3．20 迈克尔逊干涉仪的调整和使用
【实验简介】
迈克尔逊干涉仪是根据光的干涉原理制成的一种精密仪器，它在近代物理学的发展和近代计量技术中有着重要的影响。19世纪末，迈克尔逊与其合作者曾用此仪器完成了著名的迈克尔逊—莫雷“以太漂移”实验、标定米尺长度及推断光谱精细结构等三项著名的实验。第一项实验否定了“以太”的存在，并为爱因斯坦发现相对论提供了实验依据；第二项工作实现了长度单位的标准化，对近代计量技术的发展做出了重要贡献；第三项工作根据干涉条纹可见度随光程差变化的规律，推断出了光谱线的精细结构，迈克尔逊因在这方面的杰出成就获得了1907年诺贝尔物理学奖。
迈干仪结构简单、光路直观、精度高，其调整和使用具有典型性，根据迈干仪基本原理发展的精密干涉测量仪器已经广泛应用于生产和科研领域。因此，了解它的基本结构，掌握其使用方法很有必要。
【实验目的】
1．了解迈克尔逊干涉仪的结构、工作原理及调节方法。
2．观察非定域干涉、等倾、等厚干涉现象，了解其特点。
3．学会用迈克尔逊干涉仪测量激光波长及钠光双线的波长差。
【预习思考题】
1. 非定域干涉、等倾、等厚干涉条纹形成的条件是什么？实验中如何观察到这些干涉条纹？
2．怎样利用非定域干涉圆条纹的变化测量光波的波长？
3．怎样利用干涉条纹可见度的变化测量双线结构光波的波长差？
【实验仪器】
迈克耳逊干涉仪，扩束镜，He-Ne激光器，钠光灯。
【实验原理】
１．迈克耳逊干涉仪的结构及工作原理
（a ） (b)
图3.20.1 迈克尔逊干涉仪光路如图 3.20.1（b ），光源s 发出的光入射到后表面镀有半反射膜的分光板1G 上，光在半反射膜处被分为强度近似相等的两束光（1）和（2），它们分别经过反射镜1M ，2M 反射后到达E 区，形成干涉条纹。
2G 为补偿板，其物理性能与几何形状均与分光板1G 相同，且2G // 1G ，它的作用是保证（1）、（2）两束光在玻璃中的光程完全相等。反射镜2M 是固定的，1M 可在精密导轨上前后移动，以改变（1）、（2）两束光的光程差。
反射镜1M 、2M 分别装在相互垂直的两个臂上，2M 位置固定（称为定镜），1M 安装在滑块上，通过转动粗调手轮、微调手轮可使其沿臂长方向移动（称为动镜）；1M 、2M 的方位可通过其后面的三个螺钉来调节，2M 的下方还有两个互相垂直的拉簧螺丝用以微调其方位。
1M 位置由导轨边主尺、粗调手轮上方读数窗口及微调手轮读出，其读数原理与千分尺读数原理相同。粗调手轮转动一周，1M 沿导轨方向移动1mm ，手轮上有100个刻度，因此粗调手轮每转动一个小刻度相当于动镜沿臂长方向移动0.01mm ；微调手轮转动一周，粗调手轮转动一个刻度，微调手轮上也有100个刻度，因此微调手轮转动一个刻度，相当于动镜移动了0.0001mm ，加上估读的一位，可读到0.00001mm 。
2．干涉条纹的图样
图3.20.1(b)中，'2M 是2M 由1G 反射所成的虚像，研究干涉图样时，相当于'2M 和1
M 之间的空气“薄膜”所产生的干涉图样。
2.1 点光源产生的非定域干涉条纹及光源波长的测量
用凸透镜会聚后的激光束可以看作点光源。点光源s 经1M 、2M 反射后所成虚像1s 、2s 相当于两个相干点光源，它们发出的球面波在相遇的空间发生干涉，形成非定域干涉条纹。若将观察屏放在不同的位置，则可看到圆、椭圆、双曲线、直线状的干涉条纹。当观察屏垂直于1s 、2s 的连线放置时，屏上呈现一组同心圆环，圆心在1s 、2s 连线与观察屏交点o 处。
图3.20.２
由图 3.20.2可知，1s 、2s 到观察屏上任一点p 的光程差为 p s p s l 21-=? 当z op ??时
i d l cos 2=? （3.20.1） 对第k 级亮纹
λk i d l ==?cos 2 （3.20.2）
这些干涉条纹有下列特点：
（1）圆心处干涉条纹的级次最高：圆心处 0=i ，光程差d l 2=?最大。设圆心是亮点，
级次为k ，则 λd
k 2= （3.20.3）
当1M '2M 的距离d 增大时，干涉圆环中心的级次就越来越高，当第1+k 级取代第k 级
时，就会看到从中心处冒出一个干涉圆环；反之当d 减小时，干涉圆环会一个个地向中心缩
进去。由（3.20.3）式可得1M '2M 距离的改变d ?与条纹级次的改变k ?之间的关系为
2λ
k d ?=? （3.20.4）
若测得1M 移动的距离d ?，由冒出或缩进的条纹数k ?，根据（3.20.4）式，就可计算出波长λ。
（2）干涉圆环中心疏，边缘密：由（3.20.2）式，对第k 级和第1+k 级亮纹有
λk i d i =cos 2
λ)1(cos 21+=+k i d k
它们之间的角距离k i ?为 k k k k i d i i i 1
21λ-=-=?+ （3.20.5）
由此可以看出，条纹的角距离k i ?与倾角k i 成反比，k i 越大，k i ?越小，条纹越密。
（3）随1M '
2M 距离d 的增大，条纹变密：由（3.20.5）式可看出，d 增大时，k i ?变 小，干涉圆环变密。
2.2 扩展光源产生的干涉条纹
2.2.1 等倾干涉条纹。设1M //'2M ，如图
3.20.3，用扩展光源照明，倾角i 相同的各光束，由1M 、'2M 两表面反射的光线的光程差均为 i d l cos 2=? （3.20.6）
这时在E 处直接用眼睛观察或放一会聚透镜，在其焦平面上可看到一组明暗相间的同心圆环，每一个圆环对应一定倾角i ，所以称等倾干涉。在这些圆环中，0=i 处干涉条纹级次最高，有
λk d l ==?2 （3.20.7）
当移动1M 使d 增加时，中心处条纹的级次越来越高，可以看到条纹一个个从中心“冒出”，反之，条纹则一个个向中心“缩进”。
图3.20.3 图3.20.4
2.2.2 等厚干涉条纹。 如图
3.20.4，当1M 和'2M 有一很小夹角α时,产生等厚干涉
条纹，将眼睛聚焦在镜面附近，即可看到干涉条纹。经1M 、'2M 反射的两束光光程差仍可
近似地表示为i d l cos 2=?
