cè)量的有效數(shù)字一如何讀數(shù)：

讀至產(chǎn)生誤差的最左一位或下一位。讀至下一位時(shí)須申明儀器誤差、估讀誤差的大小。

（5）間接測(cè)量的有效數(shù)字一有效數(shù)字的計(jì)算：

A.依據(jù)有效數(shù)字定義的計(jì)算法則的計(jì)算（積、差、商、乘方、開方、對(duì)數(shù)、指數(shù)、三角

函數(shù)的閱歷規(guī)則）。

B.依據(jù)不確定度的傳遞公式確定有效數(shù)字的計(jì)算方法。

2.數(shù)據(jù)處理

（1）列表法（作用與要求）

（2）作圖法：

A.作圖規(guī)則（留意：關(guān)系曲線與校準(zhǔn)曲線作圖時(shí)的區(qū)分）。

B.求直線的斜率與截距。

C.曲線改直的方法與應(yīng)用。

D.作圖法可用來進(jìn)行直線似合和求閱歷公式。

（3）逐差法

（4）最小二乘法

A估讀誤差.最小二乘法原理。

B.一元一次線性回來

數(shù)學(xué)模式：y=bx^a

則

一*旺

x2-x2

a=y-bx

留意：實(shí)際應(yīng)用中包括工、?、石、3共6個(gè)步驟缺一不行；全部計(jì)算步驟中不能按

有效位數(shù)規(guī)則計(jì)算，應(yīng)保留盡可能多的位數(shù)；一般。的有效位數(shù)同y,方的有效位數(shù)用有效數(shù)

字規(guī)則由下式算出

Xmax—X"min

c.相關(guān)系數(shù)為匕

D.最小二乘法可用來進(jìn)行直線擬合和求閱歷公式,

E.實(shí)際應(yīng)用時(shí)要留意數(shù)據(jù)間隔盡量選大一些。

（二）基本試驗(yàn)方法和基本技能學(xué)習(xí)內(nèi)容提要

1.基本的試驗(yàn)方法和測(cè)量方法

（I）比較法（典型試驗(yàn)是“電橋測(cè)電阻”）；

（2）模擬法（典型試驗(yàn)是“靜電橋模擬”）：

（3）放大法（典型試驗(yàn)是“拉伸法測(cè)金屬絲的楊氏模量”）：

（4）補(bǔ)償法（典型試驗(yàn)是“用電勢(shì)差計(jì)測(cè)電動(dòng)勢(shì)”）：

（5）干涉法（典型試驗(yàn)是“用牛頓環(huán)測(cè)平凸透鏡曲率半徑”）；

（6）轉(zhuǎn)換測(cè)量法（典型試驗(yàn)是“超聲聲速的測(cè)定”）：

（7）示波法（典型試驗(yàn)是“示波器的調(diào)整與運(yùn)用”中的“李薩如圖形測(cè)頻率”）。

2.基本試驗(yàn)儀器的結(jié)構(gòu)、測(cè)量原理；技術(shù)性能：調(diào)整運(yùn)用方法。應(yīng)駕馭的基本儀器：

（1）測(cè)長(zhǎng)計(jì)時(shí)類：米尺（卷尺）、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微計(jì)、移測(cè)顯微鏡（讀數(shù)顯微鏡）；

秒表。

（2）測(cè)溫儀器類：酒精溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)、溫差電偶。

（3）電學(xué)儀器類：穩(wěn)壓電源、電阻箱、滑線變阻器、電流表、電壓表、多用表、惠斯登

電橋、電勢(shì)差計(jì)、檢流計(jì)、平衡指示儀、標(biāo)準(zhǔn)電池、示波器、信號(hào)發(fā)生器等。

運(yùn)用電學(xué)儀器的平安操作方法。

（4）光學(xué)儀器類：透鏡、光具座、觀測(cè)望遠(yuǎn)鏡、移測(cè)顯微鏡、精密分光計(jì)、光源（白熾

燈、鈉光燈、汞燈、家一翅激光器）。

光學(xué)儀器的維護(hù)保養(yǎng)學(xué)問。

第三章物理試驗(yàn)

（一）偏振光試驗(yàn)

