大学物理实验讲义实验示波器原理和使用资料讲解

大学物理实验讲义实验示波器原理和使用

实验5 示波器原理和使用

示波器是利用示波管内电子射线的偏转，在荧光屏上显示出电信号波形的仪器。用它能直接观察电信号的波形，也能测定电信号的幅度、周期、频率和相位，凡能转化为电压信号的其它电学量（电流、电功率、阻抗等）和非电学量（温度、位移、速度、压力、声强、光强、磁场等），其随时间的变化都能用示波器来观测。由于电子射线的惯性小，示波器扫描发生器的频率较高（可达几百兆赫），Y轴和X轴放大器的增益很大，输入阻抗高，所以示波器特别适合于观测瞬时变化的过程，并可测量微伏级的电压，而对被测试系统的影响很小。因此示波器是一种应用广泛的综合性电信号测试仪器。

示波器按用途和特点可以分为：

通用示波器。它是根据波形显示基本原理而构成的示波器。

取样示波器，它是先将高频信号取样，变为波形与原始信号相似的低频信号，再应用基本原理显示波形的示波器。与通用示波器相比，取样示波器具有频带极宽的优点。

记忆与存储示波器。这两种示波器均有存储信号的功能，前者是采用记忆示波管，后者是采用数字存储器来存储信息。

专用示波器。为满足特殊需要而设计的示波器，如电视示波器、高压示波器等。

智能示波器。这种示波器内采用了微处理器，具有自动操作、数字化处理、存储及显示等功能。它是当前发展起来的新型示波器。也是示波器发展的方向。

本实验以SS—7802型通用示波器为例，说明示波器的原理和使用方法，并介绍GFG—8016G型数字式函数信号发生器的使用方法。

【实验目的】

1．了解示波器显示图象的原理。

2．较熟练地掌握示波器的调整和使用方法。

3．掌握函数信号发生器的使用方法。

4．学习用示波器观察电信号的波形，测量电信号的电压幅度和频率。

【仪器用具】

SS—7802型示波器（或DS-5000型存储示波器）、GFG—8016G型数字式函数信号发生器(或SPF05A型数字合成函数信号发生器)。

【实验原理】

1.示波器的基本结构和工作原理

示波器内部结构复杂，型号很多，但从功能上看，大致可分为示波管、电压放大装置（包括Y轴放大和X轴放大两部分）、扫描与整步装置和电源四个部分。如图5-1所示。

（1）示波管：它包括电子枪、偏转板和荧光屏三部分。

图5-1 示波器结构方框图

示波管是示波器的核心，它的构造如图5-2所示，左端为一电子枪，电子枪又包括旁热式阴极、加热阴极的灯丝、控制栅极和第一、第二阳极等，阴极经灯丝加热后发出一束电子，电子被第一和第二阳极电场加速及聚焦后，形成一束很细的高速电子流打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物

图5-2 示波管的构造

发光形成一亮点。调节第一阳极电压（即调“聚焦”旋钮）和调节第二阳极电压 ( 即调“辅助聚焦”旋钮）可达到聚焦的目的，使荧光屏上出现清晰的图象。

在电子枪和荧光屏之间装有两对相互垂直的平行板，称为偏转板。如果板上加有电压，则电子束经过偏转板时受正电极吸引，受负电极排斥，从而使电子束在荧光屏上的亮点位置也跟着改变，所以偏转板是用来控制亮点位置的。两对偏转板中，横方向的一对称为X 轴偏转板（或叫水平偏转板），纵方向的一对称为Y 轴偏转板（或叫垂直偏转板）。在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比，调节“X 轴移位”和“Y 轴移位”旋钮可以改变亮点的位置。

由于控制栅极的电位低于阴极，调节栅极电位可控制穿过栅极的电子数，即控制了电子流的强度。荧光屏上亮点的亮度决定于射到屏上电子的数目和能量（由加速阳极的电压决定），从而调节栅极电位（即调“辉度”旋钮）可以改变亮点的亮度。

（2）电压放大装置（包括Y 轴放大和X 轴放大两部分）

示波器的输入分为Y 轴、X 轴两个通道，输入信号电压经输入端的衰减器衰减后，送到电压放大器放大。放大后的信号电压最终加到示波器的Y 轴偏转板或X 轴偏转板上，亮点随信号电压的变化沿左右或上下作直线运动，形成一条水平或垂直亮线。调节“Y 轴增益”或“X 轴增益”旋钮，可以控制输入信号的放大幅度（注意只是将显示比例放大或缩小，而不能改变信号电压本身的幅值大小）。在示波器的Y 轴和X 轴输入端还设置有衰减器，如果信号电压过大，可利用Y 轴（或X 轴）衰减器使信号电压变小，以适应电压放大器的要求。这些都是通过“V/cm ”偏转灵敏度选择开关实现。

（3）扫描与整步装置

这是示波器的关键部分。它主要由锯齿波电压发生器（即扫描电压发生器）构成。 图5-3 锯齿波波形图

如果在X 轴偏转板上加上锯齿形电压，如图5-3（a ）所示，锯齿形电压的特点是：电压从负开始（0t t =）随时间成正比地增加到正（10t t t <<），然后又突然返回负（1t t =）。再从此开始与时间成正比地增加（21t t t <<）……,如此重复，这时，荧光屏上的亮点从左（0t t =）匀速地向右运动（10t t t <<），到右端后马上回到左端（1t t =），然后再从左端匀速地向右运动（21t t t <<）……, 不断重复前述过程。亮点只在水平方向运动，我们在荧光屏上看到的便是一条水平线，如图5-3（b ）所示。

如果在Y 轴偏转板上加上正弦电压，如图5-4（a ）所示，而X 轴偏转板上不加任何电压，则亮点的运动是在纵方向作正弦式振荡，在横方向不动，我们看到的是一条垂直的亮线，如图5-4（b ）所示。

图5-4 正弦波波形图

如果在Y 轴偏转板上加上正弦电压，在X 轴偏转板上加上锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，我们看到的将是亮点的合成位移，即正弦图形。用示波器观察波形的原理可用图5-5来说明。简谐振动可用一个作匀速圆周运动的质点在某方向上的投影来代表，这个圆称为简谐振动的参考圆。在Y 轴偏转板上加上正弦电压时，可以用参考点在垂直方向投影的运动来代表。我们假定信号电压与扫描电压的周期相同，起始点也相同，都是从零开始的，我们把这两个电压的周期分成八等份，分别用1，2，3……，8表示。从图5-5看到，当时间从0到1时，X 轴偏转板上的锯齿形电压使亮点从原点0向右移，而Y 轴偏转板上的交流电压正好是正半周，它要亮点向上移，合成的结果电子束就打在荧光屏的“1”位置上。当时间到达2时，亮点就打在“2”位置上……，因为两对偏转板上所加的电压是连续不断的，所以亮点的移动也是连续不断的，结果绘出如图5-5中从“0”到“8”的一条正弦曲线。当锯齿形电压从最大突然跳回零时，亮点立即从“8” 突然跳回到“0”，这时Y 轴偏转板上的交流电压也正好回到第二个周期的零点上，因此在第二个周期中画出的曲线正好和第一个周期的完全重合。这样不断重复，所以我们可以在荧光屏上看见一条稳定的正弦曲线。

图5-5 示波器显示波形原理图

上面讨论的是在扫描电压的周期X T 与信号电压的周期Y T 相等时，荧光屏上可以稳定的显示出一个波长的信号波形。如果扫描电压的周期X T 是信号电压的周期Y T 的两倍（即Y X T T 2=），则在荧光屏上可以看到两个波长的信号波形，同理，若Y X nT T =，则荧光屏上将显示出n 个波长的信号波形。即

Y X nT T = =n 1，2，3，…… (5-1) 由于周期和频率具有互为倒数的关系，因此上式也可以表示为

X Y nf f = =n 1，2，3，…… (5-2) （5-2）式中，Y f 为加在Y 轴偏转板上的信号电压的频率，X f 为加在X 轴偏转板上的扫描电压的频率。

如上所述，为了在荧光屏上观察到稳定的波形，必须使扫描电压的周期X T 与信号电压的周期Y T 相等或成整数倍关系，否则稍有偏差，所显示的波形就会向左或向右移动。例如，当Y T

T 时，第一次扫描显示的波形如图5-6中0~4所示，而第二次扫描显示的波形如图5-6中4‘

~8所示。两次扫描显示的波形不相重合，其结果是好象波形在不断地向左移动。同理，当X T

图5-6 T 2y x y T T <<时波形向左移动 如果所加信号Y f 为三角波（或方波）电压的频率，X f 为扫描电压的频率，则可在荧光屏上观察到三角波（或方波）信号的波形。