（1）在1M '2M 相交处，由于0=d ，0=?l ，可观察到直线干涉条纹。在交线附近
因d 很小，光程差主要取决于厚度d ，i cos 的影响很小可忽略。因此观察到一组平行于交线的直线条纹。
（2）在离交线较远处，d 较大，i cos 对光程的影响不能忽略，当i 增大时，i cos 变小，要保持相同的l ?，，必须用增大d 的方法补偿由于i 增大引起的l ?的减小。所以干涉条纹在i 增大的地方要向d 增大的方向移动。使得干涉条纹变成凸向交线方向的曲线。
3．双线结构波长差的测定
若入射光为理想的单色光，则移动1M 时，视场中的干涉条纹总是清晰可见的，可见度最大。但实际上任何谱线都有一定的宽度，许多看来单色的谱线也是由波长十分接近的双线或多线组成。理论上已经证明：单色线宽使条纹的可见度随光程差变化单调下降，双线结构使条纹可见度随光程差变化作周期性变化。
设光源中含有两个相近的波长1λ和2λ (例如钠光)，当1M 、'2M 相距为1d 时，在视场中心，如果波长1λ的光形成的第k 级亮纹恰好同波长2λ的光形成的第2k 级暗纹重合，即 22111)2
1(2λλ+==k k d （3.20.8）此时可见度为0，视场中心被均匀照明。 按原方向移动1M 至下一个可见度为零的位置，
设此时1M 、'2M 间距离为2d ，有 22112)]1(21[)(2λλ+++
=+=k k k k d （3.20.9） 由（3.20.8）和（3.20.9）式得 d d ?≈?=?222
2
1λλλλ （3.20.10）
式中 12d d d -=?, 21λλλ-=?, 22
1λλλ+=
由（3.20.10）式，测出相邻两次可见度为零时1M 移动的距离d ?，即可求出光源双线的波长差。
【实验内容与步骤】
1．观察非定域干涉条纹并测量激光的波长
1.1 移动1M ，使1M 、2M 与1G 的距离大致相等，用激光作光源，使激光束大致垂直于2M ，调节1M 2M 方位，使观察屏上两排光点中最亮的重合，在光源与1G 之间放置扩束镜，使扩束后的光斑均匀照亮1G ，微调2M 方位，使屏上出现非定域圆环干涉条纹，且使圆环中心与光斑中心重合。
1.2 前后移动1M ，观察条纹的变化，从圆环的“冒出”或“缩进”说明1M '2M 间的距离d 是增大还是减小，并观察条纹的粗细、疏密和d 及i 的关系，记录观察结果。
1.3 测量Ne He -激光的波长。转动微调鼓轮使1M 沿一个方向移动，记录干涉圆环“冒出”或“缩进”100条对应的d 值，记录6次，用逐差法求d ?，由（3.20.4）式计算Ne He -激光的波长，并与公认值nm 8.6320=λ比较，计算其误差。
2．观察等倾干涉条纹并测量钠光双线的波长差
2.1 观察等倾干涉条纹。用钠灯作光源，眼睛在E 处直接向1M 观察，仔细调节1M 2M 方位，直至看到圆环干涉条纹，进一步调节2M 的微动螺钉，眼睛上下、左右移动观察时，各圆环的大小不变，仅圆心随眼睛的移动而移动，这时看到的即是等倾干涉条纹。前后移动1M ，观察并记录条纹的变化规律。
2.2 测量钠光双线的波长差（nm 3589?=）
测量前先缓慢移动1M ，仔细观察视场中心条纹可见度的变化规律，直到能够正确判断可见度最小的位置。
移动M 1，使干涉条纹的可见度发生周期性变化，连续6次记录可见度最小时的d 值，用逐差法求d ?。由（3.20.10）式计算钠光双线的波长差。
3．观察等厚干涉及白光干涉现象（选做）
3.1 移动1M 使等倾条纹逐个向中心缩进，条纹变疏、变粗至视场中只剩下1、2个圆
环条纹时，微调2M 方位，即可观察到等厚直线条纹。1M 不动，改变1M '2M 之间的夹角，
观察干涉条纹的变化情况；移动1M ，观察干涉条纹从弯曲变直再变弯曲的现象及条纹可见度的变化规律。记录观察结果，并予以分析。
3.2 移动1M ，当视场中的干涉条纹由弯曲将要变直时，用白炽灯换下钠光灯，使1M 继续按原方向移动，直到视场中出现彩色条纹。记录条纹的色彩、形状及1M 的位置。
【注意事项】
1．干涉仪中的反射镜、分光板及补偿板不可用手触摸、擦拭。
2．测量时，为消除螺距差的影响，微调手轮只能朝一个方向转动。
3．激光束能量较集中，眼睛不能直视未扩束的激光，以免造成视网膜永久伤害。
【数据记录与处理】
表1 测量Ne He -激光波长
k 0
100 200
300 400 500 )(mm d i
当300=?k 时 ________
141=-=?d d d ；______252=-=?d d d ；_______363=-=?d d d ； __________3
321=?+?+?=?d d d d ；
=??=k d 2λ ； =-=0
0λλλr E ； 表2 测量钠光双线波长差
)(mm d i
)(33m m d d d i i i -=?+
)(mm d ? =?=
?d 22λλ
【思考题】
1. 为什么观察激光非定域干涉时，通常看到圆弧条纹？怎样从条纹形状判定21S S 连 线方向？
2．分析该实验中产生误差的主要原因。
3.14 示波器的使用
【实验简介】
示波器是用来直接显示、观察和测量电压信号波形及其参数的电子观测仪器。配以各种类型的传感器，凡可转化为电压信号的电学量（如电流、电阻等）和非电学量（如温度、压力、磁场、光强），它们的动态过程及其参量均可以用示波器来观察和测量，因此示波器是一种常用的电子观测仪器。
示波器的种类和型号很多，分类方法也是多种多样的，按功能分为普通示波器、存储示波器和数字示波器，随着科学技术的发展，示波器的功能还会不断的增加，各种新产品相继问世，但不管什么类型的示波器都是以普通示波器的基本原理为基础，若能掌握通用示波器的工作原理和使用，可触类旁通，为其它类型示波器的使用打下良好基础。本实验主要介绍普通示波器的工作原理和使用方法。
【实验目的】
1．了解示波器的结构和工作原理，掌握示波器的基本使用方法
2. 学习示波器显示信号波形及利用波形测信号电压、频率
3. 学习示波器显示李萨如图形及利用李萨如图形测频率
4．熟悉示波器和信号发生器的面板功能
【预习思考题】
1.示波器主要由哪几部分组成，各部分的作用是什么？
2.如何利用示波器显示待测信号波形及利用波形测信号电压和频率？
3.触发扫描同步电路如何实现波形稳定？
4.如何利用示波器显示李萨如图形并利用李萨如图形测正弦波信号频率？
【实验仪器】
DF4318示波器, SP1641B函数信号发生器。
【实验原理】
1.示波器的结构
普通示波器主要由以下几个部分组成：示波管（CRT）、垂直放大电路（Y放大）、水平放大电路（X放大）、扫描发生器、触发扫描同步电路和电源等。
图 3.14.1
1.1 示波管
示波管是示波器的核心部件，其基本结构如图3.14.1所示，外观是一个呈喇叭形的玻璃泡，里面抽成真空，内部装有电子枪和两对互相垂直的偏转板，喇叭口的球面壁上涂有荧光物质，构成荧光屏。
电子枪由灯丝F 、阴极K 、控制栅极G 、第一阳极1A 和第二阳极2A 构成。灯丝通电后加热阴极，使得阴极发射电子。栅极电位比阴极低，它们之间形成的电场对电子有阻碍作用，控制栅极电位，可以控制到达荧光屏上电子的数目，也就是控制示波器上光点的亮度。阳极电位比阴极高很多，它们之间形成的电场对电子有加速作用，使得阴极发射的电子以很高的速度到达荧光屏上，激发荧光屏产生荧光。第一阳极和第二阳极间形成聚焦电场，调节第一阳极和第二阳极之间的电压，可以使不同方向发射的电子会聚于荧光屏上一点，称为聚焦。
在示波器内，有两对互相垂直放置的平行电极板：Y 偏转板和X 偏转板。偏转板上不加电压时，阴极发射的电子沿水平方向到达荧光屏的中心。偏转板上加一电压信号，由于受到电场力的作用，电子到达荧光屏上将发生偏转，电子在x 方向偏转位移与加在X 偏转板上的电压成正比，y 方向偏转位移与加在Y 偏转板上的电压成正比。光点在光屏上的运动轨迹实质上是光点同时参与了垂直方向和水平方向振动合成的结果。
1.2 垂直放大系统、水平放大系统
一般示波器的垂直与水平偏转板的灵敏度不高（0.1~1mm/V ），当加在偏转板上的信号电压较小时，电子束不能发生足够的偏转，以致使屏上光点位移很小。为了在屏上得到便于观察的图形，需要预先把小的输入信号经过放大后再加到偏转板上，因此示波器设置了垂直、水平放大电路，信号在输入偏转板前，先通过放大电路再加到两对偏转板上。调节垂直、水平放大电路，分别改变图形在x 方向、y 方向上的大小，以便得到合适的观测图形。
1.3 示波器显示信号波形的原理
若在Y 偏转板上加一周期性随时间变化的待测电压信号，X 偏转板上不加电压，则光点在竖直方向上来回振动，其位移与y 偏转板上的电压成正比，当信号频率较高时，屏上出现一条竖直亮线，无法观测到待测信号波形。要想在屏上观测待测信号波形，就要求光点在y 方向的振动能在x 方向均匀展开，这就要求在x 偏转板上加一周期性随时间作线性变化的扫描电压，如图3.14.2所示，也称锯齿波电压。若在x 偏转板上加锯齿波电压，光点在x 方向自左至右作匀速直线运动，当电压达到最大时，光点在x 方向达到最大，完成一次x 方向扫描，下一时刻光点又回到起始扫描位置开始下一次自左至右的扫描，如此周而复始的在x 方向上做匀速往返运动。
图 3.14.2
待测信号加在y 偏转板上，锯齿波信号加在x 偏转板上，光点同时参与了y 方向、X 方向运动，光点在屏上的运动轨迹为其y 方向、x 方向振动的合成，其中某一时刻光点在y 方向的位移与待测信号的电压成正比，x 方向位移与锯齿波信号电压成正比，因此描绘光点在屏上的运动轨迹时，可以用待测信号电压、锯齿波信号电压分别代表光点在y 、x 方向偏转位移。以待测信号为正弦波为例，示波器显示信号波形的原理如图3.14.3。
