大學物理實驗報告答案大全(實驗數(shù)據(jù)及思考題答案全包括)

1、大學物理實驗報告答案大學物理實驗報告答案大學物理實驗報告答案大學物理實驗報告答案大全（實驗數(shù)據(jù)及思考題答案全包括）大全（實驗數(shù)據(jù)及思考題答案全包括）大全（實驗數(shù)據(jù)及思考題答案全包括）大全（實驗數(shù)據(jù)及思考題答案全包括）伏安法測電阻伏安法測電阻實驗?zāi)康?(1) 利用伏安法測電阻。(2) 驗證歐姆定律。(3) 學會間接測量量不確定度的計算；進一步掌握有效數(shù)字的概念。實驗方法原理根據(jù)歐姆定律，iur=，如測得 u 和 i 則可計算出 r。值得注意的是，本實驗待測電阻有兩只，一個阻值相對較大，一個較小，因此測量時必須采用安培表內(nèi)接和外接兩個方式，以減小測量誤差。實驗裝置待測電阻兩只，05ma 電流表 1

2、 只，05v 電壓表 1 只，050ma 電流表 1 只，010v 電壓表一只，滑線變阻器 1 只，df1730sb3a 穩(wěn)壓源 1 臺。實驗步驟 本實驗為簡單設(shè)計性實驗，實驗線路、數(shù)據(jù)記錄表格和具體實驗步驟應(yīng)由學生自行設(shè)計。必要時，可提示學生參照第 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)的電路圖對電阻進行測量，記錄 u 值和 i 值。對每一個電阻測量 3 次。(2) 計算各次測量結(jié)果。如多次測量值相差不大，可取其平均值作為測量結(jié)果。(3) 如果同一電阻多次測量結(jié)果相差很大，應(yīng)分析原因并重新測量。數(shù)據(jù)處理測量次數(shù)123u1/v5.46.98

3、.5i1/ma2.002.603.20r1/270026542656測量次數(shù)123u2/v2.082.222.50i2/ma38.042.047.0r2/54.752.953.2(1) 由%.max5 5 5 51 1 1 1 = = = =uu，得到,.vu151515150 0 0 01 1 1 1= = = =vu0750750750750 0 0 02 2 2 2.= = = =；(2) 由%.max5 5 5 51 1 1 1 = = = =ii，得到,.mai0750750750750 0 0 01 1 1 1= = = =mai757575750 0 0 02 2 2 2.= =

4、 = =；(3) 再由2 2 2 22 2 2 23 3 3 33 3 3 3)()(iivurur+ + + += = = =，求得1 1 1 1101010109 9 9 92 2 2 21 1 1 11 1 1 1= = = = = = = =rruu,；(4) 結(jié)果表示=) 144(,10)09. 092. 2(231rr光柵衍射光柵衍射實驗?zāi)康?1) 了解分光計的原理和構(gòu)造。(2) 學會分光計的調(diào)節(jié)和使用方法。(3) 觀測汞燈在可見光范圍內(nèi)幾條光譜線的波長實驗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) sink=dsi

5、nk=k如果人射光不是單色，則由上式可以看出，光的波長不同，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)對稱地分布著 k=1，2，3，級光譜，各級光譜線都按波長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)， 用分光計測出 k級光譜中某一明條紋的衍射角，即可算出該明條紋所對應(yīng)的單色光的波長。實驗步驟(1) 調(diào)整分光計的工作狀態(tài)，使其滿足測量條件。(2) 利用光柵衍射測量汞燈在可見光范圍內(nèi)幾條譜線的波長。 由于衍射光譜在中央明條紋兩側(cè)對稱地分布，為了提高測量的準確度，測量第k級光譜時，應(yīng)

6、測出+k級和-k級光譜線的位置，兩位置的差值之半即為實驗時k取1 。 為了減少分光計刻度盤的偏心誤差， 測量每條光譜線時， 刻度盤上的兩個游標都要讀數(shù)， 然后取其平均值(角游標的讀數(shù)方法與游標卡尺的讀數(shù)方法基本一致)。 為了使十字絲對準光譜線，可以使用望遠鏡微調(diào)螺釘12來對準。 測量時，可將望遠鏡置最右端，從-l 級到+1 級依次測量，以免漏測數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理(1) 與 公認 值比 較計算出各條譜線的相對誤差00 xe=其中0為公認值。(2) 計算出紫色譜線波長的不確定度u() =( ( ( () ) ) )(|cos|)()(sin)(ubauba+ + + += = = = + + + +

7、2 2 2 2=18018018018060606060092092092092151515156006006006001 1 1 1 .cos=0.467nm ; u =2u() =0.9 nm最后結(jié)果為:=(433.90.9) nm1.當用鈉光(波長=589.0nm)垂直入射到 1mm 內(nèi)有 500 條刻痕的平面透射光柵上時，試問最多能看到第幾級光譜?并請說明理由。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最多只能看到三級光譜

8、。2.當狹縫太寬、太窄時將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?為什么?答：狹縫太寬，則分辨本領(lǐng)將下降，如兩條黃色光譜線分不開。狹縫太窄，透光太少，光線太弱，視場太暗不利于測量。3. 為什么采用左右兩個游標讀數(shù)?左右游標在安裝位置上有何要求?答：采用左右游標讀數(shù)是為了消除偏心差，安裝時左右應(yīng)差 180。譜線游標左1級(k=-1)右1級(k=+1)nm0nme黃l(明) 左10245 621320.258577.1579.00.33右28248 24218黃2(明) 左10240 622020.158574.4577.90.45右28242 24224綠(明)左10131 632919.025543.3546.10.