（4）电源部分

电源部分的作用是将市电220V 的交流电压转变为各个数值不等的直流电压，以满足示波器各部分电路工作的需要。

2. 示波器的基本测量方法

（1）如何测量电信号的电压幅度

对于待测电信号，可测出其在荧光屏的Y 轴上的波形幅度大小，从而测出它的电压幅度。示波器设有Y 轴灵敏度选档旋钮，Y 轴灵敏度可用U K 来表示，其单位是 V/cm 。U K 表示在荧光屏Y 轴上，使亮点偏移1cm 距离所需输入的信号电压幅值，显然，U K 值是Y 轴上的电压分度值。因此，对于一个被显示的信号，只要从荧光屏的刻度板上量出其双振幅PP A （即波形在Y 轴方向上的最低点到最高点的距离），则可测出其电压峰峰值PP U ，即

PP U PP A K U ?= （5-3）

对于正弦信号，其电压有效值U 与PP U 的关系为

PP U U 2

21=

（5-4）

为了提高示波器的输入阻抗、减小输入电容，常用分压比为10:1的低电容衰减探头将信号输入至示波器的Y 通道。由于探头对信号电压具有10倍的衰减，因此使用衰减探头时，（5-3）式应改写为

PP U PP A K U ?=10 （5-5） （2）如何测量电信号的周期和频率 ① 利用时基因数测量周期和频率

对于待测电信号，可测出其在荧光屏的X 轴上的波长大小，从而测出它的周期和频率。示波器设有扫描速度选档旋钮，扫描速度可用t v 来表示，t v 表征示波器展开被测信号波形的能力，它的定义

是：单位时间内亮点在荧光屏上X 轴方向移动的距离，其单位为cm/s 。扫描速度的倒数t

t v K 1

=

称为时基因数，它的定义是：亮点在X 轴方向移动一个单位距离所需的时间，其单位为s/cm （或为ms/cm 、μs/cm ）。虽然扫描速度和时基因数是两个不同的概念，但是在实用上常习惯地将时基因数作为示波器扫描速度的标称而不加区别。显然，t K 是X 轴上的时间分度值。因此，对于一个被显示的信号，只要从荧光屏的刻度板上量出其波长λ，则其周期T 为

λ?=t K T （5-6） 该信号的频率为

λ

?==

t K T f 11 （5-7） ② 利用李萨如图形测量正弦信号的频率

如果在示波器的Y 轴和X 轴偏转板上都加上正弦信号电压，那么荧光屏上亮点的运动将是两个互相垂直的振动的合成。当两个正弦信号的频率相等或成简单整数比时，荧光屏上亮点的合成轨迹为一稳定的闭合曲线，称为李萨如图形。李萨如图形可用来测量未知频率。令Y f 、X f 分别代表Y 轴和X 轴偏转板上输入信号的频率，Y n 、X n 分别代表Y 方向和X 方向的切线与图形相切的切点数，则有

Y

X X Y n n

f f = （5-8） 如果X f 已知，从荧光屏上的图形求出Y n 和X n ，由（5-8）式即可求得Y f 。因此，利用李萨如图形可

以测量正弦信号的频率。几个常用的李萨如图形如图5-7所示，供参考。

图5-7 几种简单的李萨如图形

【仪器介绍】

1. SS-7802型示波器介绍

本实验使用日本岩崎公司生产的ss-7802型双踪示波器，这是一种通用示波器，能同时观测二个不同电信号的瞬变过程。它的结构原理如前所述，它的面板如图5-8所示，面板上各旋钮和按键按其功能分成了9大部分，并分别用虚线框框起来，这9大部分的作用

可参ss-7802

于x 通道）接机内扫描信号（锯齿波），示波器的CH1、CH2通道均为垂直偏转通道（y 通道），需外接信号电

压；当示波器处于x 通道断开机内扫描信号（锯齿波），需外接信号电压，此时CH1通道为x 通道，CH2通道为y 通道。由于此时扫描信号（锯齿波）已撤去，因此扫描时基因数旋钮已不起作用，示波器的x 、y 通道均需外接信号电压。

图5-8 SS-7802

型示波

图5-9 屏幕显示数字的意义

SS-7802型示波器使用指南

按键/旋钮

部位序号

英文名中文名操作方法功能

①POWER 电源开关按下按下后仪器接通~220V市电

②

INTEN 亮度旋转顺时针旋转，扫迹亮度增加READOUT 文字显示旋转调整屏幕上显示的文字亮度

FOCUS 聚焦旋转调整扫迹以及文字的清晰程度SCALE 刻度旋转调整屏幕上刻度线的亮度

TRACE

ROTATETION

扫迹旋转用改锥旋当扫迹不水平时，可用它调整。

③CAL 校准信号接口连线输出1KHZ、0.6V方波校准信号┻地线接口连线机壳接地端

④

垂直轴

CH1/CH2 输入接口连线Y1/Y2输入接口,接输入信号

POSITION 位置旋钮垂直位置调节

CH1，CH2 通道1,2 按

按下,相应通道工作,屏幕最下一行左边显示该通道

数1：或2：。

VOLTS/DIV

(V ARLABLE)

Y轴灵敏度

调节及微调

旋转/按

调节Y轴灵敏度，调节时，屏幕左下边通道数电

压/分度因子值相应改变，按下再旋转，可作灵敏

度微调，此时不能进行Y轴信号幅度测量DC/AC 直流/交流按

直流时，信号直接输入，屏幕上电压/分度因子值

后电压单位为V；交流时，信号通过电容输入，

分度因子的电压单位为v

~

。

GND 接地按

按下后相应输入端接地，输入信号与Y轴放大器

断开，屏幕左下分度因子后显示⊥符号。

ADD 相加按

按下后，屏幕显示Y1+Y2波形，同时屏幕下方通

道2数前出+号即显示+2：

⑨ FUNCTION ，功能选择键，可用于光标测量调节上，使用说明如下：

（1）按下ΔV-Δt-OFF 以选择Δt(时间间隔测量)、ΔV(电压差测量)或OFF(关闭测量)。当选择Δt 时，屏幕显示两条竖直的水平测量光标H 1、H 2，选择ΔV 时，屏幕显示两条水平的垂直测量光标V 1、V 2。

（2）转动FUNCTION ，可调整光标位置。每按一次FUNCTION ，测量光标按原转动之方向移动一步，持续按下

（3）ΔV V 测量方式，此时屏幕下方倒数第二行显示ΔV 1=…V ，ΔV 2=…V 。按光标跟踪方式)，此时转动FUNCTION 12V 1移至一测量点；再按 V-C2(只移动光标V 2)，屏幕右上角显示f: V-C2，转动FUNCTION ，移动V 2信号的测量值，ΔV 2为CH2信号的测量值。

（4）Δt t 测量方式，此时屏幕下方倒数第三行显示Δt=…ms (s μ)，1/Δt=…KHz H-TRACK(光标跟踪方式)，屏幕右上角显示f:H-TRACK ，转动FUNCTION ，两光标H 1、H 2一起移动，再按H-C2方式，屏幕右上角显示f:H-C2，转动FUNCTION ，只移动H 2，将H 1、H 2幕下方倒数第三行的Δt(s 、ms 、或s μ)，1/Δt 为其倒数(Hz)。若Δt 为信号的周期，则1/Δt 是信号的频率。

（5）频率测量。屏幕下方倒数第三行右侧显示的f =…Hz 为CH1或CH2输入信号的频率。 （6）屏幕显示的测量数字综合表示如图5-9所示。

2.GFG-8016G型数字式函数信号发生器介绍

GFG-8016G型数字式函数信号发生器是台湾固纬公司的产品，它能产生正弦波、方波、三角波、脉冲波和锯齿波等多种波形，输出频率范围为0.2Hz-2MHz，七档连续可调，输出波形的频率用六位数字的LED直接显示，且仪器还能外测未知信号的频率，外

上各旋钮、按键的作用如图5-10所示，学生实验前需认真预习，了解并掌握仪器的使用方法及面板上各旋钮、按键的作用。

图5-10 GFG-8016G型数字式函数信号发生器面板图

【实验内容与要求】（参考附录）

1.学习示波器的调整方法

了解示波器各部分的作用，熟悉示波器面板上各旋钮、按键的调节方法，特别是POSITION（位置）、VOLTS/DIV(VARLABLE)（Y轴灵敏度调节及微调）、TIME/DIV（时间

分度调节或称扫描时基因数）等旋钮及按键的作用，能组合使用这些旋钮及按键，注意一边调节一边观察示波器荧光屏，了解屏上所显示的数字和符号的意义，按要求调出各种图形。 2. 观察并描绘信号波形

按照SS-7802型示波器和GFG-8016G 型数字式函数信号发生器的使用方法，首先分别把待测信号源输出的几种波形的信号接入示波器的Y （CH1或CH2）通道，并在荧光屏上显示出来，描绘出观察到的信号波形，并记录u K 、pp A 、t K 、 等有关参数。 3. 测量信号电压