图3.14.3
由图3.14.3可知，如果待测信号频率与锯齿波信号的频率完全一样，即x y f f =,或待测信号频率是锯齿波频率的整数倍，即x y nf f =，则y 方向完成了一个或数个周期振动时，光点沿x 方向达到最大，下一时刻光点又回到左端起始扫描位置开始下一次扫描，每一次扫描时，待测信号都处于同相位点（即扫描信号和待测信号同步），于是周而复始地从同一起始位置扫描出待测信号波形，从而形成稳定的待测信号波形。显然，如果二者频率不成整数y u
x u t
倍，每一次扫描时待测信号所处的相位不同（即扫描信号和待测信号不同步），从而扫描的起始位置不同，这时在荧光屏上看到的是不断移动的波形，如图3.14.4所示，无法观察到稳定的波形。因此，要想在示波器上显示稳定的待测信号波形，必须使扫描信号和待测信号同步。
图3.14.4
1.4 扫描发生器
观测待测信号时，要求将待测信号加到示波器Y 偏转板上，X 偏转板上加扫描电压即锯齿波信号，当扫描信号和待测信号同步时，示波器显示稳定的待测信号波形。在示波器的内部有一个专门产生锯齿波信号的装置称为扫描发生器，它产生线性良好、频率连续可调的锯齿波信号。调节锯齿波信号的频率，可以在示波器上显示若干个周期的待测信号。
1.5 触发同步电路
虽然锯齿波信号的频率连续可调，但由于待测信号和锯齿波信号是两个独立的信号源，实际上很难严格满足锯齿波信号和待测信号同步，要实现锯齿波信号和待测信号同步，可采用触发扫描同步电路。由输入的被观测信号或仪器外部输入信号或电源信号作为触发信号，送至触发电路，只有当触发信号电压达到某一选择的触发电平（如图3.14.5中的A 点）时，触发电路输出触发脉冲，用它去启动扫描发生器开始一次扫描（即光点启动，由A 点自左向右移动，直到'A 点）。当锯齿波电压由最大迅速恢复到启动电压时，光点迅速从'
A 点迅y u
x u
速返回A 点。锯齿波在该周期内扫描期间，扫描电路不再受期间到来的触发脉冲的任何影响，直到本次扫描结束之后，下一个触发脉冲到来时，它又重新启动扫描电路进行下一次扫描。因每一个触发脉冲产生于同一触发电平所对应的触发信号的同相位点，因此，若选待测信号作为触发源，每次扫描的起始位置相同，实现了扫描信号与待测信号同步（如图3.14.5所示）。选择待测信号作为触发信号称为“内触发”，选择电源信号作为触发信号称为“电源触发”，选择仪器外部输入的信号作为触发信号称为“外触发”。
图 3.14.5
2．示波器的使用
2.1 观察待测信号波形
将待测信号输入到示波器的Y 偏转板上，示波器内部的扫描信号加到X 偏转板上，通过调节电压放大电路和扫描信号的频率，得到大小合适的波形，选择待测信号作为触发信号，调节触发电平，使波形稳定，即可对信号进行观测。
2.2 利用信号波形测信号的电压和频率
将待测信号输入到示波器的y 偏转板上，示波器内部的扫描信号加到X 偏转板上，按
2.1调试出待测信号波形，其中光点在y 方向的偏转位移与待测信号电压成正比，光点在x 方向的运动快慢与扫描信号频率成正比，因此，如果能够确定出示波器光屏上y 方向偏转1
u A
'A
t
t
t
u u
待测信号 触发脉冲 扫描信号 待测信号波形
格所需电压大小，即偏转因数y D ，单位为V/div,和在x 方向扫描1格所需的时间，即扫描时间因数t D ，单位为s/div ，从待测信号波形上读出振幅A 所占的格数m 和波长λ所占的格数n ，则有：
待测信号的峰值电压： m y P D V = (3.14.1) 待测信号的周期： n t D T = (3.14.2) 待测信号的频率： T
1=f (3.14.3) Y 方向的偏转因数和x 方向上的扫描时间因数分别与垂直放大电路及扫描信号频率有关，因此一般示波器上调节放大电路及扫描频率旋钮每一档上都分别标有对应的偏转因数和扫描时间因数，以便作电压、周期、频率等量的测量。
2.3 李萨如图形测频率
在示波器的两对偏转板上分别加上正弦波信号，这时示波器上描画出两正弦波信号在垂直方向上振动的合成图形，称为李萨如图形，其形状随两个信号的频率和相位差的不同而不同，如图3.14.6所示。可以证明：当两个信号的频率满足简单的整数比时，在屏幕上会显示稳定的李萨如图形。利用李萨如图形可以测正弦波信号的频率，设x f 、y f 分别为加在X 偏转板、Y 偏转板上的两正弦波信号的频率，x N 、y N 分别为李萨如图形在x 方向、y 方向切线的切点数，则有
y
x x y
N N f f = (3.14.4) 若已知一个正弦波信号的频率，就可以根据李萨如图形和式（3.14.4）测出另一个信号的频率。
图3.14.6
2.4 观测x —y 关系曲线
将x 、y 两信号分别加到示波器的X 偏转板和Y 偏转板上，则示波器显示y ～x 之间的关系曲线。
【实验内容与步骤】
1．熟悉示波器面板上各旋钮的作用
1.1 开机前将“辉度”调节旋钮旋至最大，“水平”、“竖直”移位旋钮旋至中间位置，“垂直方式”选择“1y ”，“扫描频率”调节旋钮置于“扫描”档，“触发源”选择“1y ”，“输入耦合方式”置于“AC ”，“GND ”开关按下（信号接地），“扫描方式”选择“自动（AUTO ）”。
1.2 打开电源开关，约几秒后，屏上会出现一条扫描线，调节就“聚焦”、“辉度”、“水平移位”、“竖直移位”旋钮观察扫描线的变化，将扫描线调至清晰、亮度适中且位置居中。“扫描方式”选择“常态（NORM ）”，观察扫描线的变化。
1.3 将信号发生器输出的点频信号接至示波器信号输入端“1y ”，“GND ”开关弹起，“垂直方式”相应选择“1y ”，“扫描频率”调节旋钮置于“扫描”档，这时在屏上可观测到点频信号的波形。调节对应的“衰减放大”旋钮、“扫描频率”调节旋钮，观察信号波形的变化；“触发源”分别选择“1y ”、“2y ”、“电源触发”，调节“触发电平”调节旋钮，观察信号波形的变化；“扫描方式”分别选择“自动（AUTO ）”和“常态（NORM ）”，观察波形的变化；改变触发极性，观察波形的变化；最后在示波器上调试出一个完整周期、两个完整周期的大小合适、稳定的点频信号波形。
1.4 总结示波器各按键、旋钮的功能及使用方法。
x y f f ： 1：1 2：1 3：1 3：2
2.2 记下此时“衰减放大”调节旋钮、“扫描频率”调节旋钮上对应的偏转因数y D 和扫描时间因数t D ，从示波器上读出波形振幅及波长所占的格数m 、n ，利用式（
3.1
4.1）、（3.14.2）、（3.14.3）计算信号的峰值电压和频率
2.3 用同样的方法观测4V 、1000Hz 的正弦波信号的波形，并测其峰值电压和频率
3．观察李萨如图形，并用李萨如图形测函数发生器输出的点频信号频率
3.1 将“扫描频率”调节旋钮旋至“x —y ”档，函数信号发生器的“点频输出”信号接到1y 通道输入端（该信号输入至x 偏转板），其频率设为x f ，函数信号发生器输出的正弦波信号作为已知可调信号接到2y 通道输入端，其频率设为y f ，分别调节1y 、2y 输入信号“衰减放大”调节旋钮使图形大小合适，调节函数信号发生器输出信号频率y f ，在示波器上可观测到不同形状的稳定的李萨如图形。
3.2 根据李萨如图形的形状，读出李萨如图形在x 方向、y 方向所做切线的切点个数x N 、x N ，记下每个李萨如图形对应的函数信号发生器输出信号的频率y f ，根据式
y
x x y N N f f =，可算出待测点频信号的频率x f 。
【注意事项】 1.为了保护示波器光屏，光点亮度不能太强，也不能长时间停留在荧光屏上某点处。
2.示波器作定量测量时，要记录偏转因数或扫描时间因数，其微调旋钮必须旋至校准位（顺时针方向旋足）。
3.示波器长时间使用，若偏转因数、扫描时间因数与标定值有差别，应用标准电压信号对其进行校准。
【数据记录与处理】
表1 测信号的电压和频率
表2 利用李萨如图形测信号的频率
【思考题】
1. 如果示波器良好，但由于某些旋钮未调好，荧光屏上看既不到亮点，也看不到扫描线，应怎样操作才能找到亮点？
2. 示波器显示波形和显示李萨如图形工作方式有何不同？
3. 示波器显示波形时，若波形不稳定，应调节示波器的那些部件使图形稳定？显示李萨如图形时，能否用同样的方法使图形稳定？为什么？
【附录】
1．DF4318示波器面板功能及用法
DF4318示波器面板如图2.15.8所示，其面板旋钮功能及用法如下：
图 3.14.7
1“辉度”调节旋钮：用于调节光点的亮度
2 “聚焦”调节旋钮：用于调节光点的清晰度
3“迹线旋转”调节旋钮：调节扫描基线与水平刻度平行
4 电源指示灯：电源接通时灯亮
5 电源开关：当开关按下时，电源接通，指示灯亮；开关松开，电源关闭，指示灯熄
6 标准信号输出端：提供幅度为0.5p p V 、频率为1KHz 的方波信号，用于校准示波器上“衰减放大”调节旋钮及“扫描频率”调节旋钮上的偏转因数及扫描时间因数
7、8 竖直移位旋钮：用于调节光点或图形在屏上的竖直位置
9 垂直方式选择开关：它是一个多档开关。开关“1y ”按下，屏幕上显示1y 通道的信号；开关“2y ”按下，屏幕上显示2y 通道的信号；开关“ALT”按下时，1y 通道和2y 通道中的信号交替显示，交替显示的频率受扫描频率的控制，适用于高频信号的双踪显示；开关“CHOP ”按下， 1y 通道和2y 通道中的信号断续显示，适用于低频信号双踪显示；置于“ADD”方式时，若其右侧“2y ”开关弹起，显示1y 通道、2y 通道中的信号的代数和，若其右侧“2y ”按下，显示1y 通道、2y 通道中信号的代数差
10 2y 极性开关：用于2y 信号作倒相显示。在垂直方式选择开关“ADD”按下时，开关弹起，获得两通道信号的代数和，开关按下，获得两通道信号的代数差