9、51右28134 24330紫(明)左9735672315.092433.9435.80.44右27737 247280510152025-1001020304050光電效應(yīng)光電效應(yīng)實驗?zāi)康?1) 觀察光電效現(xiàn)象,測定光電管的伏安特性曲線和光照度與光電流關(guān)系曲線;測定截止電壓,并通過現(xiàn)象了解其物理意義。(2) 練習電路的連接方法及儀器的使用; 學習用圖像總結(jié)物理律。實驗方法原理(1) 光子打到陰極上,若電子獲得的能量大于逸出功時則會逸出，在電場力的作用下向陽極運動而形成正向電流。在沒達到飽和前，光電流與電壓成線性關(guān)系,接近飽和時呈非線性關(guān)系,飽和后電流不再增加。(2) 電光源發(fā)光后,其照度隨距

10、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) 若給光電管接反向電壓 u反，在 eu反 mvmax/ 2=eus時(vmax為具有最大速度的電子的速度) 仍會有電子移動到陽極而形成光電流， 當繼續(xù)增大電壓 u反， 由于電場力做負功使電子減速， 當使其到達陽極前速度剛好為零時 u反=us，此時所觀察到的光電流為零，由此可測得此光電管在當前光源下的截止電壓 us。實驗步驟(1) 按講義中的電路原理圖連接好實物電路圖；(2) 測光電管的伏安特性曲線： 先使正向電壓加至30伏以上，同時使光電流

11、達最大（不超量程）， 將電壓從0開始按要求依次加大做好記錄；(3) 測照度與光電流的關(guān)系： 先使光電管距光源20cm處，適當選擇光源亮度使光電流達最大(不超量程)； 逐漸遠離光源按要求做好記錄；實驗步驟(4) 測光電管的截止電壓： 將雙向開關(guān)換向； 使光電管距光源20cm處，將電壓調(diào)至“0”， 適當選擇光源亮度使光電流達最大（不超量程），記錄此時的光電流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u /v-0.6401.02.04.06.08.010.020.030.040.0i /ma02.96

12、5.6810.3416.8518.7819.9019.9219.9419.9519.97(2) 照度與光電流的關(guān)系l /cm20.025.030.035.040.050.060.070.080.01/l20.00250.00160.00110.00080.00060.00040.00030.00020.00015i /a19.9712.546.854.272.881.510.870.530.32伏安特性曲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/cm20.025.030.035.040.050.060.070.0i0/a1.961.851.060.850.640.61

13、0.580.55us/v0.640.630.650.660.620.640.650.631. 臨界截止電壓與照度有什么關(guān)系?從實驗中所得的結(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關(guān)，實驗結(jié)果與理論相符。光具有干涉、衍射的特性，說明光具有撥動性。從光電效應(yīng)現(xiàn)象上分析，光又具有粒子性，由愛因斯坦方程來描述：h=(1/2)mv2max+a。2. 可否由 us曲線求出陰極材料的逸出功?答：可以。由愛因斯坦方程 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。光的干涉光的干涉

14、牛頓環(huán)牛頓環(huán)實驗?zāi)康?1) 觀察等厚干涉現(xiàn)象及其特點。(2) 學會用干涉法測量透鏡的曲率半徑與微小厚度。實驗方法原理利用透明薄膜(空氣層)上下表面對人射光的依次反射，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到邊緣逐漸增加。當平行的單色光垂直入射時，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

15、此形成以接觸點為中心的一系列明暗交替的同心圓環(huán)牛頓環(huán)。透鏡的曲率半徑為：)(4)(422nmynmdndmr=實驗步驟(1) 轉(zhuǎn)動讀數(shù)顯微鏡的測微鼓輪，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)動讀數(shù)顯微鏡的測微鼓輪，觀察目鏡中的十字叉絲豎線與牛頓環(huán)相切的切點連線是否始終與移動方向平行)。(2) 為了避免測微鼓輪的網(wǎng)程(空轉(zhuǎn))誤差， 在整個測量過程中， 鼓輪只能向一個方向旋轉(zhuǎn)。 應(yīng)盡量使叉絲的豎線對準暗干涉條紋中央時才讀數(shù)。(3) 應(yīng)盡量使叉絲的豎線對準暗干涉條紋中央時才讀數(shù)。(4) 測量時，隔一個暗環(huán)記錄一次數(shù)據(jù)。(5) 由于計算 r 時只需要知道環(huán)數(shù)

16、差 m-n，因此以哪一個環(huán)作為第一環(huán)可以任選，但對任一暗環(huán)其直徑必須是對應(yīng)的兩切點坐標之差。數(shù)據(jù)處理環(huán)的級數(shù)m2422201 816環(huán)的位置 mm右21.39121.55221.70821.86222.041左28.44928.32028.16327.97027.811環(huán)的直徑 mmdm7.0586.7686.4556.1085.770環(huán)的級數(shù)n14121086環(huán)的位置 mm右22.23722.43522.66222.88123.162左27.63227.45127.25426.96526.723環(huán)的直徑mmdn5.3955.0164.5924.0843.56120.70920.64620.5