一試驗(yàn)原理

詳見教材：《結(jié)構(gòu)化高校物理試驗(yàn)》（其次版）試驗(yàn)3.6（參考頁(yè)碼P.111-120）。

二試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.理解光的各種偏振特性；

2.學(xué)會(huì)鑒別圓偏振光、線偏振光、橢圓偏振光和部分偏振光；

3.驗(yàn)證馬呂斯定律；

4.通過測(cè)布儒斯特角求材料的相對(duì)折射率。

三試驗(yàn)內(nèi)容

1.視察起偏和消光現(xiàn)象；

2.鑒別圓偏振光、線偏振光、橢圓偏振光和部分偏振光；

3.了解1/4波片和1/2波片的作用；

4.驗(yàn)證馬呂斯定律；

5.通過測(cè)布儒斯特角求材料的相對(duì)折射率。

四試驗(yàn)器材

半導(dǎo)體激光器1個(gè)，具有測(cè)量垂直旋轉(zhuǎn)角度功能的偏振片2個(gè)、1/4波片1個(gè)和1/2波片

1個(gè)，帶底座玻片1個(gè)，布儒斯特角專用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和轉(zhuǎn)動(dòng)支架1個(gè)，一般光具座若干，光

學(xué)導(dǎo)軌（兩組合用）1條，光強(qiáng)傳感器和相對(duì)光強(qiáng)測(cè)量?jī)x1套.

五試驗(yàn)步驟及操作

進(jìn)行以下操作時(shí)，應(yīng)保證激光束與光學(xué)導(dǎo)軌平行，且激光束垂直穿過全部鏡片的圓心，

到達(dá)傳感器的中心。

（一）視察起偏和消光現(xiàn)象。

I.起偏：將激光投射到屏上，在激光束中插入一塊偏振片，使偏振片在垂直于光束的平

面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，視察透過光強(qiáng)的變更，并據(jù)此推斷激光束（光源）的偏振狀況。

2.消光：在第一塊偏振片和屏之間加入其次塊偏振片，將第一塊固定，轉(zhuǎn)動(dòng)其次塊偏振

片，視察現(xiàn)象，能否找到一個(gè)消光位置，此時(shí)兩偏振片的位置關(guān)系怎樣？

（-）驗(yàn)證馬呂斯定律

數(shù)據(jù)記錄表見表17。首先在光源后放上Pi，使激光束垂直通過Pi中心，旋轉(zhuǎn)Pi使光強(qiáng)

最強(qiáng)（光電流的讀數(shù)應(yīng)在200-1500之間），登記Pi的角度坐標(biāo)，再在R之后加入P2,使光

線垂直通過P2中心，旋轉(zhuǎn)P2到透過之光最強(qiáng)，登記P2的度數(shù)，此時(shí)B和P2的夾角為9=0°

或180。，保持Pl不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)P2,每隔10。記錄一次對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)值/〃，直到旋轉(zhuǎn)180。。留意光

強(qiáng)測(cè)試儀的讀數(shù)與光強(qiáng)成線性關(guān)系，但沒有定標(biāo)，所以。不代表肯定光強(qiáng)，可以不寫單位。

（三）1/4波片和1/2波片的作用

1.1/4波片的作用：

數(shù)據(jù)記錄及分析表見表1-2。保持Pi不動(dòng)，登記Pi的度數(shù)，旋轉(zhuǎn)P2到看到消光現(xiàn)象，

登記P2的度數(shù)，然后在Pl、P2之間插入1/4波片C1,并使Cl轉(zhuǎn)動(dòng)到再次出現(xiàn)消光現(xiàn)象，登

記此時(shí)Ci的度數(shù),然后使C由消光位置分別再轉(zhuǎn)過15。、30。、45。、60。、75。、90。時(shí),每次

都將P2逐步旋轉(zhuǎn)360。，視察其間光強(qiáng)的變更狀況，試問能看到幾次光強(qiáng)極大和微小的現(xiàn)象？

各次之間有無變更？為什么？并說明各次由G透出光的偏振性質(zhì)。

2.1/2波片的作用

數(shù)據(jù)記錄表見表1-3。保持R不動(dòng)，登記R的度數(shù)，旋轉(zhuǎn)P2到看到消光現(xiàn)象。

（1）在Pi和P2之同插入一個(gè)1/2波片，將此波片旋轉(zhuǎn)360。，能看到幾次消光？

（2）將1/2波片隨意轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，破壞消光現(xiàn)象，再將P2旋轉(zhuǎn)360。，能看到幾次消