11、12 电压衰减放大旋钮：分别用于1y 通道和2y 通道中信号的衰减与放大，调节此旋钮可改变示波器的偏转因数，偏转因数从5mv/div ～5v/div,按1，2，5顺序分10档
13、14 电压衰减放大微调旋钮：分别用于连续改变1y 通道和2y 通道中信号的衰减与放大，调节此旋钮也可改变示波器的偏转因数。在作定量测量的时候，此旋钮应顺时针旋足
15、16 输入耦合方式开关：分别用于选择1y 和2y 输入信号的耦合方式。“AC/DC”开关按下时交流耦合方式，信号中的直流成分被隔断，用于观察被测信号的交流成分，“AC/DC”开关松开，选择直流耦合方式，适用观测包含直流成分的被测信号。当“GND”开关按下时，输入信号接地
17 1y 信号输入端：当扫描频率调节旋钮置于扫描方式时，该信号输入到示波器y 偏转板上，用于观察该信号波形；当扫描频率调节旋钮置于y -x 工作方式时，该信号输入到示波器x 偏转板上，可以观察李萨如图形或y -x 函数曲线
18 2y 信号输入端： 被测信号由此输入到示波器的y 偏转板上。
19 水平移位旋：调节波形在屏幕上的水平位置
20 电平调节旋钮：用于调节被测信号在某一电平上触发扫描
21 触发极性开关：开关按下，选择被测信号的下降沿去触发扫描，开关弹起，选择被测信号的上升沿去触发扫描
22 触发方式选择开关：选择“自动（AUTO ）”：当无触发信号输入时，屏上显示扫描光迹，一旦有触发信号输入，电路自动转换为触发扫描状态，调节电平“LEVER”可使波形稳定地显示在屏上；选择“常态（NORM ）”：无信号输入时，屏上无光迹显示，有信号输入时，触发电平调节在合适位置上，电路即被触发扫描。被测信号低于20Hz 时，必须选择该方式；选择“单次（SINGLE ）”：用于产生单次扫描；选择“电视场（TV ）”：用于观察电视场信号
23 触发指示灯：触发扫描时指示灯亮
24 扫描频率调节旋钮：用于调节扫描信号的频率，调节此旋钮，改变了光点沿x 方向的扫描速度，扫描速度从0.2μs/div～0.5s/div,按1，2，5进位分20档。当旋钮位于“x —y ”位置时，1y 通道信号加到水平偏转板上，2y 通道加到垂直偏转板上，用作李萨如图形显示或x —y 显示
25 扫描频率微调旋钮：用于连续调节扫描信号频率，调节此旋钮，改变了光点沿x 方向的扫描速度，作定量测量时，此旋钮应顺时针方向旋足至校准位
26 扫描扩展开关：开关按下时，扫描速度被扩大5倍，波形在水平方向扩展5倍。 27触发源选择开关：按下1y 时，触发源取自1y 通道信号；按下2y 时，触发源取自2y 通道信号；按下“LINE ”时，机内电源信号输入到触发电路；按下“EXT ”时，由面板上外触发输入端输入
28 接地
29 外触发信号输入端
2．SP1641B 函数信号发生器
SP1641B 函数信号发生器面板如图2.15.9所示。
图3.14.8
○
1频率显示窗口：显示输出信号的频率或外测频信号的频率 ○
2 幅度显示窗口：显示函数输出信号的峰—峰电压 ○
3 扫描宽度调节旋钮：调节此旋钮可调节扫频输出信号的频率范围；在测外频时，逆时针选到底（绿灯亮），为外输入信号经过低通开关进入测量系统
○
4扫描速率调节旋钮：调节此电位器可以改变内扫描时间长短；外测频时，逆时针选到底（绿灯亮），为外输入信号衰减20dB 进入测量系统
○
5扫描/计数输入插座：当扫描/计数键○13功能选择外扫描状态或外计数功能时，外扫描控制信号或外测频信号由此输入
○
6点频信号输出端：输出频率为100Hz 信号，输出幅度为2p p V -的标准正弦波信号。 ○
7函数信号输出端：输出多种波形的函数信号，输出信号最大幅度为20p p V -（1M Ω负载），10p p V -（50Ω负载）
○
8函数信号输出幅度调节旋钮：调节输出信号的电压幅度，调节范围为20dB ○
9函数输出信号直流电平偏移调节旋钮：调节范围-5V ～+5V(50Ω负载)，-10V ～
+10V(1MΩ负载)。当电位器处于“关”位置时，为“0”电平
○
10 函数输出信号波形对称性调节旋钮：调节此旋钮可改变输出信号的对称性，当电位
怀化学院 大学物理实验实验报告 系别物信系年级2009专业电信班级09电信1班姓名张三学号09104010***组别1实验日期2009-10-20 实验项目:长度和质量的测量 【实验题目】长度和质量的测量
【实验目的】 1. 掌握米尺、游标卡尺、螺旋测微计等几种常用测长仪器的读数原理和使用方法。 2. 学会物理天平的调节使用方法，掌握测质量的方法。 3. 学会直接测量和间接测量数据的处理，会对实验结果的不确定度进行估算和分析，能正确地表示测量结果。 【实验仪器】(应记录具体型号规格等，进实验室后按实填写) 直尺(50cm)、游标卡尺(0.02mm)、螺旋测微计(0～25mm,0.01mm),物理天平(TW-1B 型，分度值0.1g ，灵敏度1div/100mg),被测物体 【实验原理】(在理解基础上，简明扼要表述原理，主要公式、重要原理图等) 一、游标卡尺 主尺分度值：x=1mm,游标卡尺分度数：n （游标的n 个小格宽度与主尺的n-1小格长度相等）,游标尺分度值： x n n 1 -（50分度卡尺为0.98mm,20分度的为：0.95mm ）,主尺分度值与游标尺分度值的差值为：n x x n n x =-- 1,即为游标卡尺的分度值。如50分度卡尺的分度值为：1/50=0.02mm,20分度的为：1/20=0.05mm 。 读数原理：如图，整毫米数L 0由主尺读取，不足1格的小数部分l ?需根据游标尺与主尺对齐的刻线数k 和卡尺的分度值x/n 读取：n x k x n n k kx l =--=?1 读数方法（分两步）： (1)从游标零线位置读出主尺的读数.(2)根据游标尺上与主尺对齐的刻线k 读出不足一分格的小数,二者相加即为测量值.即: n x k l l l l +=?+=00,对于50分度卡尺：02.00?+=k l l ;对20分度：05.00?+=k l l 。实际读数时采取直读法读数。 二、螺旋测微器 原理：测微螺杆的螺距为，微分筒上的刻度通常为50分度。当微分筒转一周时，测微螺杆前进或后退mm ，而微分筒每转一格时，测微螺杆前进或后退50=。可见该螺旋测微器的分度值为mm ，即千分之一厘米，故亦称千分尺。 读数方法：先读主尺的毫米数（注意刻度是否露出），再看微分筒上与主尺读数准线对齐的刻线（估读一位）,乖以, 最后二者相加。 三：物理天平 天平测质量依据的是杠杆平衡原理 分度值:指针产生1格偏转所需加的砝码质量，灵敏度是分度值的倒数，即n S m =?，它表示天平两盘 中负载相差一个单位质量时，指针偏转的分格数。如果天平不等臂，会产生系统误差，消除方法：复称法，先正常称1次，再将物放在右盘、左盘放砝码称1次(此时被测质量应为砝码质量减游码读数)，则被测物体质量的修正值为：21m m m ?=。 【实验内容与步骤】(实验内容及主要操作步骤) 1. 米尺测XX 面积：分别测量长和宽各一次。
大学物理实验报告答案大全（实验数据及思考题答案全包括） 伏安法测电阻 实验目的(1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。 (3) 学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。 实验方法原理根据欧姆定律， I R = U ，如测得U 和I 则可计算出R。值得注意的是，本实验待测电阻有两只， 一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。 实验装置待测电阻两只，0～5mA 电流表1 只，0－5V 电压表1 只，0～50mA 电流表1 只，0～10V 电压表一 只，滑线变阻器1 只，DF1730SB3A 稳压源1 台。 实验步骤本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学 生参照第2 章中的第2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。 (1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录U 值和I 值。对每一个电阻测量3 次。 (2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。 (3) 如果同一电阻多次测量结果相差很大，应分析原因并重新测量。 数据处理 测量次数1 2 3 U1 /V 5.4 6.9 8.5 I1 /mA 2.00 2.60 3.20 R1 / Ω 2700 2654 2656