17、8120.62920.61220.635875.40.120.6222)()()()(+=nmnunmmuyyurruc=82109 . 8635.2012. 0+=0.6rrurrucc)()(=5.25mm；u = 2)(ruc= 11 mm)(urr=(87511)mm1. 透射光牛頓環(huán)是如何形成的?如何觀察?畫出光路示意圖。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)實驗中，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。試問這時的牛頓環(huán)(暗)將局部內(nèi)凹還是局部外凸?為什么?答：將局部外凸，因

18、為同一條紋對應(yīng)的薄膜厚度相同。3. 用白光照射時能否看到牛頓環(huán)和劈 尖干涉條紋?此時的條紋有何特征?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。雙棱鏡干涉雙棱鏡干涉實驗?zāi)康?1) 觀察雙棱鏡干涉現(xiàn)象,測量鈉光的波長。(2) 學習和鞏固光路的同軸調(diào)整。實驗方法原理雙棱鏡干涉實驗與雙縫實驗、雙面鏡實驗等一樣，都為光的波動學說的建立起過決定性作用，同時也是測量光波波長的一種簡單的實驗方法。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，相當于從兩個虛光源 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)放置的測微目鏡中可以觀察到

19、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ddx=，即可有xdd=其中 d 為兩個虛光源的距離，用共軛法來測，即21ddd=；d 為虛光源到接收屏之間的距離，在該實驗中我們測的是狹縫到測微目鏡的距離；x很小，由測微目鏡測量。實驗步驟(1) 儀器調(diào)節(jié) 粗調(diào)將縫的位置放好，調(diào)至堅直，根據(jù)縫的位置來調(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。 細調(diào)根據(jù)透鏡成像規(guī)律用共軛法進行調(diào)節(jié)。使得狹縫到測微目鏡的距離大于透鏡的四倍焦距，這樣通過移動透鏡能夠在測微目鏡處找到兩次成像。首先將雙棱鏡拿掉，此時狹縫為物，將放大像縮小像中心調(diào)至等高，然后使測微目鏡能夠接收到兩次成像，最后放入雙

20、棱鏡，調(diào)雙棱鏡的左右位置，使得兩虛光源成像亮度相同，則細調(diào)完成。各元件中心基本達到同軸。(2) 觀察調(diào)節(jié)干涉條紋調(diào)出清晰的干涉條紋。視場不可太亮，縫不可太寬，同時雙棱鏡棱脊與狹縫應(yīng)嚴格平行。取下透鏡，為方便調(diào)節(jié)可先將測微目鏡移至近處，待調(diào)出清晰的干涉條紋后再將測微目鏡移到滿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) 測量 測量條紋間距x 用共軛法測量兩虛光源 s1和 s2的距離 d 測量狹縫到測微目鏡叉絲的距離 d數(shù)據(jù)處理測x數(shù)據(jù)記錄mm次數(shù)條紋位置被測條紋數(shù)|a-a|x起始位置 a終了位置 a18.0953.575104.5200.452023.5548

21、.035104.4810.448138.0303.573104.4570.445743.5508.100104.5500.455058.1843.680104.5040.450463.5938.080104.4870.4487=x0.44998mm測 d 數(shù)據(jù)記錄mm次數(shù)放大像間距 d1縮小像間距 d2a1a1|a1-a1|a2a2|a2-a2|17.5605.7741.7867.3576.9650.41025.7717.5611.7906.9337.3600.42837.5385.7661.7727.3816.9680.41345.7557.5491.7946.9107.3300.42057

22、.5205.7531.7677.3556.9400.41565.7357.5151.7806.9517.3600.409=1d1.7915mm；=2d0.4158mm測 d 數(shù)據(jù)記錄mm狹縫位置 b測微目鏡差絲位置 bd=|b-b|1660659(1)x的不確定度()=xua0.001329mm；()=3儀xub0.005770mm；()=+=)()(22xuxuxuba0.005921mm。(2) 求 d1與 d2的不確定度( )=1dua0.004288mm；()=2dua0.002915mm；( )=1dub0.007mm；()=2dub0.005mm；( )=3儀dub0.005770

23、mm；( )( )=+=dudududubba)()(121210.01003mm；()( )=+=dudududubba)()(222220.00817mm。(3) 求 d 的不確定度( )=du1mm。(4) 波長的合成相對不確定度()( )( )422210128. 4)(=+=ddudduxxuucmm；其中( )( )()5222211210374. 14141=+=ddudduddumm。(5) 測量結(jié)果1由xdd=求得-4105.87731=mm。2( )710427. 2=cumm；包含因子 k = 2 時，的擴展不確定度( )cuu2=結(jié)果表達式為410)005. 0877.