将信号源的输出电压调至最大，利用（5-3）式分别测量正弦波信号、方波信号和三角波信号电压峰峰值PP U 。 4. 测量正弦信号的频率

要求用下列两种方法测量一个正弦波信号源的频率y f ：

（1） 选择示波器的分）；

（2） 选择示波器的李萨如图形进行测量（参见原理部分）。

5. 利用示波器的光标测量功能，测量待测信号源的信号电压及频率。

测量方法参见【仪器介绍】部分。

【注意事项】

1. 不要把示波器的亮度调得很亮，特别是不要把亮线调成亮点并持续停在荧光屏的某一点上，以免损坏荧光屏。

2. 实验过程中，如有短时间不使用示波器，可把示波器的亮度调暗，不要经常通断示波器的电源，以免缩短示波管的寿命。

【思考问题】

1. 试叙述示波器显示波形的原理。

2. 在用示波器测量待测信号的电压和频率前，为什么要先校准y 轴灵敏度和扫描时基因数？

3. 打开示波器电源开关后，如果在荧光屏上看不到扫描线，也看不到亮点，可能有哪些原因？应做怎样的调节？

4. 如果你观察到的正弦波形很不稳定，总是向左或向右移动，给观察带来困难，应该如何调节才能使波形稳定？

5. 观察李萨如图形时，如果所观察到的图形不断变化，图形变化的快慢与两个信号的频率之差有什么关系？应该如何调节才能使李萨如图形稳定？

6. 当示波器的Y 轴正弦信号频率远小于或远大于扫描信号频率时，屏上图形将是什么情形？先考察扫描信号频率等于正弦信号频率的2（或1/2）、3（或1/3）……时的情形，再推广到n （或1/n ）倍的情形，进行讨论。

附录：示波器原理与使用实验内容

一、基本调节

以下实验步骤对应上图编号进行操作，须注意屏幕变化，反复操作，认真领会每个按

键和旋钮的作用。 准备工作 1、打开电源

2、调节亮度旋钮至中间位置

3、调节聚焦旋钮使显示清晰 扫描方式选择

1电源 2 亮 2 亮 3 聚 4 A 模

式，

4 XY

模式，

5 单

5 非

5 自

6 时间分度，按下

7 信

8 打

9 纵轴分度,表示纵

10 波形

11 输入信

号接地,波

12 触发

13 触发信14 视频

15 触

4、交替按下A键和X-Y键，感受屏幕的变化，最后按A键使水平轴作为时间轴

5、交替按下AUTO、NORM、SGL/RST三个键，感受屏幕的变化，最后按AUTO键使扫

描自动进行

6、转动时间分度旋钮，感受水平扫描速度的变化，注意屏幕左上角的时间分度值变化，

最后使扫描成一直线

7、打开函数信号发生器，输出任意一正弦波信号，并把信号接入到示波器的通道1信号

输入端

输入并显示信号

8、按CH1键打开通道1，使屏幕显示通道1的信号波形，留意屏幕左下角有标记1：表

示通道1已打开

9、转动电压分度旋钮，感受波形高度的变化，注意屏幕左下角标记1：后面的电压值即

为纵轴上一格代表的电压，此旋钮同时也是一个按钮，按下后该旋钮即变为微调状态，在标记1：后面会多了一个>表示，再按一下即取消微调功能，测量数据时必须退出微调状态（上述第6项时间分度旋钮具有相同功能）

10、来回转动垂直位置旋钮，把波形定位在中间高度

11、按下GND键若干次，观察并体会输入信号接地前后的变化

稳定信号显示

12、按SOURCE键若干次，注意屏幕顶部中间位置的信息变化，最后选择CH1作为触

发信号来源，触发源的作用是用来产生与信号本身周期相等或成整数倍关系的锯齿波，以便使波形不会产生左右移动

13、按COUPL键若干次，注意屏幕顶部中间位置的信息变化，最后选择AC作为触发

信号的输入方式（交流）

14、按TV键若干次，注意屏幕顶部中间位置的信息变化，最后使该处显示信息为一电

压值，表示以电平触发

15、转动触发电平旋钮，使上述第14项的电压值往0V方向变化，直到波形稳定显示

为止

函数信号发生器调节

16、调节函数信号发生器，改变波形的高度（电压）和宽度（周期/频率）

二、波形观测

信号输入与波形显示

1、调节函数信号发生器，输出一电压峰峰值为2Vpp，频率为1kHz的正弦波

2、按实验内容一的方法使波形稳定地显示于屏幕中间

信号的电压峰峰值测量

3、参照实验内容一中第9项操作使波形的高度约占屏幕高度的2/3左右，记录屏幕左下

角标记1：后面的电压值即为Ku，它表示波形每1cm高度代表的电压的大小

4、目测波形从波谷到波峰的高度，即为App，单位为cm

5、把第3、4项所得的数据记录到表中，两者相乘即为测得信号电压峰峰值Upp，检验是

否与第1项中设定值相近

信号的周期和频率测量

6、参照实验内容一第6项操作使屏幕在水平方向上显示出波形的2个周期左右，记录屏

幕左上角标记A后面的时间值即为Kt，它表示波形每1cm宽度代表的时间大小

7、目测波形一个周期内的宽度，即为波长λ，单位为cm

8、把第6、7项所得的数据记录到表中，两者相乘即为测得信号的周期T，从而可算得其

频率f,与设定值比较

数据记录与处理

9、把上述数据记录到下表中，并计算测量的电压峰峰值、频率与设定值之间的相对误差。

表1 用示波器观察信号数据记录表

三、李萨如图调节与观察

1、用信号线把函数信号发生器的两路输出与示波器的两输入端CH1、CH2相连

2、按下示波器X-Y键，使CH1信号作为X轴，CH2信号作为Y轴，此时波形没有时间

轴，两坐标轴均为电压

3、按下示波器CH2键，打开通道2，注意屏幕左下角应包含标记1：和2：两项同时显示

4、调节信号发生器的两路输出正弦波的频率之比Fx:Fy = 1，观察波形，在表中相应位

置描绘波形并记录频率

5、调节信号发生器的两路输出正弦波的频率之比Fx:Fy = 2，观察波形，在表中相应位

置描绘波形并记录频率

6、目测所绘波形的切点数并填写到表中，并验证Fx:Fy = Ny:Nx

表2 李萨如图观察记录表

注:Nx为波形图在X轴上切点个数,Ny为波形图在Y轴上切点的个数

大学物理实验(二)讲义

大学物理实验（I I）实验讲义 华中科技大学物理学院实验教学中心

目录 实验1：偏振光实验 (1) 实验2：迈克尔逊和法布里-珀罗干涉仪 (5) 实验3：振动力学综合实验 (13) 实验4：RLC电路和滤波器 (22)

实验1：偏振光实验 【实验目的】 1.观察光的偏振现象，加深对其规律认识。 2.了解产生和检验偏振光的光学元件及光电探测器的工作原理。 3.掌握一些光的偏振态（自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光）的鉴别方 法以及相互的转化。 【课前预习】 1.光的波动方程以及麦克斯韦方程组。 2.电磁波的偏振性及波片的性质。 【实验原理】 1、自然光与偏振光 麦克斯韦指出光波是一种电磁波，电磁波是横波。由于光与物质相互作用过程中反应比较明显的是电矢量E，故此，常用E表征光波振动矢量，简称光矢量。一般光源发射的光波，其光矢量在垂直于传播方向上的各向分布几率相等，这种光就称为自然光。光矢量在垂直于传播方向上有规则变化则体现了光波的偏振特性。如果光矢量方向不变，大小随相位变化，这时在垂直于光波传播方向的平面上光矢量端点轨迹是一直线，则称此光为线偏振光（平面偏振光），光矢量与传播方向构成的平面叫振动面如图1（a）。图1(b)是线偏振光的图示法，其中短线表示光矢量平行于纸面，圆点表示光矢量与纸面垂直。如果其光矢量是随时间作有规律的改变，光矢量的末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹是圆或者椭圆，这样的光相应的被称为圆偏振光或者椭圆偏振光，如图1（c）。介于偏振光和自然光之间的还有一种叫部分偏振光，其光矢量在某一确定方向上最强，亦即有更多的光矢量趋于该方向，如图1（d）。任一偏振光都可以用两个振动方向互相垂直，相位有关联的线偏振光来表示。 2、双折射现象 当一束光入射到光学各向异性的介质时，折射光往往有两束，这种现象称为双折射。冰洲石（方解石）就是典型的双折射晶体，如通过它观察物体可以看到两个像。当一束激光正入射于冰洲石时，若表面已抛光则将有两束光出射，其中一束光不偏折，即o光，它遵守通常的折射定律，称为寻常光。另一束发生了偏折，即e光，它不遵守通常的折射定律，称为非常光。用偏振片检查可以发现，这两束光都是线偏振光，但其振动方向不同，其两束光的光矢量近于垂直。晶体中可以找到一个特殊方向，在这个方向上无双折射现象，这个方向称为晶体的光轴，也就是说在光轴方向o光和e光的传播速度、折射率是相等的。此处特别强调光轴是一个方向，不是一条直线。只有一个光轴的晶体称为单轴晶体，如冰洲石，石英，红宝石，冰等，其中又分为负晶体（o光折射率大于e光折射率，即n o>n e）和正晶体（n o