测量次数1 2 3 U2 /V 2.08 2.22 2.50 I2 /mA 38.0 42.0 47.0 R2 / Ω 54.7 52.9 53.2 (1) 由. % max ΔU =U ×1 5 ，得到U 0.15V , 1 Δ = U 0 075V Δ 2 = . ； (2) 由. % max ΔI = I ×1 5 ，得到I 0.075mA, 1 Δ = I 0 75mA Δ 2 = . ； (3) 再由2 2 3 3 ( ) ( ) I I V u R U R Δ Δ = + ，求得9 10 Ω 1Ω 2 1 1 = × = R R u , u ； (4) 结果表示= (2.92 ± 0.09)×10 Ω, = (44 ±1)Ω 2 3 1 R R 光栅衍射 实验目的 (1) 了解分光计的原理和构造。 (2) 学会分光计的调节和使用方法。 (3) 观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 大学物理实验报告答案大全（实验数据及思考题答案全包括） 伏安法测电阻 实验目的(1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。 (3) 学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。 U 实验方法原理根据欧姆定律，R =，如测得U 和I 则可计算出R。值得注意的是，本实验待测电阻有两只， I 一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。 实验装置待测电阻两只，0～5mA 电流表1 只，0－5V 电压表1 只，0～50mA 电流表1 只，0～10V 电压表一只，滑线变阻器1 只，DF1730SB3A 稳压源1 台。 实验步骤本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学生参照第2 章中的第2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。 (1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录U 值和I 值。对每一个电阻测量3 次。 (2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。 (3) 如果同一电阻多次测量结果相差很大，应分析原因并重新测量。 数据处理 (1) 由?U =U max ×1.5% ，得到?U 1 = 0.15V,?U2 = 0.075V ； (2) 由?I = I max ×1.5% ，得到?I 1 = 0.075mA,?I 2 = 0.75mA； (3) 再由u= R ( ?U )2 + ( ?I ) 2 ，求得u= 9 ×101?, u= 1?； R 3V 3I R1 R2 (4) 结果表示R1 = (2.92 ± 0.09) ×10光栅衍射实验目的 (1) 了解分光计的原理和构造。 (2) 学会分光计的调节和使用方法。?, R 2 = (44 ±1)? (3) 观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长实验方法原理
大学物理实验 一、万用表的使用 1、使用万用表欧姆档测电阻时，两只手握住笔的金属部分在与电阻两端接触进行测量时，对结果有无影响？为什么？ 有影响，会使测量值偏小 因为人体本身有电阻，两只手握住笔的金属部分在与电阻两端接触相当于并联 2、用万用表测电阻时，通过电阻的电流是由什么电源供给的？万用表的红表笔和黑表笔哪一个电位高？ 电源内部电路提供（万用表的内部电池供给的） 黑笔 3、用万用表欧姆档判别晶体二极管的管脚极性时，若两测量得到阻值都很小或都很大，说明了什么？ 两测量得到阻值都很小，说明二极管已被击穿损坏 两测量得到阻值都很大，说明二极管内部断路 4、能否用万用表检查一回路中电阻值？为什么？ 不能，因为通电电路中测量电阻值会造成万用表的损坏。
【数据处理】（要求写出计算过程） 1．1R = Ω 2．2R = Ω 3．U = V 21 1 ()(1)k U i i U U k σ==-=-∑ V = =2 ?仪最小分度值 V 22U U U σ=+?仪= V U U U U =±=（ ± ）V 100%U U U E U = ?= % 二、用模拟法测绘静电场 1、出现下列情况时，所画的等势线和电力线有无变化？（电源电压提高1倍；导电媒质的导电率不变，但厚度不均匀；电极边缘与导电媒质接触不良；导电媒质导电率不均匀） 有，电势线距离变小，电力线彼此密集 无任何变化 无法测出电压，画不出等势线、电力线 等势线、电力线会变形失真 2、将电极之间电压正负接反，所作的等势线和电力线是否有变化？ 等势线和电力线形状基本不变，电力线方向相反
3、此实验中，若以纯净水代替自来水，会有怎样的结果？ 实验无法做，因为纯净水不导电 4、本实验除了用电压表法外还可以用检流计法（电桥法）来测量电势。试设计测量电路。两种方法各有何优缺点？ 电压表法优点：简单 缺点：误差大 电桥法优点：测量精度高 缺点：复杂 5、能否根据实验测出的等势线计算场中某点的电场强度？为什么？ 不能，因为等势线是定性的线条，相邻等势线的间隔表示的电势差相等，等势线间隔小的地方电场线强，电场强度大只能说明，无法定量表达 三、迈克尔逊干涉仪 1、为什么有些地方条纹粗，有些地方条纹细？能指出什么地方条纹最粗吗？ 相邻条纹间距与两平面镜到分光板近距离之差d成反比，与各条纹对应干涉光束和中心轴夹角成反比。d越小、条纹间距越大，条纹分布越疏，条纹越粗。当d一定时，θ越小，条纹间距越大，即离圆心近处条纹最粗 2、光屏上显现等倾花纹后，改变镜面M1的位置，干涉花纹的中心位置发生位移，分析产生此种现象的原因。 光镜面M1的位置被改变，M1与M2的垂直状态发生改变，M1与M2之间有一定的夹角，从而让干涉花纹的中心位置发生移动。
大学物理实验报告 摘要：热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体电阻，具有许多独特的优点和用途，在自动控制、无线电子技术、遥控技术及测温技术等方面有着广泛的应用。本实验通过用电桥法来研究热敏电阻的电阻温度特性，加深对热敏电阻的电阻温度特性的了解。 关键词：热敏电阻、非平衡直流电桥、电阻温度特性 1、引言 热敏电阻是根据半导体材料的电导率与温度有很强的依赖关系而制成的一种器件，其电阻温度系数一般为（-~+）℃-1。因此，热敏电阻一般可以分为: Ⅰ、负电阻温度系数（简称NTC）的热敏电阻元件 常由一些过渡金属氧化物（主要用铜、镍、钴、镉等氧化物）在一定的烧结条件下形成的半导体金属氧化物作为基本材料制成的，近年还有单晶半导体等材料制成。国产的主要是指MF91~MF96型半导体热敏电阻。由于组成这类热敏电阻的上述过渡金属氧化物在室温范围内基本已全部电离，即载流子浓度基本上与温度无关，因此这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要考虑迁移率与温度的关系，随着温度的升高，迁移率增加，电阻率下降。大多应用于测温控温技术，还可以制成流量计、功率计等。 Ⅱ、正电阻温度系数（简称PTC）的热敏电阻元件 常用钛酸钡材料添加微量的钛、钡等或稀土元素采用陶瓷工艺，高温烧制而成。这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要依赖于载流子浓度，而迁移率随温度的变化相对可以忽略。载流子数目随温度的升高呈指数增加，载流子数目越多，电阻率越小。应用广泛，除测温、控温，在电子线路中作温度补偿外，还制成各类加热器，如电吹风等。 2、实验装置及原理 【实验装置】 FQJ—Ⅱ型教学用非平衡直流电桥，FQJ非平衡电桥加热实验装置（加热炉内置MF51型半导体热敏电阻（Ω）以及控温用的温度传感器），连接线若干。 【实验原理】 根据半导体理论，一般半导体材料的电阻率和绝对温度之间的关系为（1—1） 式中a与b对于同一种半导体材料为常量，其数值与材料的物理性质有关。因
实验7 分光计的调整与使用 ★1、本实验所用分光计测量角度的精度是多少？仪器为什么设两个游标？如何测量望远镜转过的角度？ 本实验所用分光计测量角度的精度是：1＇。为了消除因刻度盘和游标盘不共轴所引起的偏心误差，所以仪器设两个游标。望远镜从位置Ⅰ到位置Ⅱ所转过的角度为2 )_()('1'212?????+-= ，注：如越过刻度零点，则必须按式)(120360??--来计算望远镜的转角。 ★2、假设望远镜光轴已垂直于仪器转轴，而平面镜反射面和仪器转轴成一角度β，则反射的小十字像和平面镜转过1800后反射的小十字像的位置应是怎样的？此时应如何调节？试画出光路图。 反射的小十字像和平面镜转过180o 后反射的小十字像的位置是一上一下，此时应该载物台下螺钉，直到两镜面反射的十字像等高，才表明载物台已调好。光路图如下： ★3、对分光计的调节要求是什么？如何判断调节达到要求？怎样才能调节好？ 调节要求：①望远镜、平行光管的光轴均垂直于仪器中心转轴；②望远镜对平行光聚焦（即望远调焦于无穷远）；③平行光管出射平行光；④待测光学元件光学面与中心转轴平行。 判断调节达到要求的标志是：①望远镜对平行光聚焦的判定标志；②望远镜光轴与分光计中心转轴垂直的判定标志；③平行光管出射平行光的判定标志；④平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直的判定标志。 调节方法：①先进行目测粗调；②进行精细调节：分别用自准直法和各半调节法进行调节。 4、在分光计调节使用过程中，要注意什么事项？ ①当轻轻推动分光计的可转动部件时，当无法转动时，切记不能强制使其转动，应分析原因后再进行调节。旋转各旋钮时动作应轻缓。②严禁用手触摸棱镜、平面镜和望远镜、平行光管上各透镜的光学表面，严防棱镜和平面镜磕碰或跌落。③转动望远镜时，要握住支臂转动望远镜，切忌握住目镜和目镜调节手轮转动望远镜。④望远镜调节好后不能再动其仰角螺钉。 5、测棱镜顶角还可以使用自准法，当入射光的平行度较差时，用哪种方法测顶角误差较小？ ?2 1=A 的成立条件是入射光是平行的，当入射光的平行度较差时，此公式已不再适用，应用自准直法测三棱镜的顶角，用公式?-=1800 A 来计算，误差较小。