24、 5(=+=umm。1.測量前儀器調(diào)節(jié)應(yīng)達到什么要求?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微目鏡共軸，并適當調(diào)節(jié)狹逢的寬度。2. 本實驗如何測得兩虛光源的距離 d?還有其他辦法嗎?答：d=(d1*d2)1/2或利用波長已知的激光作光源，則 d=(d/x)3. 狹縫與測微目鏡的距離及與雙棱鏡的距離改變時，條紋的間距和數(shù)量有何變化?答：狹縫和測微目鏡的距離越近，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)畫出相距為 d 虛光源的 s1和 s2所成的像 d1和d2的光路圖。測薄透鏡的焦距測薄透鏡的焦距實驗?zāi)康?1) 掌握測薄透

25、鏡焦距的幾種方法；(2) 掌握簡單光路的分析和調(diào)整的方法；(3) 了解透鏡成像原理，掌握透鏡成像規(guī)律；(4) 進一步學習不確定度的計算方法。實驗方法原理(1) 自準法當光(物)點在凸透鏡的焦平面上時，光點發(fā)出的光線經(jīng)過透鏡變成平行光束，再經(jīng)過在透鏡另一側(cè)的平面鏡反射后又匯聚在原焦平面上且與發(fā)光點(物點)對稱。(2) 物距像距法測出物距(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,移動透鏡，移動的距離為(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 u+v

26、=l ，所以f =(l2-e2)/4l 。(4) 凹透鏡焦距的測量利用光路可逆原理，將凸透鏡所成的實像作為凹透鏡的物，即可測出凹透鏡成實像的物距和像距，代入公式1/u +1/v=1/f 可求出焦距 f。實驗步驟本實驗為簡單設(shè)計性實驗，具體實驗步驟由學生自行確定，必要時課建議學生按照實驗原理及方法中的順序作試 驗。要求學生自行設(shè)計的能直接反映出測量結(jié)果的數(shù)據(jù)記錄表格。數(shù)據(jù)處理(1) 自準法，物距像距法，則凹透鏡焦距三個試驗將所測數(shù)據(jù)及計算結(jié)果填寫在自行設(shè)計的表格中。(2) 對共軛法的測量數(shù)據(jù)及處理實例測量數(shù)據(jù)記錄表o1o2e=o2-o1f=(l2-e2)/4lfo1 左o1 右o1o2 左o2

27、右o252.4352.9052.6798.0099.0098.5045.8319.8219.6953.5052.7053.1097.9899.2098.5945.4919.9251.6752.8952.2899.0099.5099.2546.9719.5252.7052.9052.8098.8099.2199.0146.2119.6451.3052.8052.0598.6098.9098.7546.7019.5952.3452.8052.5798.3499.1098.7246.1519.70 不確定度的計算過程:ua(e)=()()=166612eei0.047 cm( ( ( ( ) ) )

28、 )eub= 0.30 cmu(e)=( ( ( ( ) ) ) )( ( ( ( ) ) ) )eueuba2 2 2 22 2 2 2+ + + += 0.31 cmu(l)= 0.30 cm所以( ( ( ( ) ) ) )( ( ( () ) ) )( ( ( ( ) ) ) )( ( ( ( ) ) ) )2 2 2 2- - - -2 2 2 22 2 2 22 2 2 22 2 2 22 2 2 22 2 2 22 2 2 22 2 2 22 2 2 22 2 2 2101010100.3680.3680.3680.3682 2 2 2 = = = = + + + + + + +

29、 += = = =euelelulelelffuu( f )=0.36810-219.683cm=0.072cmu =2u( f )=0.145cm=0.1cm 最后表達式:f = (19.70.1) cm1. 你認為三種測量凸透鏡焦距的方法，哪種最好?為什么?答：共軛法最好，因為這個方法把焦距的測量歸結(jié)為對可以精確測定的量 l 和 e 的測量，避免了在測量 u 和 v 時，由于估計透鏡光心位置不準確所帶來的誤差。2. 由lelf422=推導(dǎo)出共軛法測 f 的標準相對合成不確定度傳遞公式。根據(jù)實際結(jié)果，試說明 ub(l)、ub(e)、ua(e)哪個量對最后結(jié)果影響最大?為什么?由此你可否得到一

30、些對實驗具有指導(dǎo)性意義的結(jié)論?答：ua(l)對最后結(jié)果影響最大，因為 l 為單次測量量。對 o1、o2的測量時，要采用左右逼近法讀數(shù)。3. 測量凹透鏡焦距 f 和實驗室給出的 f0，比較后計算出的 e 值（相對誤差）一般比較大，試分析 e 大的原因?答：e 較大的原因可能是因為放入凹透鏡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)致很難測出清晰成像的位置。4. 在測量凸透鏡的焦距時，可以利用測得的多組 u、v 值，然后以 u+v 作縱軸，以 uv 作橫軸，畫出實驗曲線。根據(jù)式(3-15-1)事先推斷一下實驗曲線將屬于什么類型，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

31、線的斜率求出 f，f=1/k，因為 1/f=1/u+1/v，即uuf+=，故可有 f=1/k。5. 測量凸透鏡的焦距時，可以測得多組 u、v 值，以 v/u(即像的放大率)作縱軸，以 v 作橫軸，畫出實驗曲線。試問這條實驗曲線具有什么形狀?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。激光全息照相激光全息照相實驗?zāi)康?1) 了解全息照相的原理及特點。(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。(3) 掌握反射全息的照相方法，學會制作物體的白光再現(xiàn)反射全息圖。(4) 進一步熟悉光路的調(diào)整方法，學習暗室技術(shù)。實驗方法原理(1) 概述全息照相是利用光涉