示波器的使用实验报告

实验一通用模拟与数字双踪示波器的使用及测量 一、实验目的和要求 1．根据已学的示波器理论知识学习正确使用通用双踪示波器，并利用示波器进行各种电信号的测量，熟练掌握模拟示波器的使用。 2．学习数字式通用示波器的使用，了解其在测量上的强大功能，并与模拟示波器进行比较，体会各自在测量上的特点。 3．认真按实验内容的要求进行实验，记录有关的数据和波形，回答实验内容中提出的有关问题，并按时提交实验报告。 二、实验原理 在时域信号测量中，电子示波器无疑是最具代表性的典型测量仪器。它可以精确复现作为时间函数的电压波形（横轴为时间轴，纵轴为幅度轴），不仅可以观察相对于时间的连续信号，也可以观察某一时刻的瞬间信号，这是电压表所做不到的。我们不仅可以从示波器上观察电压的波形，也可以读出电压信号的幅度、频率及相位等参数。 电子示波器是利用随电信号的变化而偏转的电子束不断轰击荧光屏而显示波形的，如果在示波管的X偏转板（水平偏转板）上加一随时间作线性变化的时基信号，在Y偏转板（垂直偏转板）加上要观测的电信号，示波器的荧光屏上便能显示出所要观测的电信号的时间波形。 若水平偏转板上无扫描信号，则从荧光屏上什么也看不见或只能看到一条垂直的直线。因此，只有当X偏转板加上锯齿电压后才有可能将波形展开，看到信号的时间波形。 一般说来，Y偏转板上所加的待观测信号的周期与X偏转板上所加的扫描锯齿电压的周期是不相同的，也不一定是整数倍，因而每次扫描的起点对待观测信号来说将不固定，则显示波形便会不断向左或向右移动，波形将一片模糊。这就有一个同步问题，即怎样使每次扫描都在待观测信号不同周期的相同相位点开始。近代电子示波器通常是采用等待触发扫描的工作方式来实现同步的。只要选择不同的触发电平和极性，扫描便可稳定在待观测信号的某一相应相位点开始，从而使显示波形稳定、清晰。 在现代电子示波器中，为了便于同时观测两个信号（如比较两个信号的相位关系），采用了双踪显示的办法，即在荧光屏上可以同时有两条光迹出现，这样，两个待测的信号便可同时显示在荧光屏上，双踪显示时，有交替、断续两种工作方式。交替、断续工作时，扫描电压均为一种，只是把显示时间进行了相应的划分而已。 由于双踪显示时两个通道都有信号输入，因此还可以工作于叠加方式，这时是将两个信号逐点相加起来后送到Y偏转板的。这种工作方式可模拟谐波叠加，波形失真等问题。同时，如果改变其中一个的极性，也可以实现相减的显示功能。这相当于两个函数的相加减。 示波器除了用于观测信号的时间波形外，还可将两个相同或不同的信号分别加于垂直和水平系统，以观测两信号在X－Y平面上正交叠加所组成的图形，如李沙育图形。它可用于观测两个信号之间的幅度、相位和频率关系。 三、实验仪器设备 1．模拟双踪示波器CS－4135A 一台 2．数字双踪示波器TDS－1002B 一台 3．DDS函数信号发生器DG1022 一台

大学物理实验课程简介Word版

《大学物理实验》课程简介 及教学大纲 课程编号： 适用专业：工科类通用 学制：四年本科 学时：60学时 学分： 石家庄经济学院教务处审定 二零零五年三月

编写朱孝义张素萍 审定张道明 讨论朱孝义张素萍赵惠裘平一郭涛

目录 一．物理实验课的地位、任务和作用 (4) 二．实验内容及基本要求 (4) 三．实验课程安排及课时分配 (7) 四．对各个实验的具体教学要求 (8)

本大纲是依据国家教委颁发的《高等工业学校物理实验课程教学基本要求》，并结合我校的具体情况制定的。 一、物理实验课的地位、任务和作用 物理实验是对高等工业学校学生进行科学基本训练的一门独立的必修基础课程，是学生进入大学后受到的系统实验方法和实验技能训练的开端，是工科类专业对学生进行科学实验训练的重要基础。 物理学是一门以实验为基础的科学，物理实验教学和物理理论教学具有同等重要的地位，它们既有深刻的内在联系和配合，又有各自的任务和作用。 本课程应在中学物理实验的基础上，按照循序渐进的原则，学习物理实验知识、方法和技能，使学生了解科学实验的主要过程与基本方法，为今后的学习和工作奠定良好的基础。 本课程基本任务： 1．通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验知识，加深对物理学原理的理解。 2．培养与提高学生的科学实验能力，其中包括： （1）能够自行阅读实验教材和资料，作好实验前的准备。 （2）能够借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器。 （3）能够应用物理学理论对实验现象进行初步分析判断。 （4）能够正确记录和处理实验数据，绘制曲线，说明实验结果，撰写合格的实验报告。 （5）能够完成简单的设计性实验。 3．培养与提高学生的科学素养，要求学生具有对待科学实验一丝不苟的严谨态度和实事求是的科学作风。 二、实验内容及基本要求 1．绪论： 教学内容（教师讲授） （1）物理实验课的教学任务、教学方式、预习和实验报告的要求及实验室规则。 （2）介绍测量误差、有效数字及数据处理的基础知识，内容包括：测量分类、测量误差的基本概念、系统误差的分析、偶然误差的估 计、直接测量结果的误差表示、间接测量的误差计算。有效数字 的性质和运算。处理实验数据的一些重要方法，例如：列表法、

大学物理实验讲义(密度测定)

大学物理实验讲义(密度测定)

不规则物体密度的测定 【实验目的】 1、学习物理天平的使用方法； 2、掌握用流体静力称衡法测定不规则固体 密度的原理和方法； 3、掌握用助沉法测定不规则固体密度（比 水的密度小）的原理和方法； 4、掌握用密度瓶测定碎小固体密度的原理 和方法 。 【实验仪器和用品】 物理天平（500g 、50mg ）、密度瓶（50ml ）、烧杯（500ml ）、不规则金属块（被测物）、石蜡块（被测物）、碎小石子（被测物）、清水、细线。 密 游码 平衡螺母 边刀托 杯托盘 底座 度盘 指针 中刀托 手轮 调平螺母 挂钩 吊耳 水准泡 托盘 托盘 横梁 物理天

1 m 图3 静力 【实验原理】 某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。对一密度均匀的物体，若其质量为m,体积为V ，则该物体的密度： V m =ρ （ 1 ） 实验中，测出物体的质量m 和体积V ，由上式可求出样品的密度。 1、用流体静力称衡法测定不规则固体的密度（比水的密度大） 设被测物在空气中的质量为m 物

（空气浮力忽略不计），全部 浸没在水中（悬吊，不接触 烧杯壁和底）的表观质量为 m 1（如图3示），体积为V ， 水的密度为ρ水 。根据阿基米德定律，有： 1()Vg m m g ρ=-水 1m m V ρ-=水 被测物密度： 1m m V m m ρρ==-水 （2） 2、流体静力称衡法和助沉法相结合测定密度小于水的不规则固体的密度 设被测物在空气中的质量为m ，用细线将被测物与另一助沉物串系起来：被测物在上，助沉物在下。设仅将助沉物没入水中而被测物在水面上时系统的表观质量为1 m ，二者均没入水中（注意悬吊，不接触烧杯壁和底）时的表观质量为2m ，如图4所示： 根据阿基米德定律，被测物受到的浮力为：1m 图4 静力称衡法和助待 测物块m

