大学物理实验答案2
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大学物理实验习题和答案(整理版)篇一:大学物理实验练习题答案1、何谓绝对误差,何谓相对误差?测量值与真值之间的差值为绝对误差。
绝对误差与真值之比为相对误差。
2、测量结果的完整表示有几部分?已知、A,试写出测量量A的测量结果。
测量结果的完整表示包括平均值和绝对误差两部分。
AA3、指出下列各数是几位有效数字。
(1)0.0001;(1位有效数字)(2)0.100;(3位有效数字)(3)1.00;(3位有效数字)(4)783.25000;(8位有效数字)(5)4.23;(3位有效数字)(6)0.0423;(3位有效数字)(7)375.0;(4位有效数字)(8)0.405.(3位有效数字)4、把下列各数取成三位有效数字。
(1)2.09522.10(2)0.752490.753(3)31.05331.1(4)5.31645.32(5)0.004014.01103(6)7.86567.875、改正下列错误,写出正确答案(1)m(437260300)kgm(437.30.3)103kg(2)l(21.2520.4)cml(21.30.4)cm(3)h(34.21043000)kmh(34.20.3)104km(4)a(1.2430.025)m/2a(1.240.03)m/2(5)v(5.43250.01)m/v(5.430.01)m/(6)G5342kg5342000gG5342kg5.342106g6、用有效数字的运算规则运算下列各式。
(1)453.25+786.3-437.237;(2)7.851038.011047.3102;(3)(6.0534.5)2.64/3.4;(4)co(37012)(5)lg3.43解:(1)453.25786.3437.237453.3786.3437.2802.4(2)7.851038.011047.31027.98.07.3109461.361094.6107;(3)(6.0534.5)2.64/3.4(6.14.5)2.6/3.41.2(4)co(37012)0.7965(5)lg3.430.5357、已知某13.24某2、ln某。
物体密度测量1、用天平称得物体在空气中的质量为M ,若手提物体全部浸没在水中(水的密度 0ρ)时的质量为m ,则此时电子天平显示的数值是多少?如果手不提着物体,让物体沉入水中,此时电子天平显示的数值又是多少?(假设烧杯及水的质量为M 0) 10%答:若手提物体时:M 0+(M-m) (5分)手不提着物体时:M 0+M (5分)2、用数字显示仪表(如电子天平)测量物理量时,连续记下一定时间间隔的各个显示值。
如各个显示值不同是否为偶然误差?如各个显示值相同是否认为没有误差。
10%答:如各个显示值不同是为偶然误差。
(5分)如各个显示值相同不能认为没有误差。
(5分)扭摆法测物体转动惯量1、物体的转动惯量与哪些因素有关? 10%答:转动惯量与物体质量、转轴的位置和质量分布(即形状、大小和密度分布)有关。
(10分)2、实验过程中要进行多次重复测量对每一次摆角应做如何处理? 10%答:为了降低实验时由于摆动角度变化过大带来的系统误差,在测定各种物体的摆动周期时,摆角不宜过小、也不宜变化过大,整个测量过程宜使摆角在900左右。
(10分)静电场描绘1、用电流场模拟静电场的条件是什么? 10%答:几何形态完全一样,物理表达式一样,边界条件一样。
(10分)2、如果电源电压Ua 减小一倍,等位线和电力线的形状是否发生变化?电场强度和电位分布是否发生变化?为什么? 10%答:如果电源电压Ua 减小一倍,等位线和电力线的形状没有发生变化。
(3分)电场强度和电位分布发生变化。
(3分) 因为根据物理表达式rr r uE a ba r 1ln ∙=,可以得出同一位置电场强度也减小一倍,等电位分布也变得更稀疏。
(4分)惠斯登电桥研究1、电桥灵敏度是否越高越好?哪些量关系到电桥灵敏度 ?答:不是。
与电桥灵敏度S 相关的物理量有:电源电压大小、桥臂电阻大小、桥臂电阻大小分配比例、监测仪表的灵敏度和内阻。
2、惠斯登电桥不能应用于测量低值电阻的原因是什么?不能应用于测量高值电阻的原因又是什么?答:对于低电阻,由于存在数字电压表的输入阻抗、接触电阻和导线电阻,使得测量电阻失去准确性;对于高电阻,由于测量电阻越高,则电桥的总电阻越大,则电流越小。