32、的干涉和衍射原理，將物光波以干涉條紋的形式記錄下來，然后在一定條件下，利用衍射再現(xiàn)原物體的立體圖像。可見，全息照相必須分兩步進行：物體全息圖的記錄過程；立體物像的再現(xiàn)過程。(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，而普通照相只能記錄物光波的強度。全息照片上每一部分都包含了被攝物體上每一點的光波信息，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，在不同的衍射方向上能夠互不干擾地觀察到每個物體的立體圖像。(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。 本實驗將用激光

33、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)。實驗步驟首先要熟悉本實驗所用儀器和光學元件。打開激光器電源，點亮 he-ne 激光器，調(diào)整其工作電流，使其輸出最強的激光，然后按下述內(nèi)容和步驟開始進行實驗。(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，整個光路大概占實驗臺面的三分之二左右。各光束都應(yīng)與臺面平行，通過調(diào)平面鏡的俯仰角來調(diào)節(jié)。且光點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始算起,沿著光束前進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比為3:18:1（通過調(diào)整擴束鏡的位置來

34、實現(xiàn)） 。曝光時間為 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，先不放入擴束鏡 l，各光事與臺面平行。 調(diào)整硬幣，使之與干板（屏）平行，使激光束照在硬幣的中心。 放入擴束鏡，使光均勻照射且光強適中，確定曝光時間為 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，定影后可打開白熾燈，用水沖洗干板 510min，再用吹風機吹干（吹時不可太近且不可正對著吹，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

35、全息圖的觀察。數(shù)據(jù)處理本實驗無數(shù)據(jù)處理內(nèi)容1. 全息照像有哪些重要特點?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（同時包括振幅和位相）以干涉條紋的形式記錄下來，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行：（1）物體全息圖的記錄過程；（2）立體物像的再現(xiàn)過程。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，而普通照相只能記錄物光波的強度（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的光波信息，所以，它具有可分割性，即全

36、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，在不同的衍射方向上能夠互不干擾地觀察到每個物體的立體圖象。hhe-nel.ksl1l2om1m2l.khohe-nelm3. 為什么安裝底片后要靜止一段時間，才能進行曝光?答：為了減少震動，提高拍攝質(zhì)量，減震是全息照相的一項重要措施，要保證照相質(zhì)量，光路中各元器件的相對位移量要限制在ex，測試過程中rc調(diào)好后不再變動，rx是個準確度很高的電阻箱。r是一根均勻的電阻絲。l1、l2分別為kx斷開和接通時電位差計處于補償狀態(tài)時電阻絲的長度。試證明電池ex的內(nèi)阻xrlllr2 2 2

37、22 2 2 21 1 1 1 = = = =（rx為已知）。1.按圖 3-10-4 聯(lián)好電路做實驗時，有時不管如何調(diào)動 a 頭和 b 頭，檢流計 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：測量回路斷路?？偛恢噶愕脑颍?e 和 ex極性不對頂； 工作回路斷路； rab上的全部電壓降小于 es，ex二者中小的一個。l1l2grxeexkksrcr圖 3-10-6思考題 2 附圖思考題圖 3-10-6思考題 2 附圖2. 用電位差計可以測定電池的內(nèi)阻，其電路如圖 3-10-6 所示，假定工作電池 eex，測試過程中 rc 調(diào)好后不再變動，rx 是個準確度很高的電

38、阻箱。r 是一根均勻的電阻絲。l1、l2分別為 kx 斷開和接通時電位差計處于補償狀態(tài)時電阻絲的長度。試證明電池 ex 的內(nèi)阻 r=(l1-l2)/l2rx(rx為已知)。證 明：設(shè) a 為 r 上 單 位長度 的電 位 差， vx為 k2的端 電壓， 則有：ex=al1(1)vx=al2(2) 而代入（2）式得:rx / ( r + rx )ex =al2(3)(1)式除(3)式，整理后得： r =(l1- l2) / l2 rx4. 如圖 3-10-4 所示的電位差計，由 a 到 b 是 11m 長的電阻絲，若設(shè) a=0.1v/m，11m 長的電壓降是 1.1v，用它測僅幾毫伏的溫差電動勢

39、，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 長的電阻絲 ab 上串接了兩個較大的電阻 r1和 r2。 若 ab 的總電阻已知為 r, 且 r1、 r2、 r 上的總電壓為 1.1v， 并設(shè)計 ab(11m)電阻絲上的 a=0.1mv/m，試問 r1+r2的電阻值應(yīng)取多少? 若標準電池 e0的電動勢為 1.0186v，則 r1可取的最大值和最小值分別為多少(用線電阻 r表示)?答： 由于電位差計單位長度電阻線的電位差為 a，則電阻線 ab 上的電位差 vab=11a1.1mv，而回路電流應(yīng)為i =vab/r。另一方面，由于 i(r1+r2+r)=1.