大学物理实验复习资料

大学物理实验复习资料 复习要求 1．第一章实验基本知识； 2．所做的十二个实验原理、所用的仪器（准确的名称、使用方法、分度值、准确度）、实验操作步骤及其目的、思考题。 第一章练习题（答案）1．指出下列情况导致的误差属于偶然误差还是系统误 差？ ⑴读数时视线与刻度尺面不垂直。——————————该误差属于偶然误差。 ⑵将待测物体放在米尺的不同位置测得的长度稍有不同。——该误差属于系统误差。 ⑶天平平衡时指针的停点重复几次都不同。——————该误差属于偶然误差。 ⑷水银温度计毛细管不均匀。——————该误差属于系统误差。 ⑸伏安法测电阻实验中，根据欧姆定律R x=U/I，电流表内接或外接法所测得电阻的阻值与实际值不相等。———————————————该误差属于系统误差。 2．指出下列各量为几位有效数字，再将各量改取成三位有效数字，并写成标准式。 测量值的尾数舍入规则：四舍六入、五之后非零则入、五之后为零则凑偶 ⑴63.74 cm ——四位有效数字，6.37 ×10cm 。 ⑵ 1.0850 cm ——五位有效数字，1.08cm ， ⑶0.01000 kg ——四位有效数字， 1.00 ×10－2kg ， ⑷0.86249m ——五位有效数字，8.62 ×10－1m ， ⑸ 1.0000 kg ——五位有效数字，1.00kg ， ⑹ 2575.0 g ——五位有效数字，2.58×103g ， ⑺ 102.6 s；——四位有效数字，1.03 ×102s ， ⑻0.2020 s ——四位有效数字， 2.02 ×10－1s ， ⑼ 1.530×10－3 m. ——四位有效数字，1.53 ×10－3m ⑽15.35℃——四位有效数字，1.54×10℃3．实验结果表示 ⑴精密天平称一物体质量，共称五次，测量数据分别为：3.6127g，3.6122g，3.6121g，3.6120g，3.6125g， 试求 ①计算其算术平均值、算术平均误差和相对误差并写 出测量结果。 ②计算其测量列的标准误差、平均值标准误差和相对 误差并写出测量结果。 解：算术平均值 = m3 612 3 5 15 1 . ≈ ∑ =i i m （g） 算术平均误差m ? = - =∑ = 5 1 5 1 i i m m 0.00024 = 00003（g） 相对误差 m m E m ? = =0.0003/3.6123=0.000083≈0.009% 用算术平均误差表示测量结果：m = 3.6123±0.0003（g） 测量列的标准误差 ()()()( 1 5 3 2 6123 3 6121 3 2 6123 3 6122 3 2 6123 3 6127 3 - + - + - + - =. . . . . . =0.0003（g） 经检查，各次测量的偏差约小于3σ，故各测量值均 有效。 平均值的标准误差 5 0003 0. = = n m σ σ ≈0.00014（g） 相对误差 % . % . . 0004 100 6123 3 00014 ≈ ? = = m E m m σ 用标准误差表示的测量结果= m 3.61230±0.00014（g） ⑵有甲、乙、丙、丁四人，用螺旋测微器测量一铜球 的直径，各人所得的结果是： 甲：(1.3452±0.0004)cm；乙：(1.345±0.0004)cm 丙：(1.34±0.0004)cm；丁：(1.3±0.0004)cm 问哪个表示得正确？其他人的结果表达式错在哪里？ 参考答案：甲：正确。 测量结果的最后一 其他三个的错误是测量结果的最后一位没有与误差所 在位对齐。 ⑶用级别为0.5、量程为10mA的电流表对某电路的 电流作10次等精度测量，测量数据如下表所示。试计

大学物理实验理论考试题及答案

一、 选择题（每题4分，打“ * ”者为必做，再另选做4题，并标出选做记号“ * ”，多做不给分，共40分） 1* 某间接测量量的测量公式为4323y x N -=，直接测量量x 和y 的标准误差为x ?和y ?, 则间接测量量N 的标准误差为？B N ?= 4322(2)3339N x x y x x x ??-==?=??， 3334(3)2248y N y y y y x ??==-?=-??- 2*。 用螺旋测微计测量长度时，测量值=末读数—初读数（零读数），初读数是为了消除 ( A ) （A ）系统误差 （B ）偶然误差 （C ）过失误差 （D ）其他误差 3* 在计算铜块的密度ρ和不确定度ρ?时，计算器上分别显示为“8.35256”和“ 0.06532” 则结果表示为：（ C ） (A) ρ=（8.35256 ± 0.0653） （gcm – 3 ）， (B) ρ=（8.352 ± 0.065） （gcm – 3 ）， (C) ρ=（8.35 ± 0.07） （gcm – 3 ）， (D) ρ=（8.35256 ± 0.06532） （gcm – 3 ） (E) ρ=（20.083510? ± 0.07） （gcm – 3 ）， (F) ρ=（8.35 ± 0.06） （gcm – 3 ）， 4* 以下哪一点不符合随机误差统计规律分布特点 （ C ） （A ） 单峰性 （B ） 对称性 （C ） 无界性有界性 （D ） 抵偿性 5* 某螺旋测微计的示值误差为mm 004.0±，选出下列测量结果中正确的答案：（ B ） A ． 用它进行多次测量，其偶然误差为mm 004.0； B ． 用它作单次测量，可用mm 004.0±估算其误差； B =?==?

大学物理实验讲义实验牛顿环.docx

实验09用牛顿环测曲率半径 光的干涉现象证实了光在传播过程中具有波动性。光的干涉现象在工程技术和科学研究方面有着广 泛的应用。获得相干光的方法有两种：分波阵面法（例如杨氏双缝干涉、菲涅尔双棱镜干涉等）和 分振幅法（例如牛顿环等厚干涉、迈克尔逊干涉仪干涉等）。本实验主要研究光的等厚干涉中的两个典型 干涉现象，即牛顿环和劈尖干涉，它们都是用分振幅方法产生的干涉，其特点是同一条干涉条纹 处两反射面间的厚度相等，故牛顿环和劈尖都属于等厚干涉。在实际工作中，通常利用牛顿环来测量 光波波长，检查光学元件表面的光洁度、平整度和加工精度，利用劈尖来测量微小长度、薄膜的厚度 和固体的热膨胀系数等。 【实验目的】 1.观察光的干涉现象及其特点。 2.学习使用读数显微镜。 3.利用牛顿环干涉测量平凸透镜的曲率半径R 。入射光 4.利用劈尖干涉测量微小厚度。 【仪器用具】 R 读数显微镜、钠光灯、牛顿环装置、劈尖 r K d K 【实验原理】O (a) 1.牛顿环 牛顿环干涉现象是 1675 年牛顿在制作天文望远镜时，偶 然地将一个望远镜的物镜放在平面玻璃上而发现的。 如图 8-1 所示，将一个曲率半径为R（R很大）的平凸 透镜的凸面放在一块平面玻璃板上，即组成了一个牛 顿环装置。在透镜的凸面与平面玻璃板上表面间，构成了 一个空气薄层，其厚度从中心触点O （该处厚度为零） 向外逐渐增加，在以中心触点O 为圆心的任一圆周上的各点，薄空气层的厚度都相等。因此，当波长为的单色 光垂直入射时，经空气薄层上、下表面反射的两束相干光 形成的干涉图象应是中心为暗斑的宽窄不等的明暗相间 的同心圆环。此圆环即被称之为牛顿环。由于这种干涉条 纹的特点是在空气薄层同一厚度处形成同一级干涉条纹，因 此牛顿环干涉属于等厚干涉。 D 1 X (左)X(右 ) 11 D 4 X 4(左)X 4(右 ) (b) 图8-1 牛顿环的产生 设距离中心触点O 半径为 r K的圆周上某处，对应的空气薄层厚度为 d K，则由空气薄层上、下表面反射的两束相干光的光程差为 K 2d K 2 （ 8-1）

大学物理实验实验报告——示波器的使用

大学物理实验实验报告——示波器的使用 篇一：大物实验示波器的使用实验报告 实验二十三示波器的使用 班级自动化153班 姓名廖俊智 学号 6215073 日期 2021 3.21 指导老师代国红 【实验目的】 1、了解示波器的基本结构和工作原理，学会正确使用示波器。 2、掌握用示波器观察各种电信号波形、测量电压和频率的方法。 3、掌握观察利萨如图形的方法，并能用利萨如图形测量未知正弦信号的频率。 【实验仪器】 固纬GOS-620型双踪示波器一台，GFG-809型信号发生器两台，连线若干。 【实验原理】