光？

（3）變更1/2波片的光軸與激光通過已后偏振方向之間夾角。的數(shù)值，使其分別為15。、

30。、45。、60。、75。、90%把P2旋轉(zhuǎn)360。找尋消光位置，記錄相應(yīng)的角度42，說明上面試

驗(yàn)結(jié)果，并由此總結(jié)出1；2波片的作用。

（四）通過測(cè)布儒斯特角求材料的相對(duì)折

射率

要測(cè)量玻璃的相對(duì)折射率，首先要測(cè)出空

氣中平面玻璃的布儒斯特角。為此，必需在光光源

具座上安裝旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和轉(zhuǎn)動(dòng)支架。參考圖■-

1—1＞具體步驟如卜：

1.在光具座上裝一個(gè)移動(dòng)座，其后再放入

專用移動(dòng)座，并把旋轉(zhuǎn)支架裝到專用移動(dòng)座匕

再把旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝入到專用移動(dòng)座上，把接收

屏裝入旋轉(zhuǎn)支架的末端，把偏振片裝在工作臺(tái)圖1-1.測(cè)量布魯斯特角

與接收屏之間。

2.在移動(dòng)座.上裝.上光源。并調(diào)整反射光、偏振片光軸、接收器光軸在同?平面內(nèi)。

3.將平面玻璃樣品置于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心，并使反射面通過旋轉(zhuǎn)中心，并用壓片把樣品磚

固定。使反射面垂直于入射光，讀出此時(shí)工作臺(tái)度數(shù)H

轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)以變更入射角，致使反射光為線偏振光，即旋轉(zhuǎn)接收屏前的偏振片時(shí)會(huì)出現(xiàn)

消光現(xiàn)象，讀出此時(shí)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的度數(shù)人，記錄到表1-4。重復(fù)3次，取日平均值。

4.一訃i為所測(cè)得布儒斯特角。由此公式求出相對(duì)折射率：

tgi=〃2/〃1

〃2二〃「tgi

式中〃2為要求的相對(duì)折射率，加為空氣的折射率，值為I。（中是多少位有效數(shù)字？）

（五）試驗(yàn)操作留意事項(xiàng)

1.半導(dǎo)體激光器功率較強(qiáng)，不要用眼睛干脆視察激光，以免損壞眼睛。

2.測(cè)量時(shí)要使偏振系統(tǒng)的出射光射入探測(cè)器的中間部位。

3.不要觸摸任何光學(xué)鏡面。

六試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理和分析

（一）分別描述起偏器和檢偏器旋轉(zhuǎn)360。透過光強(qiáng)是如何變更。

<-）驗(yàn)證馬呂斯定律

I.表—1.驗(yàn)證馬呂斯定律數(shù)據(jù)記錄表

P1=，P2=

Pi和P2之間的夾角80°10°20°30°40°50°60°70°80°90°

光電流/〃

Pl和P2之間的夾角〃100°110°120°130。140°150°160°170°180。

光電流/〃

2.繪制出〃一夕和"一cos2夕曲線圖。

3.分析〃一夕和〃一cos2夕曲線的含義（緊跟在圖后回答）。

（三）1/4波片的作用

I.表1-2.1/4波片記錄分析表

Pi=,P2=，1/4波片C產(chǎn)

C,由消光位置起轉(zhuǎn)

0°15°30°45°60°75°90°

動(dòng)的角度

P2旋轉(zhuǎn)360。，光強(qiáng)

有幾次極大和微小

極大和微小之間光

強(qiáng)變更的程度

。透出光的偏振性

質(zhì)

2.依據(jù)上表總結(jié)1/4波片的作用（緊跟在表1-2后回答）。

（四）1/2波片的作用（通過試驗(yàn)回答1、2問）

1.在Pi和P2之間插入一個(gè)1/2波片，將此波片旋轉(zhuǎn)360。，能看到幾次消光？

2.將1/2波片隨意轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，破壞消光現(xiàn)象，再將P2旋轉(zhuǎn)360。，又能看到幾次消

光？

3.變更1/2波片的光軸與激光通過Pi后偏振方向之間夾角0的數(shù)值（表1-3）（留意記

錄P2旋轉(zhuǎn)3600消光所對(duì)應(yīng)的位置Q

表1-31/2波片數(shù)據(jù)記求表

Pi=，P2=，1/2波片C2;

00°15°30°45°60°75°90°

P2所在的消（位置少/

光位置品：置2）///////

4.依據(jù)上面試驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)1/2波片的作用（緊跟在表1-3后回答）。