( 实验报告) 姓名：____________________ 单位：____________________ 日期：____________________ 编号：YB-BH-053939 大学物理实验报告College Physics Experiment Report
大学物理实验报告 大学物理实验报告1 实验目的：通过演示来了解弧光放电的原理 实验原理：给存在一定距离的两电极之间加上高压，若两电极间的电场达到空气的击穿电场时，两电极间的空气将被击穿，并产生大规模的放电，形成气体的弧光放电。 雅格布天梯的两极构成一梯形，下端间距小，因而场强大(因)。其下端的空气最先被击穿而放电。由于电弧加热(空气的温度升高，空气就越易被电离, 击穿场强就下降)，使其上部的空气也被击穿，形成不断放电。结果弧光区逐渐上移，犹如爬梯子一般的壮观。当升至一定的高度时，由于两电极间距过大，使极间场强太小不足以击穿空气，弧光因而熄灭。 简单操作：打开电源，观察弧光产生。并观察现象。(注意弧光的产生、移动、消失)。 实验现象： 两根电极之间的高电压使极间最狭窄处的电场极度强。巨大的电场力使空气电离而形成气体离子导电，同时产生光和热。热空气带着电弧一起上升，就象圣经中的雅各布(yacob以色列人的祖先)梦中见到的天梯。
注意事项：演示器工作一段时间后，进入保护状态，自动断电，稍等一段时间，仪器恢复后可继续演示， 实验拓展：举例说明电弧放电的应用 大学物理实验报告2 一、演示目的 气体放电存在多种形式，如电晕放电、电弧放电和火花放电等，通过此演示实验观察火花放电的发生过程及条件。 二、原理 首先让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。尖端电极放电，而球型电极未放电。这是由于电荷在导体上的分布与导体的曲率半径有关。导体上曲率半径越小的地方电荷积聚越多(尖端电极处)，两极之间的电场越强，空气层被击穿。反之越少(球型电极处)，两极之间的电场越弱，空气层未被击穿。当尖端电极与平板电极之间的距离大于球型电极与平板电极之间的距离时，其间的电场较弱，不能击穿空气层。而此时球型电极与平板电极之间的距离最近，放电只能在此处发生。 三、装置 一个尖端电极和一个球型电极及平板电极。 四、现象演示 让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。尖端电极放电，而球型电极未放电。接着让尖端电极与平板电极之间的距离大于球型电极与平板电极之间的距离，放电在球型电极与平板电极之间发生 五、讨论与思考
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4 3 23y 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 ??==-?=-??- ()()[]21 23 2 289y x N 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=（2 0.083510? ± 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 =?==? C. 用它测量时的相对误差为mm 004.0±。 100%E X δ = ?相对误差：无单位；=x X δ-绝对误差：有单位。
物理实验教程 3.2 钢丝杨氏模量的测定 3.5 固体的导热系数的测定 3.8 惠更斯电桥 3.14 示波器的使用 3.15 霍尔效应的应用 3.17 分光计的调节和使用 3.19 等厚干涉的应用 407宿舍
3.2钢丝杨氏模量的测定 【实验目的】 1．了解静态拉伸法测杨氏模量的方法 2．掌握光杠杆放大法测微小长度变化的原理和方法 3．学会用逐差法处理数据 【实验内容与步骤】 1．用拉伸法测钢丝的杨氏模量 1.1 调整杨氏模量测定仪 调节杨氏模量测定仪的底脚调整螺钉，使立柱铅直。调节平台的上下位置，使随钢丝伸长的夹具B 上端与沟槽在同一水平面上（为什么?）。加1Kg 砝码在砝码托盘上，将钢丝拉直，检查夹具B 是否能在平台的孔中上下自由地滑动，钢丝是否被上下夹子夹紧． 1.2 调整光杠杆镜尺组 光杠杆后两足置于沟槽内，前足置于夹具B 上，让平面镜竖直，镜尺组安放在光杠杆正前方约1.2m 处，并尽量使望远镜水平并与光杠杆镜面同高，标尺竖直。 调节望远镜（移动或转动望远镜支架）使得从望远镜上方沿镜筒轴线方向在平面镜中能看到标尺的像，调节望远镜的目镜，看清镜筒内的十字叉丝，调节望远镜的调焦旋钮，使标尺的像清晰并无视差。 仔细调节光杠杆，使与望远镜同高的标尺刻度像与十字叉丝的横叉丝重合。（为什么？） 1.3 测量n ? 轻轻的依次将1Kg 的砝码加到砝码托盘上（砝码托自重不计），记录不同力作用下望远镜中标尺读数'i n (共6次)，然后将砝码再依次轻轻取下，再记录不同力作用下标尺读数" i n ，两次读数的平均值作为不同力作用下标尺的读数i n ，用逐差法求n ? 注意：测量时应随时注意检查和判断测量数据的合理性；加砝码时勿使砝码托摆动，并将砝码缺口交叉放置，以免倒落。 1.4 测L 、D 用钢卷尺测量光杠杆镜面到标尺的距离D 和上下夹具之间钢丝的长度L 。 1.5 测 b 用印迹法（即将光杠杆拿下放在纸上压出三个脚尖的迹点）测出光杠杆前足到后两足连线的垂直距离b 。 1.6 用螺旋测微计测量钢丝的直径d,选择上中下三处，每处都要在互相垂直方向上各测一次，
大学物理实验答案 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
实验一 物体密度的测定 【预习题】 1．简述游标卡尺、螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项。 答：（1）游标卡尺的测量原理及使用时的注意事项： 游标卡尺是一种利用游标提高精度的长度测量仪器，它由主尺和游标组成。设主 尺上的刻度间距为y ，游标上的刻度间距为x ，x 比y 略小一点。一般游标上的n 个刻度间距等于主尺上(n -1)个刻度间距，即y n nx )1(-=。由此可知，游标上的刻度间距与主尺上刻度间距相差n 1,这就是游标的精度。 教材P33图1-2所示的游标卡尺精度为 mm 501,即主尺上49mm 与游标上50格同长，如教材图1-3所示。这样，游标上50格比主尺上50格（50mm ）少一格（1mm ），即游标上每格长度比主尺每格少1÷50 = 0.02(mm)， 所以该游标卡尺的精度为0.02mm 。 使用游标卡尺时应注意：①一手拿待测物体，一手持主尺，将物体轻轻卡住，才 可读数。②注意保护量爪不被磨损，决不允许被量物体在量爪中挪动。③游标卡尺的外量爪用来测量厚度或外径，内量爪用来测量内径，深度尺用来测量槽或筒的深度，紧固螺丝用来固定读数。 （2）螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项： 螺旋测微器又称千分尺，它是把测微螺杆的角位移转变为直线位移来测量微小长 度的长度测量仪器。螺旋测微器主要由固定套筒、测量轴、活动套筒(即微分筒)组成。
如教材P24图1-4所示，固定套管D上套有一个活动套筒C(微分筒)，两者由高精度螺纹紧密咬合，活动套筒与测量轴A相联，转动活动套筒可带动测量轴伸出与缩进，活动套筒转动一周( 360)，测量轴伸出或缩进1个螺距。因此，可根据活动套筒转动的角度求得测量轴移动的距离。对于螺距是0.5mm螺旋测微器，活动套筒C的周界被等分为50格，故活动套筒转动1 格，测量轴相应地移动0.5/50=0.01mm,再加上估读，其测量精度可达到0.001 mm。 使用螺旋测微器时应注意：①测量轴向砧台靠近快夹住待测物时，必须使用棘轮而不能直接转动活动套筒，听到“咯、咯”即表示已经夹住待测物体，棘轮在空转，这时应停止转动棘轮，进行读数，不要将被测物拉出，以免磨损砧台和测量轴。②应作零点校正。 2．为什么胶片长度可只测量一次？ 答：单次测量时大体有三种情况：（1）仪器精度较低，偶然误差很小，多次测量读数相同，不必多次测量。（2）对测量的准确程度要求不高，只测一次就够了。（3）因测量条件的限制，不可能多次重复测量。本实验由对胶片长度的测量属于情况（1），所以只测量1次。
U 2 I 2 大学物理实验报告答案大全（实验数据及思考题答案全包括） 伏安法测电阻 实验目的 (1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。 (3) 学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。 实验方法原理 根据欧姆定律， R = U ，如测得 U 和 I 则可计算出 R 。值得注意的是，本实验待测电阻有两只， 一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。 实验装置 待测电阻两只，0～5mA 电流表 1 只，0－5V 电压表 1 只，0～50mA 电流表 1 只，0～10V 电压表一 只，滑线变阻器 1 只，DF1730SB3A 稳压源 1 台。 实验步骤 本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学 生参照第 2 章中的第 2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。 (1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录 U 值和 I 值。对每一个电阻测量 3 次。 (2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。 (3) 如果同一电阻多次测量结果相差很大，应分析原因并重新测量。 数据处理 (1) 由 U = U max ? 1.5% ，得到 U 1 = 0.15V , U 2 = 0.075V ； (2) 由 I = I max ? 1.5% ，得到 I 1 = 0.075mA , I 2 = 0.75mA ； (3) 再由 u R = R ( 3V ) + ( 3I ) ，求得 u R 1 = 9 ? 101 &, u R 2 = 1& ； (4) 结果表示 R 1 = (2.92 ± 0.09) ?10 3 &, R 2 = (44 ± 1)& 光栅衍射 实验目的 (1) 了解分光计的原理和构造。 (2) 学会分光计的调节和使用方法。 (3) 观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长 实验方法原理