示波器是利用示波管内电子束在电场或磁场中的偏转，显示电压信号随时间变化波形的一种电子观测仪器。在各行各业与各个研究领域都有着广泛的应用。其基本结构与工作原理如下 1、示波器的基本结构与显示波形的基本原理 本次实验使用的是台湾固纬公司生产的通用双踪示波器。基本结构大致可分为示波管（CRT）、扫描同步系统、放大与衰减系统、电源系统四个部分。“示波管（CRT）”是示波器的核心部件如图1所示的。可细分为电子枪，偏转系统和荧光屏三部分。 1）电子枪 电子枪包括灯丝F，阴极K，控制栅极G，第一阳极A1，第二阳极A2等。阴极被灯丝加热后，可沿轴向发射电子。并在荧光屏上显现一个清晰的小圆点。 2）偏转系统 偏转系统由两对互相垂直的金属偏转板x和y组成，分别控制电子束在水平方向和竖直方向的偏转。 从电子枪射出的电子束若不受横向电场的作用，将沿轴线前进并在荧光屏的中心呈现静止的光点。若受到横向电场的作用，电子束的运动方向就会偏离轴线， F灯丝，K阴极，G控制栅极，A1、A2第一、第二阳极，Y、X竖直、水平偏转板 图1示波管结构简图 屏上光点的位置就会移动。x偏转板之间的横向电场用来控制光点在水平方向的位移，y偏转板用来控制光点在竖直方向的位

大学物理实验心得体会篇一

大学物理实验心得体会 大学物理实验心得体会（一） 为期七周的的大学物理实验就要画上一个圆满的句号了，回顾这七周的学习，感觉十分的充实，通过亲自动手，使我进一步了解了物理实验的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。 物理学从本质上说就是一门实验的科学，它以严格的实验事实为基础，也不断的受到实验的检验，可是从中学一直到现在，在物理课程的学习中，我们都普遍注重理论而忽视了实验的重要性。本学期的大学物理实验，向我们展示了在物理学的发展中，人类积累的大量的实验方法以及创造出的各种精密巧妙的仪器设备，让我们开阔了视野，增长了见识，在喟叹先人的聪明才智之余，更激发了我们对未知领域的求知与探索。 大学物理实验是我们进入大学后受到的又一次系统的实验方法与实验技能的培训，通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，使我们进一步加深了对物理学原理的理解，培养与提高了我们的科学实验能力以及科学实验素养。特别是对于我们这样一批工科的学生，仅有扎实的科学理论知识是远远不够的，科学实验是科学理论的源泉，是自然科学的根本，也是工工程技术的基础。一个合格的工程技术人员除了要具备较为深广的理论知识，更要具有较强的实践经验，大学

物理实验为我们提供了这样的一个平台，为我们动手能力的培养奠定了坚实的基础。 除次之外，大学物理实验使我们认识到了一整套科学缜密的实验方法，对于我开发我们的智力，培养我们分析解决实际问题的能力，有着十分重要的意义，对于我们科学的逻辑思维的形成有着积极的现实意义。 感谢大学物理实验，让我收获了许多。 大学物理实验心得体会（二） 本学期我们生科专业开设了3门实验课，在实验课中，我学到了很多在平时的学习中学习不到的东西，尤其是物理光学实验。它教会我更多的应该是一种态度，对待科学，对待学习。为期七周的的大学物理实验就要画上一个圆满的句号了，回顾这七周的学习，感觉十分的充实，通过亲自动手，使我进一步了解了物理实验的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。 我很感谢能够有机会学习物理实验，因为每一位老师都教会了我很多。每次上实验课，老师都给我们认真的讲解实验原理，轮到我们自己动手的时候，老师还常常给予我们帮助，不厌其烦地为我们讲解，直到我们做出来。有的同学在实验过程中出现了问题，就耽误了时间，老师也总是陪着我们直到最后一名同学做完实验。

大学物理实验讲义实验用霍尔效应法测量磁场

实验16用霍尔效应法测量磁场 在工业生产和科学研究中，经常需要对一些磁性系统或磁性材料进行测量，被测磁场的范 围可从~10 15-3 10T （特斯拉），测量所用的原理涉及到电磁感应、磁光效应、热磁效应等。常用的磁场测量方法有核磁共振法、电磁感应法、霍尔效应法、磁光效应法、超导量子干涉器件法等近十种。 一般地，霍尔效应法用于测量10~104 -T 的磁场。此法结构较简单，灵敏度高，探头体积小、测量方便、在霍尔器件的温度范围内有较好的稳定性。但霍尔电压和内阻存在一定的温度系数，并受输入电流的影响，所以测量精度较低。 用半导体材料制成的霍尔器件，在磁场作用下会出现显着的霍尔效应，可用来测量磁场、霍尔系数、判断半导体材料的导电类型（N 型或P 型）、确定载流子（作定向运动的带电粒子）浓度和迁移率等参数。如今，霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且利用该效应制成的霍尔器件已广泛用于非电量电测、自动控制和信息处理等方面，如测量强电流、压力、转速等，在工业生产要求自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍尔器件，将有更为广阔的应用前景。了解这一富有实用性的实验，对于日后的工作将有益处。 【实验目的】 1. 了解霍尔效应产生的机理。 2. 掌握用霍尔器件测量磁场的原理和基本方法。 3. 学习消除伴随霍尔效应的几种副效应对测量结果影响的方法。 4. 研究通电长直螺线管内轴向磁场的分布。 【仪器用具】 TH-H/S 型霍尔效应/螺线管磁场测试仪、TH-S 型螺线管磁场实验仪。 【实验原理】 1. 霍尔效应产生的机理 置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场方向垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，载流体的两侧会产生一电位差，这个现象是美国霍普斯金大学二年级研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应，所产生的电位差称为霍尔电压。特别是在半导体样品中，霍尔效应更加明显。 霍尔电压从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子（电子和空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的积累，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。对于图1-1（a ）所示的N 型半导体试样，若在X 方向通以电流S I ，在Z 方向加磁场B ，试样中载流子（电子）将受到洛仑兹力大小为： evB F g =（1-1） 则在Y 方向，在试样A 、A '电极两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场——霍尔电场。电场的指向取决于试样的导电类型，对N 型半导体试样，霍尔电场逆Y 方向，P 型半导体试样，霍尔电场则沿Y 方向，即有： 当S I 沿X 轴正向、B 沿Z 轴正向、H E 逆Y 正方向的试样是N 型半导体。

大学物理实验讲义Word版

大学物理实验讲义 普通物理教研室编 班级： 学号： 姓名：

学生实验守则 1、进实验室前，必须根据每个实验的预习要求，阅读有关资料。 2、按时进入实验室，保持安静和整洁，独立完成实验。 3、实验开始前，应仔细检查仪器、设备是否齐备和完好。若有不全或损坏情况，应及时报告指导教师。 4、爱护公物，正确使用实验仪器和设备，不得随意动用与本实验无关的仪器和设备。 5、接线完毕，先自行检查，再请指导教师检查，确认无误后，方可接通电源。 6、在实验过程中必须服从教师指导，严格遵守操作规程，精力高度集中，操作认真，要有严格的科学态度。 7、实验进行中，严禁用手触摸线路中带电部分，严禁在未切断电源的情况下改接线路；若有分工合作的情况，必须要分工明确，责任分明，操作要有序，以确保人身安全和设备安全。 8、实验中若出现事故或发现异常情况，应立即关断电源，报告指导教师，共同分析事故原因。 9、实验完毕，应报请指导教师检查实验报告，认为达到要求后，方可切断电源。并整理好实验装置，经指导教师检查后才能离开实验室。

目录 序言 (1) 绪论 (2) 测量误差与实验数据处理基础知识 (4) 实验一长度的测量 (15) 实验二牛顿第二定律的验证 (20) 实验三固体和液体密度的测量 (23) 实验四测量比热容 (25) 4-1 混合法测固体比热容 (25) 4-2 冷却法测液体比热容 (26) 实验五测量冰的熔解热 (28) 实验六测量线胀系数 (30) 实验七万用电表的使用 (32) 实验八磁场的描绘 (36) 实验九惠斯登电桥测中值电阻 (40) 实验十伏安法测电阻 (43) 实验十一电位差计测电池的电动势和内阻 (45) 实验十二示波器的使用 (48) 实验十三静电场的描绘 (52) 实验十四测量薄透镜焦距 (55) 实验十五等厚干涉现象的研究 (58) 【参考文献】 (60)

示波器的使用实验报告

物理实验报告 一、【实验名称】 示波器的使用 二、【实验目的】 1.了解示波器的基本结构和工作原理，掌握示波器的调节和使用方法 2.掌握用示波器观察电信号波形的方法 3.学会使用双踪示波器观察李萨如图形和控制示波管工作的电路 三、【实验原理】 双踪示波器包括两部分，由示波管和控制示波管的控制电路构成 1.示波管示波管是呈喇叭形的玻璃泡，抽成高真空，内部装有电子枪和两队相互垂直的偏转板，喇叭口的球面壁上涂有荧光物质，构成荧光屏，高速电子撞击在荧光屏上会使荧光物质发光，在荧光屏上就能看到一个亮点。Y偏转板是水平放置的两块电极。在Y偏转板上和X偏转板上分别加上电压，可以在荧光屏上得到相应的图形。 双踪示波器原理 2.双踪示波器的原理 双踪示波器控制电路主要包括：电子开关，垂直放大电路，水平放大电路，扫描发生器，同步电路，电源等； 其中，电子开关使两个待测电压信号Y CH1和Y CH2周期性的轮流作用在Y偏转板，这样在荧光屏上忽而显示Y CH1信号波形，忽而显示Y CH2信号波形，由于荧光屏荧光物质的余晖及人眼视觉滞留效应，荧光屏上看到的是两个波形。 如果正弦波与锯齿波电压的周期稍不同，屏上呈现的是一移动的不稳定图形，这是因为扫描信号的周期与被测信号的周期不一致或不呈整数倍，以致每次扫描开始时波形曲线上的