（五）通過測(cè)布儒斯特角求玻璃的折射率

1.表1-4測(cè)量布儒斯特角試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

測(cè)量次數(shù)123

卜平均值

h

2.求玻璃的折射率。玻璃的折射率理論值曷1.45845,求其相對(duì)誤差。（要求有公式和計(jì)

算過程）

（-）用拉伸法測(cè)金屬絲的楊氏模量

【試驗(yàn)原理】

詳見教材：《結(jié)構(gòu)化高校物理試驗(yàn)》（其次版）試驗(yàn)3.9（參考頁(yè)碼P.I32-134）。

【試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

（一）嫻熟駕馭直尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微計(jì)的運(yùn)用方法;

（-）學(xué)習(xí)用拉伸法測(cè)試金屬絲的楊氏模量；

（三）學(xué)習(xí)光杠桿放大法法測(cè)量微小長(zhǎng)度。

【試驗(yàn)內(nèi)容】

測(cè)量金屬絲的楊氏模量。

【試驗(yàn)器材】

拉伸法楊氏模量試驗(yàn)儀，直尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微計(jì)，白熾臺(tái)燈

【試驗(yàn)步驟及操作】

(-)測(cè)量前的調(diào)整

1.在楊氏模量?jī)x的掛鉤上先預(yù)置200kg祛碼，讓其拉直金屬絲。

2.通過底庫(kù)螺釘?shù)恼{(diào)整使平臺(tái)保持水平(避開圓柱體與平臺(tái)孔壁相碰而出現(xiàn)的摩擦)。

3.調(diào)整平臺(tái)凹凸位置，讓平臺(tái)面與圓柱體的上柱面在一個(gè)水平面上。

4.把光杠桿放在平臺(tái)上，讓其前面的兩足在平臺(tái)的槽內(nèi)，后足在與金屬絲連接的圓柱體

的上平面上，不要把后足放在圓柱體上柱面的孔中或圓柱體與平臺(tái)孔壁的縫隙中，調(diào)整光杠

桿鏡面仰角，使鏡面豎直。

(二)用望遠(yuǎn)鏡找通過光杠桿鏡面反射的標(biāo)尺的像

1.升降望遠(yuǎn)鏡的高度，通過目測(cè)，使望遠(yuǎn)鏡鏡筒的高度與光杠桿的反光鏡面基本等高。

2.將望遠(yuǎn)鏡旁的標(biāo)尺調(diào)到豎直，目測(cè)其零刻度線近似與望遠(yuǎn)鏡光軸等高，用臺(tái)燈照亮標(biāo)

尺。

3.自己忖測(cè)指揮，請(qǐng)同學(xué)幫忙調(diào)整光杠桿反光鏡的仰角，使得望遠(yuǎn)鏡與反光鏡中望遠(yuǎn)鏡

的像等高。

4.調(diào)整望遠(yuǎn)鏡仰角和水平偏向角。對(duì)于老式望遠(yuǎn)鏡，使眼睛視線通過望遠(yuǎn)鏡上的“缺口”

頂部中心和“準(zhǔn)星”的錐形底部平臺(tái)中心瞄準(zhǔn)時(shí))正好對(duì)準(zhǔn)光杠桿的反光鏡頂部中心，如圖

2-1(a)所示。對(duì)于新式望遠(yuǎn)鏡，使眼睛視線通過望遠(yuǎn)鏡上的“瞄準(zhǔn)圓孔”中心和“準(zhǔn)星”的

頂端平臺(tái)中心瞄準(zhǔn)時(shí)，正好對(duì)準(zhǔn)光杠桿的反光鏡圓心，如圖2-1(b)所示。

5.保持以上瞄準(zhǔn)狀態(tài),

將望遠(yuǎn)鏡左右整體平移，直

到標(biāo)尺的像正好也落在反

射鏡的中間，形成眼睛、缺

口、準(zhǔn)星、反射鏡、標(biāo)尺像

“五點(diǎn)一線”。

6.調(diào)整望遠(yuǎn)鏡目鏡焦

距到叉絲最清晰，旋轉(zhuǎn)目說

鏡筒到叉絲其中的一條完(a)老式望遠(yuǎn)鏡(b)新式望遠(yuǎn)鏡

全水平。圖2T里遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)示意圖

7.變更望遠(yuǎn)鏡物鏡焦距，直至看清晰鏡子的邊框，微調(diào)調(diào)整望遠(yuǎn)鏡仰角、水平偏向角,

使鏡子的中心與望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)的中心重合。接著變更望遠(yuǎn)鏡物鏡焦距直至看到清晰的標(biāo)尺像。