大学物理实验心得体会 (一)实验数据的处理方法 实验结果的表示首先取决于实验的物理模式通过被测量之间的相互关系考虑实验结果的表示方法常见的实验结果的表示方法是有图解法和方程表示法在处理数据时可根据需要和方便选择任何一种方法表示实验的最后结果 (1)实验结果的图形表示法把实验结果用函数图形表示出来在实验工作中也有普遍的实用价值它有明显的直观性能清楚的反映出实验过程中变量之间的变化进程和连续变化的趋势精确地描制图线在具体数学关系式为未知的情况下还可进行图解并可借助图形来选择经验公式的数学模型因此用图形来表示实验的结果是每个中学生必须掌握的 图解法主要问题是拟合面线一般可分五步来进行 ①整理数据即取合理的有效数字表示测得值剔除可疑数据给出相应的测量误差 ②选择坐标纸坐标纸的选择应为便于作图或更能方使地反映变量之间的相互关系为原则可根据需要和方便选择不同的坐标纸原来为曲线关系的两个变量经过坐标变换利用对数坐标就要能变成直线关系常用的有直角坐标纸、单对数坐标纸和双对数坐标纸 ③坐标分度在坐标纸选定以后就要合理的确定图纸上每一小格的距离所代表的数值但起码应注意下面两个原则： a.格值的大小应当与测量得值所表达的精确度相适应
b.为便于制图和利用图形查找数据每个格值代表的有效数字尽量采用1、2、4、5避免使用3、6、7、9等数字 ④作散点图根据确定的坐标分度值将数据作为点的坐标在坐标纸中标出考虑到数据的分类及测量的数据组先后顺序等应采用不同符号标出点的坐标常用的符号有：×○●△■等规定标记的中心为数据的坐标 ⑤拟合曲线拟合曲线是用图形表示实验结果的主要目的也是培养学生作图方法和技巧的关键一环拟合曲线时应注意以下几点：a.转折点尽量要少更不能出现人为折曲 b.曲线走向应尽量靠近各坐标点而不是通过所有点 c.除曲线通过的点以外处于曲线两侧的点数应当相近 ⑥注解说明规范的作图法表示实验结果要对得到的图形作必要的说明其内容包括图形所代表的物理定义、查阅和使用图形的方法制图时间、地点、条件制图数据的来源等 (2)实验结果的方程表示法方程式是中学生应用较多的一种数学形式利用方程式表示实验结果不仅在形式上紧凑并且也便于作数学上的进一步处理实验结果的方程表示法一般可分以下四步进行 ①确立数学模型对于只研究两个变量相互关系的实验其数学模型可借助于图解法来确定首先根据实验数据在直角坐标系中作出相应图线看其图线是否是直线反比关系曲线幂函数曲线指数曲线等就可确定出经验方程的数学模型分别为： Y=a+bxY=a+b/xY=aY=aexp(bx)
大学物理实验试题（一） 一、单项选择题（每小题3分，共10小题） （1）.在光栅测量波长的实验中，所用的实验方法是[ ] （A）模拟法（B）干涉法（C）稳态法（D）补偿法 （2）.用箱式惠斯登电桥测电阻时，若被测电阻值约为4700欧姆，则倍率选[ ]（A）（B）（C）10 （D）1 $ （3）.用某尺子对一物体的长度进行15次重复测量，计算得A类不确定度为0.01mm，B类不确定度是0.6mm，如果用该尺子测量类似长度，应选择的合理测量次数为 （A）1次（B）6次（C）15次（D）30次 （4）.用惠斯登电桥测电阻时，如果出现下列情况，试选择出仍能正常测 量的情况[ ] （A）有一个桥臂电阻恒为零（B）有一个桥臂电阻恒为无穷大 （C）检流计支路不通（断线）（D）电源与检流计位置互换 （5）.研究二极管伏安特性曲线时，正确的接线方法是[ ] （A）测量正向伏安特性曲线时用外接法；测量反向伏安特性曲线时用内接法（B）测量正向伏安特性曲线时用内接法；测量反向伏安特性曲线时用外接法（C）测量正向伏安特性曲线时用内接法；测量反向伏安特性曲线时用内接法 ) （D）测量正向伏安特性曲线时用外接法；测量反向伏安特性曲线时用外接法 （6）.在测量钢丝的杨氏模量实验中，预加1Kg砝码的目的是[ ] （A）消除摩擦力（B）使系统稳定 （C）拉直钢丝（D）增大钢丝伸长量 （7）.调节气垫导轨水平时发现在滑块运动方向上不水平，应该[ ] （A）只调节单脚螺钉（B）先调节单脚螺钉再调节双脚螺钉（C）只调节双脚螺钉（D）先调节双脚螺钉再调节单脚螺钉（8）.示波管的主要组成部分包括[ ]
（A）磁聚集系统、偏转系统、显示屏（B）电子枪、偏转系统、显示屏（C）电聚集系统、偏转系统、显示屏（D）控制极、偏转系统、显示屏 @ （9）.分光计设计了两个角游标是为了消除[ ] （A）视差（B）螺距差（C）偏心差（D）色差 （10）.用稳恒电流场模拟静电场实验中，在内电极接电源负极情况下，用电压表找等位点与用零示法找等位点相比，等位线半径[ ] （A）增大（B）减小（C）不变（D）无法判定是否变化 二、判断题（每小题3分，共10小题） （1）、准确度是指测量值或实验所得结果与真值符合的程度，描述的是测量值接 近真值程度的程度，反映的是系统误差大小的程度。（） （2）、精确度指精密度与准确度的综合，既描述数据的重复性程度，又表示与真 值的接近程度，反映了综合误差的大小程度。（） （3）、系统误差的特征是它的有规律性，而随机的特怔是它的无规律性。（）（4）、算术平均值代替真值是最佳值，平均值代替真值可靠性可用算术平均偏差、标准偏差和不确定度方法进行估算和评定。（） （5）、测量结果不确定度按评定方法可分为A类分量和B类分量，不确定度A 类分量与随机误差相对应，B类分量与系统误差相对应。（） ） （6）、用1/50游标卡尺单次测量某一个工件长度，测量值N=10.00mm，用不确 定度评定结果为N =（±）mm。（） （7）、在测量钢丝的杨氏弹性模量实验中，预加1Kg砝码的目的是增大钢丝伸长量。（） （8）、利用逐差法处理实验数据的优点是充分利用数据和减少随机误差。（）（9）、模拟法可以分为物理模拟和数学模拟，因为稳恒电流场和静电场的物理本 质相同，所以用稳恒电流场模拟静电场属于物理模拟。（） （10）、系统误差在测量条件不变时有确定的大小和正负号，因此在同一测量条 件下多次测量求平均值能够减少或消除系统误差。（） 三、填空题（每空3分，共10空） （1）．凡可用仪器或量具直接测出某物理量值的测量，称 1 测量； 凡需测量后通过数学运算后方能得到某物理量的测量，称 2 测量。（2）．有效数字的位数越多，说明测量的精度越 3 ；换算单位时， 有效数字的 4 保持不变。 （3）．由 5 决定测量结果的有效数字是处理一切有效数字问题的总的根据和原则。 （4）．迈克尔逊干涉仪实验中，在测量过程中，读数轮只能朝一个方向旋转，不能
液体表面张力 1、不加水，调零（-80mv~0mv ） 2、两点定标（定标后不再动“mv ”旋钮）：挂上砝码盘（不能使用手，必须用镊子小心挂上）依次加入第一个砝码，记录数据u1，加入第二个砝码，记录数据u2，加入第三个砝码，不用记录数据，取下第三个砝码，待稳定后记录数据u2’，取下第二个砝码，记录数据u1’，取下第一个砝码和砝码盘。 U=FB U 为单个砝码电压：（u1+u1’）/2=u01; (u2+u2’)/2=u02; U=(u02-u01)*10^-3(mv 换算成V) F 为单个砝码重力：F=0.5*10^-3（单个砝码质量，换算成kg ）*9.8 B 为仪器灵敏度：B=U/F 3、挂上吊环（吊环应多次调整水平，可利用旋转吊环观察吊环是否水平；用镊子挂上用镊子取下）。在培养皿中装上水，培养皿先擦干净后，装水并保证培养皿外表面没有水。吊环下沿应完全浸没（浸没1mm 左右即保证完全浸没）。转动放置培养皿转台下部的升降螺丝，将吊环拉离水面，此时，观察环浸入液体中及从液体中拉起时的电压值，记录即将脱离水面的最大电压值U1，吊环完全脱离水面悬空后的电压值U2（U1，U2测量过程中若未观察到最大值可重复试验直到测量到为止；U1-U2约为40~60） B D D U U )(212 1+-= πσ σ为所求表面张力系数。 4、仪器整理：除了培养皿内表面可以有水外其他地方都不能有水，吊环、砝码盘、砝码需擦干后放入盒内，关闭电源，仪器归位摆放整齐。 电子示波器的调节和使用 1、开机找亮点（三个信号都断开）：内部信号（TIME/DIV ）关闭（逆时针旋转到底）；5个小旋钮所有缺口竖直向上；SOURCE 打到CH1/CH2；MODE 打到AUTO ；按下交替出发（TRIG.ALT ）；断开外接信号（CH1/CH2都打到GND ）；灰度关到最小（逆时针旋转到底）。开机，灰度顺时针旋转到最大，屏幕中心出现亮点。 2、调节直线（接通CH1/CH2）：打开函数发生器，将CH2调节到SIN 正弦信号。（函数发生器显示屏幕下方的蓝色按钮对应屏幕上对应符号，调节频率在数字键盘上按键，左右按键可调节光标位置）。（默认频率CH1为1CH2为1.5） 调出水平有限线段（接通CH1）：接通函数发生器上的CH1信号；示波器上CH1打到AD/DC ；MODE （示波器面板下方中间）打到CH1；内部信号关掉（TIME/DIV 逆时针旋转到底）。此时屏幕出现水平线段，按指定要求调节到指定长度（双色旋钮和左右按键合作调节）。 调出竖直有限线段（接通CH2）：接通函数发生器上的CH2信号；示波器上CH2打到AD/DC ；MODE （示波器面板下方中间）打到CH2；内部信号关掉（TIME/DIV 逆时针旋转到底）。此时屏幕出现竖直线段，按指定要求调节到指定长度（双色旋钮和左右按键合作调节）。 3、调出正弦波型（接通内部信号+CH1/CH2） 调出通道1的正弦波型（CH1+内部信号）：函数发生器上CH1选择SIN 波型，并打开CH1信号；示波器上CH1打到AD/DC ；MODE 打到CH1；内部信号打开（TIME/DIV 顺时针旋转到底）。此时屏幕上出现通道1的正弦波型，通过调节左右旋钮和SWP.V AR 旋钮调整出指定完整波形个数。 调出通道2的正弦波型（CH2+内部信号）：函数发生器上CH2选择SIN 波型，关闭CH1信号并打开CH2信号；示波器上CH2打到AD/DC ；MODE 打到CH2；内部信号打开