起点均不一样所造成的，为了获得一定数量的完整周期波形，示波器上设有“Time/div”调节旋钮，用来调节锯齿波电压的周期，使之与被测信号的周期呈合适的关系，从而显示出完整周期的正弦波性。（看到稳定波形的条件：只有一个信号同步） 当扫描信号的周期与被测信号的周期一致或是整数倍，屏上一般会显示出完整周期的正弦波形，但由于环境或其他因素的影响，波形会移动，为此示波器内装有扫描同步电路，同步电路从垂直放大电路中取出部分待测信号，输入到扫描发生器，迫使锯齿波与待测信号同步，此称为“内同步”；反之则为“外同步”。操作时，使用“电平旋钮”，改变触发电势高度，当待测电压达到触发电平时，开始扫描，直到一个扫描周期结束。但如果触发电势超出所显示波形最高点或最低点的范围，则扫描电压消失，扫描停止。 3.示波器显示波形原理 如果在示波器的Y CH1或Y CH2端口加上正弦波，在示波器的X偏转板加上示波器内部的锯齿波，当锯齿波电压的变化周期相等时，则在荧光屏上显示出完整的正弦波形。 4.李萨如图形的基本原理 如果在示波器的Y偏转板上加上正弦波，在X偏转板上加上另一正弦波，则当两正弦波信号的频率比为简单整数比时，在荧光屏上将得到李萨如图形。 四、【仪器用具】： 信号发生器、双踪示波头、探头 五、【实验内容】 几种李萨如图形 n x n y分别代表图形在水平或垂直方向的切点数量 =3/4 nx/n y=1/2 n x/n y=1/3 n x/n y=2/3 n x/n y 1．观察正弦波形 a.打开示波器 b.开通CH1及相应信号发生器fx=100Hz c.得到大小合适稳定的正弦波 2.测正弦波电压，测正弦波的周期 a.调节波形上下移动键，使得fx=100Hz，改变一次v/div,再记录dy b.调整波形左右移动键，使得改变一次t/div,再记录dx

大学物理实验讲义(密度测定)

图3 静力称衡法测密度 不规则物体密度的测定 【实验目的】 1、学习物理天平的使用方法； 2、掌握用流体静力称衡法测定不规则固体密度的原理和方法； 3、掌握用助沉法测定不规则固体密度（比水的密度小）的原理和方法； 4、掌握用密度瓶测定碎小固体密度的原理和方法 。 【实验仪器和用品】 物理天平（500g 、50mg ）、密度瓶（50ml ）、烧杯（500ml ）、不规则金属块（被测物）、石蜡块（被测物）、碎小石子（被测物）、清水、细线。 【实验原理】 某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。对一密度均匀的物体，若其质量为m,体积为V ，则该物体的密度： V m = ρ （1） 实验中，测出物体的质量m 和体积V ，由上式可求出样品的密度。 1、用流体静力称衡法测定不规则固体的密度（比水的密度大） 设被测物在空气中的质量为m （空气浮力忽略不计），吊，不接触烧杯壁和底）的表观质量为m 1（如图3示），体积为水的密度为ρ水。根据阿基米德定律，有： 1()Vg m m g ρ=-水 1 m m V ρ-= 水 密度瓶 游码 平衡螺母 边刀托 杯托盘 底座 度盘 指针 中刀托 手轮 调平螺母 挂钩 吊耳 水准泡 托盘 托盘 横梁 物理天平

被测物密度： 1 m m V m m ρρ= = -水 （2） 2、流体静力称衡法和助沉法相结合测定密度小于水的不规则固体的密度 设被测物在空气中的质量为m ，用细线将被测物与另一助沉物串系起来：被测物在上，助沉物在下。设仅将助沉物没入水中而被测物在水面上时系统的表观质量为1m ，二者均没入水中（注意悬吊，不接触烧杯壁和底）时的表观质量为2m ，如图4所示： 根据阿基米德定律，被测物受到的浮力为：12()Vg m m g ρ=-水，则被测物体积为： 12 m m V ρ-= 水 被测物密度为： 12 m m V m m ρρ= = -水 （3） 3、用密度瓶测定碎小固体（小石子）的密度 假设密度瓶的质量为1m ，将瓶内装满待测的小石子后的质量为2m ，则待测小石子的质量：21m m m =-。 然后将装有小石子的密度瓶加满水，再称其总质量3m ，为了得到小石子排开水的体积，还需要将密度瓶里的小石子倒出，再加满水称得其质量为4m 。 这样可得小石子排开水的质量为：43214321(())m m m m m m m m ---=-+- 图5 密度瓶法测小石子的密度 123 4图4 静力称衡法和助沉法测石蜡块的密度 待测物块（石蜡块） 2

实验13模拟示波器的使用

实验13 模拟示波器的使用 一．引言 示波器是一种常用的电子学仪器。可以观察电压随时间变化的波形，并能测量电压、周 期等电学量的数值。因此示波器在科研、教学及应用技术等很多领域用途极为广泛。 本实验的目的在于使同学们对示波器的工作原理有初步了解，并能正确使用它，以给今 后经常应用打下基础。 示波器的工作原理比较复杂，这里不予介绍，请同学们查阅相关书籍资料。 四．仪器用具 双通道模拟示波器一台；信号发生器；电阻箱（0.1级）；电容(0.1μF ，0.2级) 五．实验内容 1.观察电压波形 将信号发生器的正弦波和方波电压(调为4.00V ，1KHz)先后输入示波器的Y 通道(Y 1或 Y 2)。连接时注意把示波器和信号发生器的“地”（均为黑色鱼夹）相联，它们的非地端（红色鱼夹）联起来，不得交错联接。要求在屏上调出2～3个周期的波形，并注意“输入选择”、“触发选择”键的选取及观察“电平调节”钮的作用。 2.测电压、频率 用示波器验证1KHz 、4.00V （有效值）交流电压的峰—峰值和频率f 。 3.观察市电小电压信号波形 市电即指50Hz 、220V 的日常用电，通过变压器降压后仅有几伏。将此电压接入示波器Y 通道，观察其波形。 4.用李萨如图法测量频率 若示波管内X 、Y 偏转板均加上正弦波电压，当两电压信号频率成简单整数比时，屏上则 显示出一系列不同的李萨如图形。令f X 、f Y 分别为X 、Y 偏转板所加电压的频率，n X 、n Y 分别表示李萨如图形与任一水平线和任一竖直线的交点数，不难证明有： X Y Y X n n f f = （4.1） 若已知f Y ，由李萨如图及上式可求出f X 。 本实验将测量市电频率。将市电小电压信号u X 接入1通道，信号发生器中的正弦波电压 信号u Y 接入2通道，且其频率范围选定为20Hz ～200Hz 。 调节信号发生器的频率f Y ，使屏上的波形相对简单而稳定，由此可式求出f X 。要求调出 四个以上不同形状的李萨如图形，分别求出f X ，最后取其平均值X f 。 5.测相位差 （1）椭圆法。将两频率相同、不同相位的正弦信号分别输入1（改为X 通道）和2通道，一般屏上将呈现一椭圆。根据椭圆的形状可确定两信号间的相位差。设屏上光点在水平方向的振动方程为：X =Asin ωt (5.1) 在垂直方向的振动方程为： Y =Bsin(ωt +?) (5.2)

大学物理实验讲义汇总

大学物理实验讲义 （）

目录 实验1 复摆 (4) 预习报告 (8) 实验2 弦振动的研究 (9) 预习报告 (13) 实验3 速度和加速度的测量 (14) 预习报告 (21) 实验4 动量守恒定律的验证 (22) 预习报告 (27) 实验5 空气中声速的测量 (28) 预习报告...................................................... 错误!未定义书签。实验6 RLC电路的稳态特性 (24) 预习报告...................................................... 错误!未定义书签。实验报告.. (34) 实验7 油滴法测定基元电荷 (46) 预习报告 (53) 实验8 用双臂电桥测量低值电阻 (54) 预习报告...................................................... 错误!未定义书签。实验9 牛顿环. (60) 预习报告 (67) 实验10 光电效应及普朗克常数的测定 (68) 预习报告 (73) 实验11 单缝衍射 (60) 预习报告...................................................... 错误!未定义书签。实验12 多缝的夫琅和费衍射. (79) 预习报告...................................................... 错误!未定义书签。