假如標(biāo)尺的“0”刻度偏離視場(chǎng)中心較遠(yuǎn)，須要對(duì)前面幾步進(jìn)行反復(fù)細(xì)致的調(diào)整。

8.如確認(rèn)已對(duì)準(zhǔn)等高仍看不到像，須要冷靜思索，仔細(xì)核對(duì)前面幾部是否精確完成。

（三）測(cè)量

1.假如叉絲橫線與標(biāo)尺像的“0”刻度線很近，可通過望遠(yuǎn)鏡的俯仰角的使其對(duì)準(zhǔn)；假

如不是很近，沒必要對(duì)準(zhǔn)“0”刻度，只要把讀數(shù)記錄卜來即可。

2.在掛鉤上加重量為1.00kg的祛碼（加減祛碼肯定要輕拿輕放，盡量不引起沖擊和搖

擺），每加一個(gè)1.00kg破碼，通過望遠(yuǎn)鏡的目鏡讀一次叉絲對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺的刻度（留意，要在祛

碼基本不搖擺時(shí)讀數(shù)），直到9.00kg：記錄完標(biāo)尺的刻度后，再增加1.00kg祛碼到1000kg,

不用記錄刻度，再取下這個(gè)祛碼，記錄9.00kg祛碼的刻度（為什么？）,然后每減一個(gè)祛碼

讀一次標(biāo)尺刻度，直到剩下起始的2.00kg祛碼，讀出最終■個(gè)標(biāo)尺刻度。

3.請(qǐng)同學(xué)幫忙用鋼卷尺測(cè)量鏡尺距離。，同學(xué)牽到尺的刻度面，自己推斷鏡面位置并讀

數(shù)。（。和L的測(cè)量誤差是否就是鋼卷尺的儀器誤差？估讀誤差為多少較合適？）

4.將光杠桿從平臺(tái)上取下，將光杠桿的三尖足壓在鋪平的試驗(yàn)報(bào)告紙3-4頁(yè)中部空白處,

壓出三尖的位置痕跡，用三角板、0.5mm鉛筆繪出前兩足連線和后足到前兩足連線的垂線，

用游標(biāo)卡尺測(cè)量垂線長(zhǎng)度為光杠桿臂長(zhǎng)。。（本測(cè)量為何不干脆測(cè)？測(cè)量誤差能否達(dá)到游標(biāo)卡

尺的儀器誤差？）測(cè)量后不帶磁性的光杠桿必需放在桌的中間，以免跌落損壞。

5.用米尺測(cè)量金屬絲原長(zhǎng)乙留意原長(zhǎng)是上夾緊區(qū)的下部到光杠桿平臺(tái)夾緊區(qū)的上部之

間的長(zhǎng)度，每臺(tái)儀器各不相同，要仔細(xì)視察，切不行一概認(rèn)為是袒露部分金屬絲的長(zhǎng)度。

6.用螺旋測(cè)微計(jì)量金屬絲的直徑d（在上、中、下三個(gè)部位不同的方向測(cè)9次）。記住:

螺旋測(cè)微計(jì)不能干脆擰緊讀數(shù)，要記錄下螺旋測(cè)微計(jì)的“零差”，測(cè)量后必需旋松后保存。

（四）留意事項(xiàng)

1.調(diào)平臺(tái)水平常，以不發(fā)生摩擦（即圓柱體不與平臺(tái)壁接觸）為好，不肯定要完全水平。

2.在測(cè)量A〃的過程中，肯定要讓掛鉤上的祛碼靜止下來才讀數(shù)，否則誤差較大。

【試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析】

（1）測(cè)量甌數(shù)據(jù)記錄表儀器誤差△米:70.15mm、估讀誤差△&帚mm

磅碼總質(zhì)量M/Kg2.003.004.005.006.007.008.009.00

增加祛碼標(biāo)尺讀數(shù)nJnm

削減祛碼標(biāo)尺讀數(shù)〃;7加〃

平均標(biāo)尺讀數(shù)

1/,4

耳=5（4+0

（二）其他干脆測(cè)量數(shù)據(jù)記錄表

g本地二9.79m/s2（成都）單位：mm

零差儀器誤差△螺0.01估讀誤差估

測(cè)量次數(shù)i123456789

直徑4

讀數(shù)值4'