40、1v，所以 (vab/r)(r1+r2+r)= 1.1v, 即 vab (r1+r2)/r +1= 1.1v。所以 r1+r2=(1.1/vab)-1r=(1.1/0.0011-1)r999r 。當 r2i = e0時， r1為最小， 即 r1= r1min， 此時有 r1i + e0+ ir = 1.1。 由于 i =vab/r =0.0011/r， 所以 r1min=(1.1-e0-ir)/i=73r。當 r2i+ir =e0則 r1為最大，即 r1= r1max，此時有 r1i + e0= 1.1。所以 r1max=(1.1-e0)/i=74r電熱法測熱功當量實驗?zāi)康?1) 學習用電熱法

41、測熱功當量，即q與w的比值。(2) 了解熱學實驗的特殊條件和基本方法。(3) 學會用修正中溫的方法作散熱修正。實驗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vita=，由電流的熱效應(yīng)，這些功將轉(zhuǎn)化為參與熱交換的工作物質(zhì)的溫升，則)()46. 0(0221100ttvmcmcmcqf+=，如沒有熱量散失到環(huán)境中去，必有熱功當量 j 為qaj=終溫修正是將散失到環(huán)境中的熱量的溫度的形式補償回來，依據(jù)牛頓冷卻公式。即),(=tkdtdt而=01ttlntkf，采用逆推的方法可以求到溫度虧損1521dtdtdtt+=(計算機中有現(xiàn)成計算程序引資利用)實驗步驟(1) 先將溫度傳感器探頭

42、懸在空氣中，直接讀室溫下的電阻值。(2) 用天平分別稱量量熱器內(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，立即開始攪拌，當溫度高于室溫后，聽到報時器響聲，即記錄起始電阻值r0，然后每隔1分鐘記一次電阻值，共記16次，然后斷開電源。(5) 切斷電源后，待溫度不再升高后，開始記錄降溫的初始阻值 r0，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=1.30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/g142.4523.853.0023.000.30

43、0降 溫 時間15min室溫阻值1.0905k升溫阻阻/kr0r1r2r3r4r5r6r7r81.10311.10491.10641.10801.10951.11111.11261.11421.1157r9r10r11r12r13r14r151.11721.11871.12021.12171.12321.12471.1262降溫阻值/kr0r1r2r3r4r5r6r7r81.12611.12581.12561.12531.12511.12491.12471.12451.1243r9r10r11r12r13r14r151.12401.12381.12361.12341.12321.12301.1

44、228計算值k0.0061 /mint-1.2039 cw/jq/caljje修正前4410.00895.8354.92280.735817.5734%修正后4410.001077.454.09300.09402.2450%1. 該實驗所必須的實驗條件與采用的實驗基本方法各是什么?系統(tǒng)誤差的來源可能有哪些?答：實驗條件是系統(tǒng)與外界沒有較大的熱交換，并且系統(tǒng)（即水）應(yīng)盡可能處于準靜態(tài)變化過程。實驗方法是電熱法。系統(tǒng)誤差的最主要來源是系統(tǒng)的熱量散失，而終溫修正往往不能完全彌補熱量散失對測量的影響。其他來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

45、誤差。溫度， 質(zhì)量及電功率等物理量的測量誤差。2. 試定性說明實驗中發(fā)生以下情況時，實驗結(jié)果是偏大還是偏小?(1) 攪拌時水被濺出； 答：實驗結(jié)果將會偏小。 水被濺出，即水的質(zhì)量減少，在計算熱功當量時，還以稱橫水的質(zhì)量計算，即認為水的質(zhì)量不變，但是由于水的質(zhì)量減少，對水加熱時，以同樣的電功加熱，系統(tǒng)上升的溫度要比水沒有上升時的溫度要高，即水沒濺出在同樣電功加熱時，應(yīng)上升 t 度，而水濺出后上升的溫度應(yīng)是 t+t 度。用 j = a / q，有 q =（cimit），j = a / （t+t）/ mc，分母變大 j 變小。(2) 攪拌不均勻 ； 答：j 偏大、偏小由溫度計插入的位置與電阻絲之間的

46、距離而定。離電阻絲較遠時，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，溫度計示值應(yīng)為 t-t，用 j=a/計算，分母變小，則 j 變大；離電阻絲較近時，溫度計示值應(yīng)為 t+t，分母變大，因而 j 變小。(3) 室溫測得偏高或偏低。 答：設(shè)0為室溫，若測得值偏高時，測量得到的溫度值為0+；偏低時，測量溫度值為0-，在計算溫度虧損時，dti=k(ti-)，k 是與是室溫無關(guān)的量(k 與室溫有關(guān))，只與降溫初溫和降溫終溫以及降溫時間有關(guān)，測得室溫偏高時，dti=kti- (0+)，每秒內(nèi)的溫度虧損 dti小于實際值，t 秒末的溫度虧損ti=kti- (0+)。此值小于實際值，由于散熱造成

47、的溫度虧損ti=tf+ tf，修正后的溫度 tf為：tf= tf-ti，ti為負值，當測量值低于實際室溫時，ti的絕對值變小：tf=tf+ti，即 tf變小，t 變小（其中ttf- tf 初，tf 初：升溫初始值），=tmcaqajii,j 變大，反之 j 變小。電表的改裝和校正電表的改裝和校正實驗?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) 了解歐姆表的測量原理和刻度方法。(3) 學會繪制校準曲線的方法并對改裝表進行校對。實驗方法原理設(shè)微安表頭滿量程是 ig,內(nèi)阻為 rg.(1) 將表頭并聯(lián)一個分流阻值 rs改成量成為 i 的電流表，如圖（a)示，則有（i-ig