实验报告——速度和加速度的测量 (83) 实验报告——牛顿环 (88)

示波器的使用实验报告

示波器的使用实验报告 一、实验目的 二、1. 了解示波器的基本结构和工作原理，掌握示波器的调节和使用方法； 三、2. 学会利用双踪示波器观测电信号波形； 四、3. 学会利用双踪示波器观察李萨如图形，并利用其测量正弦信号的频率。 五、二、实验仪器 六、EE1642B型函数信号发生器、GDS-2062型双踪示波器、导线。 七、三、实验原理 双踪示波器包括两部分：示波管和控制示波管工作的电路。 1. 示波管 如下图所示，示波管是呈喇叭形的玻璃泡，抽成高真空，内部装有电子枪和两对相互垂直的偏转板，喇叭口的球面壁上涂有荧光物质，构成荧光屏。高速电子撞击在荧光屏上会使荧光物质发光，在荧光屏上就能看到一个亮点。Y偏转板是水平放置的两块电极。X偏转板是垂直放置的两块电极。在Y 偏转板和X偏转板上分别加电压，可以在荧光屏上得到相应的图形。 2. 双踪示波器的原理

双踪示波器控制电路主要包括：电子开关、垂直放大电路、水平放大电路、扫描发生器、同步电路、电源等。 电子开关将两个待测的电压信号Y CH1和Y CH2周期性的轮流作用在Y偏转板上。由于视觉滞留效应，能在荧光屏上看到两个波形。 由示波器的原理功能方框图可见，被测信号电压加到示波器的Y轴输入端，经垂直放大电路加于示波管的垂直偏转板。示波管的水平偏转电压，虽然多数情况都采用锯齿电压（用于观察波形时），但有时也采用其它的外加电压（用于测量频率、相位差等时），因此在水平放大电路输入端有一个水平信号选择开关，以便按照需要选用示波器内部的锯齿波电压，或选用外加在X轴输入端上的其它电压来作为水平偏转电压。 此外，为了使荧光屏上显示的图形保持稳定，要求锯齿波电压信号的频率和被测信号的频率保持同步。这样，不仅要求锯齿波电压的频率能连续调节，而且在产生锯齿波的电路上还要输入一个同步信号。这样，对于只能产生连续扫描（即产生周而复始、连续不断的锯齿波）一种状态的简易示波器（如国产SB10型等示波器）而言，需要在其扫描电路上输入一个与被观察信号频率相关的同步信号，以牵制锯齿波的振荡频率。对于具有等待扫描功能（即平时不产生锯齿波，当被测信号来到时才产生一个锯齿波，进行一次扫描）功能的示波器（如国产ST-16型示波器、SR-8型双踪示波器等而言，需要在其扫描电路上输入一个与被测信号相关的触发信号，使扫描过程与被测信号密切配合。为了适应各种需要，同步（或触发）信号可通过同步或触发信号选择开关来选择，通常来源有3个：①从垂直放大电路引来被测信号作为同步（或触发）信号，此信号称为“内同步”（或“内触发”）信号；②引入某种相关的外加信号为同步（或触发）信号，此信号称为“外同步”（或“外触发”）

《大学物理实验A》教学大纲

《大学物理实验》(A类)教学大纲 课程名称：大学大学物理实验课程编号：实验学时：实验学分： 面向专业：非物理学本科 一、本实验课的性质、任务与目的 （一）课程性质 大学物理实验课程是高等工科院校的一门必修课，是一门独立的、实践性很强的基础课，是学生进入大学后，受到系统实验方法和实验技能基本训练的开端，是理工科类专业对学生进行科学实验训练的重要基础。大学物理实验教学和物理理论教学具有同等重要的地位，它们既有深刻的内在联系，又有各自的任务和作用。 （二）课程的任务与目的 1、通过对实验现象的观察、分析和物理量的测量，学习物理实验知识，加强对相关物理学原理的理解。 2、培养与提高学生的科学实验能力： ①能自行阅读实验教材或资料，作好实验前的准备； ②借助教材或仪器说明书能正确使用仪器； ③能够运用物理理论对实验现象进行初步分析； ④能正确记录数据，掌握列表法、作图法和遂差法等数据处理方法，初步具备处理数据、分析 结果、用不确定度表示实验结果、撰写实验报告的能力，能撰写完整规范的实验报告；了解 并学会使用本课程的网上教学系统。 ⑤能够完成简单的设计性实验。 3、培养与提高学生的科学实验素质，要求学生具有理论联系实际和实事求是的科学作风、严肃认真的工作态度、主动研究的探索精神和遵守纪律、爱护公共财产的优良品质。 4、掌握实验的基本知识、基本方法、基本技能，为后继的实验课程的学习打下必备的基础。二、本实验课的基本理论 大学物理实验课程是高等工科院校的一门必修课，是国家教育部规定的一门独立的实验课程，本实验课是基于大学物理理论的重于实验方法和实验技能训练的实验课程。 （一）误差基本理论（在绪论课中介绍，并在各实验的学习中逐步掌握）： 1、测量与误差的基本知识 2、测量的不确定度和测量结果评定 3、有效数字 4、数据处理方法(列表法、作图法和逐差法) （二）各实验原理所依据的物理理论知识 1、力学、热学、电磁学、光学以及近代物理的基本知识 2、各实验的设计思想和基本原理 三、实验方式与基本要求 实行分层次教学：基础（必做）实验教学→开放（选做）实验教学 1、基础实验教学 为了培养学生的基本实验知识和基本实验操作能力，对于基础（必做）实验的教学要求： （1）由指导教师讲解实验的基本原理、基本要求、目的、操作规程及注意事项。 （2）分组实验，循环进行，基本实验每人一套设备，每位教师同时指导学生人数一般为20-25人，每个实验3学时，由教师指导、学生独立操作完成。 （3）要求学生课前预习，并撰写实验预习报告，遵守实验课守则，认真实验，按时完成实验报

模拟电子实验 示波器的使用

专业班次组别 题目示波器的使用练习姓名（学号）日期 一、实验目的 1.学习电子电路实验中常用的电子仪器—示波器、函数信号发生器、交流数字毫伏表等主要技术指标、性能及正确使用方法。 2.初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。 二、实验设备 三、注意事项 1.使用前对电源、各旋钮位置进行检查。 2.使用时要避免碰撞，接入探头的电压不应超过说明书中所规定的最大的输入电压值（注意的是：一般说明书中给出的这一电压值往往是指峰峰值），以免损坏示波器。 3.若测试点的电压较高，应在断电的情况下，将探头的探针和鳄鱼夹事先与被测试的两个点连接好，再通过电测试，选择可避免在测试中万一因不慎而发生意外事故的可能。 4.开启示波器后，应注意使辉度和聚集适中（不宜过亮），且波形也不应长时间地停留在一个区域中，以免灼伤荧光屏。 5.在使用中出现在下列情况之一，即应停机，侍修复后再使用：①开机后保险线即烧断； ②电子官式示波器内的电风扇不转；③示波器内冒烟；④无光点显示或无扫描线；⑤波形跳动不止，或图形失真。 6.示波器关闭后再用，应至少待了3-5分钟后再开启--以免损害示波管。 7.使用后应即时关闭其电源和被测电路的电源；然后拔下示波器的电源插头，拆除测试用临时线，全地搬走开妥善地放置好示波器--以免偶然事故的发生.

专业班次组别 题目示波器的使用练习姓名（学号）日期 四、实验原理及计算 在模拟电子电路实验中,经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万用电表一起,可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试 实验中要对各种电子仪器进行综合使用,可按照信号流向,以连线简捷,调节顺手观察与读 数方便等原则进行合理布局,各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如下图所示。接线时应注意,为防止外界干扰,各仪器的公共接地端应连接在一起,称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线,示波器接线使用专用电缆线,直流电源的接线用普通导线。 1.双踪示波器 示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种参数的测量。现着重指出下列几点: 1)寻找扫描光迹 将示波器Y轴显示方式(MODE)置“CHI”或“CH2”，输入耦合方式置“GND”，开机预热后，若在显示屏上不出现光点和扫描基线，可按下列操作去找到扫描线： ①适当调节亮度旋钮(INTENSITY)。②触发方式开关(TRIGGER MODE)置“自动”。③适当调节垂直、水平“位移”旋钮，使扫描光迹位于屏幕中央。 2)双踪示波器一般有5种显示方式，即:“CH1”、“CH2”、“CH1 +CH2”三种单踪显示方式和“交替ALT”、“切换CHOP”两种双踪显示方式。“交替ALT”显示一般适宜于输入信号频率较高时使用。“切换CHOP”显示一般适宜于输入信号频率较低时使用。