〃二4'-零差

鋼卷尺的儀器誤差A(yù)卷尺=（0.2X測(cè)量值/1（XX）+0.3）光杠桿長(zhǎng)度測(cè)量

測(cè)曷D的原始讀數(shù)測(cè)量L的原始讀數(shù)臂長(zhǎng)〃卡尺原始讀數(shù)

儀器誤差卷尺儀器誤差A(yù)L卷尺儀器誤差△卡尺

估讀誤差△力估5估讀誤差△/.估2估讀誤差△附0.2

鏡尺距離。測(cè)量值金屬絲原長(zhǎng)心測(cè)量值臂長(zhǎng)。測(cè)量值

（有效數(shù)字）（有效數(shù)字）（有效數(shù)字）

（-）數(shù)據(jù)處理：（以下內(nèi)容時(shí)預(yù)習(xí)不寫，僅供參考，必需有具體的帶入計(jì)算過程）

1.分別計(jì)算（均-%）、2）、1）、（%-〃0），推斷尸是否線性關(guān)系。

【選作】：用作圖法或者求相關(guān)系數(shù)推斷〃-尸是否線性關(guān)系。

NF（/V7--A/3,P入岫

2.合理選擇兩組數(shù)據(jù)，計(jì)算：—=—1——

Annj-n

【選作】：合理選擇5組數(shù)據(jù)，用最小二乘法計(jì)算竺。（6個(gè)步驟寫全）

\n

4.計(jì)算7：2=/（4+“2+…+4）

5.計(jì)算楊氏模量P：F=8WAF

7id~b△〃

6.計(jì)算y的不確定度。對(duì)于干脆測(cè)量L、。、b,因?yàn)槭菃未螠y(cè)量，不考慮A類不確定

度，且儀器誤差都小于估讀誤差的1/3,所以：

對(duì)于干脆測(cè)量d:

二△冊(cè)

A拗"/

Od=XM+攻

AH可以當(dāng)作單次干脆測(cè)展（因讀數(shù)始終稍微晃動(dòng)，估讀誤差A(yù)”估取閱歷值1mm）：

5V=血丁豆了至二xJ1*△.估

【選作】：用最小二乘法計(jì)算。"心。（估讀誤差△切估為0.2mm,步驟要寫全）

依據(jù)試驗(yàn)條件，S紇v<g皿，可以忽視V紇，所以:

AFAn

【選作】：用最小二乘法計(jì)算?！肮珪r(shí)，上式中至置換為23。

2

6.結(jié)果表達(dá)式：Y=（Y±（yY）N-rn-

（三）激光全息照相

【試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

（一）了解全息照相的基本原理和主要特點(diǎn)。

（-）學(xué)習(xí)由全息圖再現(xiàn)物像的原理。

（三）學(xué)習(xí)并駕馭全息照相的基本試驗(yàn)技術(shù)和技巧。

【試驗(yàn)原理】

詳見教材：《結(jié)構(gòu)化高校物理試驗(yàn)》（其次版）試驗(yàn)10.4（參考頁(yè)碼P.428-434）。

【試驗(yàn)儀器】

He-Ne激光器（1—3mW）,全息平臺(tái)及其光學(xué)附件【分束板，全反射鏡（2個(gè)），擴(kuò)束鏡

（2個(gè)），有關(guān)光學(xué)元件調(diào)整架】，電磁快門，搪瓷盤，全息干板，洗相設(shè)備（顯影、定影及漂

白藥水），平安燈。

【試驗(yàn)內(nèi)容與方法提示】

本試驗(yàn)的關(guān)鍵是如何拍到一張較高質(zhì)量的全息圖，理解并駕馭拍攝的技術(shù)要點(diǎn)。

1.試驗(yàn)光路。拍攝全息圖的光路如圖3T所示。

全反鏡

圖3T全息照相光路

2.光路調(diào)整

光路調(diào)整是本試驗(yàn)的重要內(nèi)容，也是拍好全息圖的關(guān)鍵。首先了解各儀器的結(jié)構(gòu)與功能,

嫻熟駕馭其運(yùn)用與調(diào)整方法。并在干板架上插入自屏（用以接收光），然后按圖4在全息平臺(tái)

上布置光路。

光路調(diào)整要點(diǎn)：

（1）激光器發(fā)出的光線及經(jīng)過全反鏡（lolalmirror分束鏡反射后的光線構(gòu)成的平面應(yīng)