48、）rs=igrg，即 rs=rg/(n-1)(n = i/ig)(2) 將微安表頭串聯(lián)一個分壓電阻 rh改成量程為 ud電壓表，如圖（b)示，則有 ig(rg+rh)=u 即 rh=u/igr實驗步驟(1) 改裝量程為5 a電流表 計算分流阻值rs的理論值，負載電阻rl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、標準表量程的選取、滑線變阻器初值的設(shè)定、各阻值的取值）。 校準電表：首先進行滿量程校正，然后進行逐點校正（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進行）數(shù)據(jù)處理改裝表示值 i/ma 0.001.002

49、.003.004.005.00標準表示值i0/ma減小時1.031.993.023.985.00增加時1.012.013.003.995.00平均1.022.003.013.995.00差值i0-i /ma0.020.000.01-0.010.00改裝表示值u /v0.001.002.003.004.005.00標準表示值u0/v減小時1.021.983.014.025.00增加時1.011.993.024.015.00平均1.021.993.024.015.00差值u0-u/v0.02-0.010.020.010.001. 校正電流表時，如果發(fā)現(xiàn)改裝的毫安表讀數(shù)總是高于標準表的讀數(shù)，分流電阻

50、應(yīng)調(diào)大還是調(diào)小?為什么? 答：應(yīng)調(diào)小。讓電路中標準表讀數(shù)不變，即保持回路電流不變，分流電阻值減小后將會分得更多的電流，從而使流過被改裝表表頭的電流減小，改裝表的讀數(shù)也減小。2. 校正電壓表時， 如果發(fā)現(xiàn)改裝的電壓表讀數(shù)總是低于標準表的讀數(shù)， 分壓電阻應(yīng)調(diào)大還是調(diào)小?為什么? 答： 應(yīng)調(diào)小。讓電路中標準表讀數(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. 試證明用歐姆表測電阻時，如果表頭指針正好指在表盤標度尺的中心，則這時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)表頭指針滿刻度電流為 ig、表頭指針指表盤中心時電路中電流

51、為 i，根據(jù)題意gii21=，當表內(nèi)阻為 rg、待測電阻為 rx時，gxgirrvi21=+=；根據(jù)歐姆表工作原理，當待測電阻 rx0 時，ggrvi=。即gxgrvrrv21=+，因而可得 rxrg。所以，歐姆表顯示測xr讀數(shù)即為該歐姆表的內(nèi)阻。思考題(1) 應(yīng)調(diào)小。因為表頭過載，所以需要再分掉一部分多余的電流。(2) 應(yīng)調(diào)小。因為串聯(lián)電路中電壓的分配和阻值成正比。(3) 證明 因為 igu/(rg+r) 而iu/(rg+r+rx)所以 當2iig時 即2u/(rg+r+rx)u/(rg+r)所以rxrg+r 證畢(4) 由誤差量程級別，設(shè)改裝表的級別為a, 則5a%=imax+ 50.5%

52、a = 0.9 ，故該裝電流表的級別為 1.0 級示波器的原理和使用實驗?zāi)康?1) 了解示波器的主要結(jié)構(gòu)和顯示波形的基本原理；(2) 掌握模擬示波器和函數(shù)信號發(fā)生器的使用方法；(3) 觀察正弦、矩形、三角波等信號發(fā)生器的使用方法；(4) 通過示波器觀察李薩如圖形，學會一種測量正弦振動頻率的方法，并加深對互相垂直振動合成理論的理解。實驗方法原理(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、掃描信號放大器、觸發(fā)同步等幾個基本部分組成。(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

53、在水平偏轉(zhuǎn)板上加一掃描電壓，使電子束所產(chǎn)生的亮點沿水平方向拉開。(3) 掃描同步當掃描電壓的周期 tx是被觀察周期信號的整數(shù)倍時， 掃描的后一個周期掃繪的波形與前一個周期完全一樣， 熒光屏上得到清晰而穩(wěn)定的波形，這叫做信號與掃描電壓同步。(4) 多蹤顯示根據(jù)開關(guān)信號的轉(zhuǎn)換頻率不同，有兩種不同的時間分割方式，即“交替”和“斷續(xù)”方式。(5) 觀察李薩如圖形并測頻率xyyxffnynx= = = =數(shù)方向切線對圖形的切點數(shù)方向切線對圖形的切點實驗步驟(1) 熟悉示波器各控制開關(guān)的作用，進行使用前的檢查和校準。(2) 將信號發(fā)生器的輸出信號連接到示波器的 ch1 或 ch2，觀察信號波形。(3) 用

54、示波器測量信號的周期 t、頻率 f、幅值 u、峰峰值 up-p、有效值 urms,頻率和幅值任選。(4) 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兩信號的相位差 多波形顯示法觀測相位差。 李薩如圖形判別法觀測相位差。數(shù)據(jù)處理(1) 測量正弦信號峰峰值 up-p，周期 t示波器測量值信號發(fā)生器顯示值h=4.0divv0/div=0.5v/divup-p=2.0vu顯= 2.0vl=5.0divt0/div=20us/divt =0.10mst顯= 0.10ms0 0 0 0p p p pp p p pu u u up p p pp p p p= = = = = =