（1）利用f=(D+d)(D-d)/4D 测量凸透镜焦距有什么优点？ 答这种方法可以避免透镜光心位置的不确定而带来的测量物距和像距的误差。 （2）为什么在本实验中利用1/u+1/v=1/f 测焦距时，测量u和v都用毫米刻度的米尺就可以满足要求？设透镜由于色差和非近轴光线引起的误差是1％。 答设物距为20cm，毫米刻度尺带来的最大误差为0.5mm，其相对误差为 0.25％，故没必要用更高精度的仪器。 （3）如果测得多组u，v值，然后以u+v为纵轴，以uv为横轴，作出实验的曲线属于什么类型，如何利用曲线求出透镜的焦距f。 答直线；1/f为直线的斜率。 （4）试证：在位移法中，为什么物屏与像屏的间距D要略大于4f？ 由f=(D+d)(D-d)/4D → D2-4Df=d2→ D(D-4f)=d2 因为d>0 and D>0 故D>4f 1.避免测量u、ν的值时，难于找准透镜光心位置所造成的误差。 2.因为实验中，侧的值u、ν、f都相对较大，为十几厘米到几十厘米左右，而误差为1%，即一毫米到几毫米之间，所以可以满足要求。 3.曲线为曲线型曲线。透镜的焦距为基斜率的倒数。 ①当缝宽增加一倍时,衍射光样的光强和条纹宽度将会怎样变化?如缝宽减半,又怎样改变? 答: a增大一倍时, 光强度↑；由a=Lλ/b ，b减小一半 a减小一半时, 光强度↓；由a=Lλ/b ，b增大一倍。 ②激光输出的光强如有变动,对单缝衍射图象和光强分布曲线有无影响?有何影响? 答:由b=Lλ/a.无论光强如何变化,只要缝宽不变,L不变,则衍射图象的光强分布曲线不变 (条纹间距b不变)；整体光强度↑或者↓。 ③用实验中所应用的方法是否可测量细丝直径？其原理和方法如何？ 答：可以，原理和方法与测单狭缝同。 ④本实验中，λ=632。8nm,缝宽约为5*10^-3㎝,屏距L为50㎝。试验证： 是否满足夫朗和费衍射条件？ 答：依题意： Lλ=（50*10^-2）*（632.8*10^-9）=3.164*10^-7 a^2/8=(5*10^-5)^2/8=3.1*10^-10 所以Lλ< 教育技术专业《大学物理实验》课后部份习题答案 控制电路的研究（PASCO 综合性实验） 1．在限流和分压实验中，当连接完电路准备通电前，应使滑动头C 移到哪一端？为什么？（P191思考题） 答：如图1所示，在限流实验中，当连接完电路准备通电前，应使滑动头C 移到B 端，使限流有效电阻最大，可让回路中电流从小变到大。 如图2所示，在分压实验中，当连接完电路准备通电前，应使滑动头C 移到A 端，使分压有效电阻最小，可控制电压从小变到大。 2． 有人说，分压电路是用来控制电压，限流电路是用来控制电路电流的，你认为这种说法对吗？（P191 思考题） 答：这种说法太片面。因为，分压电路控制范围：V 是0E →，I 是0 0E R → 。限流电路控制范围：V 是 00R E E R R →+，I 是 00 E E R R R → +。所以，无论是分压还是限流控制电流，都能进行控制电路的电压和电 流，只是在具体电路中，控制程度不同。 霍尔效应效应及其磁场的测量 1、什么是霍尔效应？采用霍尔效应测量磁场时，要测量哪些物理量？ 答：①导体或半导体薄膜材料在外加电场作用下，载流子产生定向运动，运动的电荷在磁场中受到洛仑兹 力作用使电荷产生横向的偏转，由于样品有边界，所以偏转的载流子将在边界积累起来，产生一个横向电场，这种现象就是霍尔效应。 ②霍尔电压B I K U S H H =，对于一定的霍尔元件，其灵敏度H K 是一个常量，已测量；因此，采用霍尔效应测量磁场时，需要测量霍尔电流S I 和对应的磁感应强度B 两个物理量。 2、使用霍尔效应测量磁场时，如何消除其副效应的影响？ 答： 使用霍尔效应测量磁场时，可以采用对称测量法消除副效应的影响。选择电流和磁场的四种取向组 合),(S I B ++、),(S I B -+、),(S I B --、),(S I B +-测得四组电压值1U 、2U 、3U 、4U ，再根据下 式算出霍尔电压值4 4 321U U U U U H -+-=。 磁阻效应 1、什么叫做磁阻效应？磁阻效应是怎样产生的？ 答：①一定条件下，导电材料的电阻值R 随磁感应强度B 变化的现象成为磁阻效应； ②当导体或半导体处于磁场中时，导体或半导体的载流子将受洛仑兹力的作用，发生偏转,在两端产生 图1 图2 大学物理创新实验报告 篇一：大学物理创新实验报告 大学物理实验报告总结 一：物理实验对于物理的意义 物理学是研究物质的基本结构，基本的运动形式，相互作用及其转化规律的一门科学。它 的基本理论渗透在基本自然科学的各个领域，应用于生产部门的诸多领域，是自然科学与 工程科学的基础。物理学在本质上是一门实验学科，物理规律的发现和物理理论的建立都 必须以物理实验为基础，物理学中的每一项突破都与实验密切相关。物理概念的确立，物 理规律的发现，物理理论的确立都有赖于物理实验。 二：物理实验对于学生的意义 大学物理实验已经进行了两个学期，在这两个学期，通过二十几个物理实验，我们对物理 学的理解和认识又更上了一步台阶。通过对物理实验的熟悉，可以帮助我们掌握基本的物 理实验思路和实验器材的操作，进一步稳固了对相关的定理的理解，锻炼理性思维的能力。在提高我们学习物理物理兴趣的同时，培养我们的科学思维和创新意识，掌握实验研究的 基本方法，提高基本科学实验能力。它也是我们进入大学接触的第一门实践性教学环节， 是我们进行系统的科学实验方法和技能训练的重要必修课。它还能培养我们“实事求是的 科学态度、良好的实验习惯、严谨踏实的工作作风、主动研究的创新与探索精神、爱护公 物的优良品德”。 三：我眼中的物理实验的缺陷 1：实验目的与性质的单一性 21世纪的学科体系中，多种学科是相互结合，相互影响的，没有一门学科能独立于其他 学科而单独生存，但是在我们的实验过程中，全都是关于物理，这一单科的实验内容，很 少牵涉到其他。有些实验完全是为了实验而实验，根本不追求与其他学科的联系与结合。2：实验的不及时性及实验信息的不对称性 物理是一门以实验为基础的基本学科，在我们所学的物理内容中，更多的是关于公式定理的，这些需要及时的理解和记忆，最简单的方式是通过实验来进行。但是我们所做的实验，都是学过很久以后，甚至是已经学完物理学科后进行的，这就造成我们对物理知识理解的 不及时性，不能达到既定的效果。而且，我们重复科学实验伟人的实验很大程度上是得知结论后凭借少量的实验数据轻易得出相似的结论，与前人广袤的数据量不可同日而语，这就造成实验信息的不对称性， 不利于从本质上提高我们的实验能力。 第一部分：基本实验基础 1．（直、圆）游标尺、千分尺的读数方法。 答：P46 2．物理天平 1．感量与天平灵敏度关系。天平感量或灵敏度与负载的关系。 答：感量的倒数称为天平的灵敏度。负载越大，灵敏度越低。 2．物理天平在称衡中，为什么要把横梁放下后才可以增减砝码或移动游码。 答：保护天平的刀口。 3．检流计 1．哪些用途？使用时的注意点？如何使检流计很快停止振荡？ 答：用途：用于判别电路中两点是否相等或检查电路中有无微弱电流通过。 注意事项：要加限流保护电阻要保护检流计，随时准备松开按键。 很快停止振荡：短路检流计。 4．电表 量程如何选取？量程与内阻大小关系？ 答：先估计待测量的大小，选稍大量程试测，再选用合适的量程。 电流表：量程越大，内阻越小。 电压表：内阻=量程×每伏欧姆数 5．万用表 不同欧姆档测同一只二极管正向电阻时，读测值差异的原因？ 答：不同欧姆档，内阻不同，输出电压随负载不同而不同。 二极管是非线性器件，不同欧姆档测，加在二极管上电压不同，读测值有很大差异。 6．信号发生器 功率输出与电压输出的区别？ 答：功率输出：能带负载，比如可以给扬声器加信号而发声音。 电压输出：实现电压输出，接上的负载电阻一般要大于50Ω。 比如不可以从此输出口给扬声器加信号，即带不动负载。 7．光学元件 光学表面有灰尘，可否用手帕擦试？ 答：不可以 8．箱式电桥 倍率的选择方法。 答：尽量使读数的有效数字位数最大的原则选择合适的倍率。 9．逐差法 什么是逐差法，其优点？ 答：把测量数据分成两组，每组相应的数据分别相减，然后取差值的平均值。 优点：每个数据都起作用，体现多次测量的优点。 10．杨氏模量实验 1．为何各长度量用不同的量具测？大学物理实验作业答案(全部)
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大学物理实验习题和答案(整理版)
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