與平臺(tái)平面平行。

具體作法是，在光具座上插入帶有十字刻線的白屏（也可利用擴(kuò)束鏡的通光小孔），首先

調(diào)整激光器的俯仰，使十字屏在平臺(tái)上移動(dòng)到不同位置時(shí)，細(xì)激光束始終照在十字中心，說

明激光器出射的細(xì)光束與平臺(tái)平行（這一步試驗(yàn)室已經(jīng)調(diào)整好）。然后，按圖布置各元件（先

不要放置擴(kuò)束鏡，且各元件合理分布在平臺(tái)的較大范圍，不要擠在一塊。分束鏡反射的光作

為參考光，其透射光（transmissionlight）作物光）。調(diào)整分束鏡、反射鏡的凹凸、俯仰，使它

們反射的細(xì)激光束均照在白屏的十字中心，這樣，細(xì)激光束構(gòu)成的平面與全息平臺(tái)平行。調(diào)

整物體的凹凸，使細(xì)激光束照在物的中心。

（2）參考光與物光中心線的夾角。約為20,?30°左右。物離干板在10?20cm為宜，太

遠(yuǎn)則物光太弱。反射的細(xì)激光束盡量照在物的正面，且盡量使干板平面正對(duì)物的正面（猶

如一般照相時(shí)，燈光從人的正前方照耀，照相機(jī)也在人的正面拍攝一樣）。

（3）為了保證物光和參考光相干，用分束鏡將一束光分為兩束光，它們經(jīng)過不同的路徑

在干板平面相遇干涉，但必需保證物光光程與參考光光程相等。物光與參考光的起點(diǎn)是分束

鏡，終點(diǎn)是干板平面。試驗(yàn)中用線繩測(cè)量推斷兩束光的光程是否相等。

（4）細(xì)激光束直射在物中心和白屏中心，最終加入擴(kuò)束鏡，3擴(kuò)束的光把物勻稱照亮，

心擴(kuò)束的光把白屏勻稱照亮。然后去掉白屏，眼睛處于干板位置的后方視察，微微轉(zhuǎn)動(dòng)物（不

行移動(dòng)，否則變更光程）使看到的物形象最好，且反射的光最強(qiáng)。

（5）物光與參考光光強(qiáng)之比滿意要求。具體做法是，關(guān)掉照明燈和電磁快門，在干板架

上插好光電池，打開靈敏電流計(jì)，調(diào)整零點(diǎn)；再打開電磁快門，攔住物光測(cè)量參考光照耀時(shí)

靈敏電流計(jì)偏轉(zhuǎn)的格數(shù)；然后攔住參考光測(cè)量物光照耀時(shí)靈敏電流計(jì)偏轉(zhuǎn)的格數(shù)，格數(shù)之比

即為光強(qiáng)之比。假如不滿意要求，可以調(diào)整心到物或〃到干板的距離，再次測(cè)量。（留意：

測(cè)量時(shí)不要碰任何元件，防止光路變更：測(cè)量完畢，把電流計(jì)旋置短路。）

留意：光路調(diào)整中嚴(yán)禁用手觸摸全部的光學(xué)元件表面，也不允許用擦鏡紙、干棉花、手

帕擦拭C發(fā)覺有污垢或灰塵.請(qǐng)老師處理C

本試驗(yàn)所用分束鏡透過率為70%左右，故選用透過光作為物光源，針對(duì)實(shí)際狀況，可先

調(diào)整物光。在調(diào)整激光器、分束鏡、反射鏡的凹凸、俯仰，使它們出射、反射的細(xì)激光束均

照在白屏的十字中心的基礎(chǔ)上，按圖4放置分束鏡S、全反鏡被拍物及白屏。調(diào)整M

反射角度以及物的凹凸，使反射的點(diǎn)光束射在物體中部，旋轉(zhuǎn)放置物體的底座或白屏的角度,

使白屏接收到的被物體反射的光斑最強(qiáng)且在白屏中部，然后在必及物體之間加入擴(kuò)束鏡

以將帆反射的點(diǎn)光束擴(kuò)束并正好照亮整個(gè)物體，此時(shí)沿著被物體反射的光線方向在白屏中應(yīng)