55、 = = 顯顯uuue0 0 0 00 0 0 00 0 0 0= = = = = = = =tttet(2) 測量直流信號的幅度h = 5.8v0div=0.5v/divu 2.9vu顯3.0v(3) 測量相移x1/divx/div = = = =3603603603601 1 1 1xx5.325.076.321. 模擬示波器為何能顯示高速變化的電信號軌跡？答：在模擬示波器垂直偏轉(zhuǎn)板上加的是被觀測信號電壓，而在水平偏轉(zhuǎn)板上加的是鋸齒波（時間線性變化）信號電壓，234745432420頻率相同位相不同時的李薩如圖形所以示波器的示波管的橫軸相當于直角坐標的時間軸，經(jīng)過一個鋸齒波信號周期，電子束

56、便在示波管的熒光屏上描繪出被觀測信號的波形的一段軌跡。當鋸齒波信號的周期大于或等于周期性觀測信號的周期且與其相位鎖定時（同步） ，電子束便在示波管的熒光屏上描繪出被觀測信號的波形的同一段軌跡，由于人眼的視覺暫留和熒光屏的余輝，便可以觀測到信號的波形。2. 在本實驗中，觀察李薩如圖形時，為什么得不到長時間穩(wěn)定的圖形？答：因為 ch1 與 ch2 輸入的是兩個完全不相關(guān)的信號，它們的位相差難以保持恒定，所以得不到長時間的穩(wěn)定波形。3. 假定在示波器的 y 軸輸入一個正弦信號，所用的水平掃描頻率為 120hz，在熒光屏上出現(xiàn)三個穩(wěn)定完整的正弦波形，那么輸入信號的頻率是什么？這是否是測量信號頻率的好方

57、法？為何？答：輸入信號的頻率是 360hz。這種方法不是測量信號頻率的好方法，因為用此方法測量的頻率精確度低。4. 示波器的掃描頻率遠大于或遠小于輸入正弦信號的頻率時，屏上的圖形是什么情況？答：掃描頻率遠小于輸入正弦信號頻率時，出現(xiàn)圖形是密集正弦波；掃描頻率遠大于輸入正弦信號頻率時，一個周期的信號波形將會被分解成數(shù)段，顯示的圖形將會變成網(wǎng)狀交叉線。超聲波聲速的測量超聲波聲速的測量實驗?zāi)康?1) 進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，加深對駐波及振動合成等理論知識的理解。(3) 學習幾種測定聲波傳播速度的原理和方法。(4) 通過時差法對聲波傳播速度的測量，了解聲納技術(shù)的

58、原理及其重要的實用意義。實驗方法原理聲波是一種彈性媒質(zhì)中傳播的縱波，波長、強度、傳播速度等是聲波的重要參數(shù)，超聲波是頻率大于 20 kh 的機械波，本實驗利用聲速與振動頻率 f 和波長之間的關(guān)系 v = f 來測量超聲波在空氣中的傳播速度。sv5 型聲速測量組合實驗儀（含專用信號源） ，可以做時差法測定超聲波傳播速度的實驗；配以示波器可完成利用共振干涉法，雙蹤比較法和相應(yīng)比較法測量聲速的任務(wù)。本聲速測量儀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，測量聲速的四種實驗方法如下： （由于聲波頻率可通過聲源的振動頻率得出，所以測量聲波波長是本實驗主要任務(wù)。 ）（1）李薩如圖形相位

59、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，當形狀為傾斜方向相同的直線兩次出現(xiàn)時，變化 2，對應(yīng)接受器變化一個波長。（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)信號和接收信號，同時沿傳播方向移動接受器位置，尋找兩個波形相同的狀態(tài)可測出波長。（4）時差法測出脈沖聲速傳播距離 x 和所經(jīng)歷時間 t, 便可求得聲速。實驗步驟(1) 李薩如圖形相位比較法轉(zhuǎn)動聲速測量組合實驗儀的距離調(diào)節(jié)鼓輪，觀察波形當出現(xiàn)兩次傾斜方向相同的傾斜直線時，記錄

60、這兩次換能器的位置，兩次位置之差為波長。(2) 共振法移動聲速測量儀手輪會發(fā)現(xiàn)信號振幅發(fā)生變化， 信號變化相鄰兩次極大值或極小值所對應(yīng)的接受器移動的距離即是/2，移動手輪，觀察波形變化，在不同位置測 6 次，每次測 3 個波長的間隔。(3) 比較法使雙通道兩路信號雙蹤顯示幅度一樣，移動手法會發(fā)現(xiàn)其中一路在移動，當移動信號兩次與固定信號重合時所對應(yīng)的接收器移動的距離是，移動手輪，觀察波形變化，多記錄幾次兩路信號重合時的位置，利用逐差法求波長。(4) 時差法轉(zhuǎn)動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)ix和it,根據(jù)公式獲得一系列 vi后， 可以利用逐差法求得聲速 v 的平均值