看到清晰的物體輪廓像，至此物光調(diào)整完畢。然后依據(jù)物光、參考光等光程、夾角合適的要

求，調(diào)整分束鏡S的反射角度以及全反鏡M2的位置與反射角度，使參考光入射到白屏中部，

再加擴(kuò)束鏡心將點(diǎn)光束擴(kuò)束合適。

3.干板曝光

?切打算工作就緒后，關(guān)掉電磁快門，在全暗或極暗綠燈下放置干板，乳膠面朝著物體

（用干凈的手指拿著干板的棱邊，用手指在干板一角的兩面輕輕一摸，粗糙者即為乳膠面）。

曝光時(shí)間與光強(qiáng)大小、顯影溫度有關(guān)，視具體狀況而定。

留意：一切打算就緒后，穩(wěn)定幾秒鐘再打開電磁快門曝光；在曝光過程中嚴(yán)防振動(dòng)，身

體不要接觸平臺(tái)，不能說話和來回走動(dòng)?！静桓腋呗曊Z(yǔ)，恐驚天上人（唐）李白】

4.干板的沖洗

曝光后的干板在暗室沖洗，按顯影一水洗一定影一水洗一晾干的程序處理。顯影時(shí)間由

試驗(yàn)室供應(yīng)，顯影過程中可在暗綠光下視察，防止顯影不足和過度。顯影時(shí)須留意：干板不

能長(zhǎng)時(shí)間置于綠燈下，以防干板二次曝光，影響衍射光的透過率。

留意：顯影時(shí)干板不能長(zhǎng)時(shí)間置于綠燈下，以防干板二次曝光，影響衍射光的透過率；

顯影液和定影液不要搞混：干板的乳膠面朝卜.：不要用手摸乳膠面，防止脫落：水洗后自然

晾干；保持暗室的衛(wèi)生整齊。

干板的沖洗具體操作流程是分別在暗室的操作臺(tái)1和2上完成。

操作臺(tái)1（暗室進(jìn)門左前方靠窗戶處）：極暗綠燈協(xié)助照明（綠光燈朝向墻壁）.

顯影（1分鐘）|=>畫=>|定影（3疥眄

操作臺(tái)2（暗室進(jìn)門右側(cè)）:

漂白（黑色消逝，觀察到玻璃透亮即可）=>冰洗|（=>憐風(fēng)吹干

5.全息圖再現(xiàn)

虛像視察：將晾干的全息圖放回原位置，川原參考光照耀，去掉物，在全息圖的后

方視察，即可看到位置.、大小與原物一模一樣的清晰逼真的三維立體像0

(1)變更參考光到物的距離，可以使再現(xiàn)像放大或縮小，此時(shí)，再現(xiàn)像的清晰程度有所變更。

(2)擋掉全息圖的一部分，仍舊可看到完整的物體像。

實(shí)像視察：去掉擴(kuò)束鏡，用細(xì)激光束照耀(增大再現(xiàn)光的強(qiáng)度)，在全息圖的另一邊用白

屏可以接收到共枕實(shí)像。

【留意事項(xiàng)】

1.不能干脆用眼睛直視激光，以免造成視網(wǎng)膜永久損傷。

2.切勿用手指、手帕、毛巾或紙片擦拭各元件的光學(xué)表面，以免損壞元件。

3.曝光過程中切勿觸及全息試驗(yàn)臺(tái)，不要隨意走動(dòng)，以免引起振動(dòng)或氣流擾動(dòng)，影響全

息圖質(zhì)量。

【試驗(yàn)結(jié)果及分析】

1.全息照相是否勝利？為什么？有哪幾條勝利的閱歷？

2.分析全息照相與一般照相的異同。

【分析與思索】

為什么用全息圖的一部分也能再現(xiàn)整個(gè)物體的像？

全息照相的試驗(yàn)技術(shù)要求是什么？

為什么要求光路中的物光與參考光的光程盡量相等？

為什么個(gè)別光學(xué)元件安置不牢靠，將導(dǎo)致拍攝失?。?/p>

用兩個(gè)激光器分別作為物光源和參考光源，能否記錄全息圖，為什么？

干脆記錄干涉圖的底片在顯形后形成一張全息負(fù)片，用此負(fù)片可復(fù)制全息圖正片，試問

正片和負(fù)片的重像有何區(qū)分？重現(xiàn)像的反襯是否相反(猶如一般照相的正負(fù)片)，為H么？

若全息片不當(dāng)心打碎，用其中一個(gè)塊再現(xiàn)來視察其虛像，下面哪種說法是正確的？

()

(1)再現(xiàn)原物的一部分。

(2)完全不能再現(xiàn)虛像。

(3)能再現(xiàn)完整的虛像，和沒打碎的整塊全息照片再現(xiàn)的虛像亳無差別。

(4)能再現(xiàn)完整的虛像，但衍射效率降低