大学物理实验智慧树知到课后章节答案2023年下哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学第一章测试1.下列四个实验结果的表示方法中,错误的是()。
A: B: C:D:答案:2.随机误差具有如下所列的哪些特点()。
A:抵偿性 B:无界性 C:单峰性 D:对称性答案:抵偿性;单峰性;对称性3.在大学物理实验课程中,系统误差的主要来源包括:()。
A:理论推导中的近似 B:实验仪器或实验装置 C:实验者或环境因素 D:实验方法答案:理论推导中的近似;实验仪器或实验装置;实验者或环境因素;实验方法4.某位同学测量得到某一长度量的测量结果表示为L=10.5680.36 mm。
请判断这个结果表示的对或错。
()A:对 B:错答案:错第二章测试1.本实验中涉及多个不同量级的长度量的测量,同学们要学会根据测量对象的不同来选择适当的测量仪器。
比如,本实验中用于测量钢丝直径的,用于测量钢丝原长的,用于测量光杠杆臂长的分别是()。
A:米尺 B:光杠杆 C:钢板尺 D:千分尺答案:米尺;光杠杆;钢板尺2.本实验中,如果初始时望远镜中看到的刻度靠近直尺的下端,则应该调节使之靠近直尺上端。
()A:对 B:错答案:对第三章测试1.电桥灵敏度越高,待测电阻的测量结果越准确。
提高电桥灵敏度的主要方法有()。
A:尽量减小导线的接触电阻 B:选用灵敏度高、内阻低的检流计 C:四个桥臂电阻的阻值要尽量均衡配置 D:在桥臂电阻的额定功率容许的情况下,适当提高电源电压答案:尽量减小导线的接触电阻;选用灵敏度高、内阻低的检流计;四个桥臂电阻的阻值要尽量均衡配置;在桥臂电阻的额定功率容许的情况下,适当提高电源电压2.本实验中,要先在低灵敏度下粗调电桥平衡,然后再提高灵敏度细调电桥平衡。
()A:对 B:错答案:对第四章测试1.本实验中,产生误差的主要原因有()。
A:温控过程中的波动 B:在本实验的温控范围内,金属或合金材料的电阻阻值不是严格地线性变化 C:测量仪器引起的误差 D:导线的接触电阻答案:温控过程中的波动;测量仪器引起的误差;导线的接触电阻2.本实验中电源使用的是直流稳压电源,不能用干电池代替。
大学物理实验(北方民族大学)知到章节测试答案智慧树2023年最新第一章测试1.几位同学关于误差作了如下讨论:甲:误差就是出了差错,只不过是误差可以计算,而差错是日常用语,两者没有质的区别。
乙:误差和差错是两个完全不同的概念,误差是无法避免的,而差错是可以避免的。
丙:误差只是在实验结束后,对实验结果进行估算时需要考虑。
丁:有测量就有误差,误差伴随实验过程始终,从方案设计、仪器选择到结果处理,均离不开误差分析。
正确的选择是:( )参考答案:乙和丁对,甲和丙错2.被测量量的真值是一个理想概念,一般来说真值是不知道的(否则就不必进行测量了)。
为了对测量结果的误差进行估算,我们用最佳值来代替真值求误差。
直接测量量的最佳值通常是指 ( )参考答案:算术平均值3.下列属于系统误差的有: ( )参考答案:由于电表存在零点读数而产生的误差4.下列属于随机误差的有: ( )参考答案:由于多次测量结果的随机性而产生的误差5.参考答案:V=(3.42±0.07)cm36.误差是不可避免也不可消除的。
参考答案:对7.系统误差对测量总是产生确定性的影响。
参考答案:对8.平均值的实验标准差表示了测量数据标准误差。
参考答案:错9.仪器的标准误差就是其示值误差。
参考答案:错10.直接测量量的A类不确定度就是平均值的实验标准差。
参考答案:对11.间接测量量的最佳值可通过把直接测量量的最佳值代入其依赖函数求得。
参考答案:对12.两个直接测量值为0.5136mm和10.0mm,它们的商是0.05136。
参考答案:错第二章测试1.本实验中,测量铝圈在砝码组拉力下转过两圈所用的时间,假设平台上有两个遮挡杆,为此在HM-J-M型电子毫秒计上,应该设定的计数次数是()参考答案:5次2.在测转动惯量实验中,以下不需要测量的物理量是()参考答案:细绳的直径3.在动力法测刚体的转动惯量实验中,置物台上放上待测物体后,它的转动惯量比空盘的:()参考答案:大4.转动惯量和下列哪些因素无关? ()参考答案:物体转动速度5.在动力法测刚体的转动惯量实验中,对于圆环质量和转动惯量的测量分别属于:()参考答案:直接测量和间接测量6.动力法测转动惯量实验之前,应先调节实验平台的水平。
大学物理实验(山东联盟)智慧树知到课后章节答案2023年下齐鲁工业大学齐鲁工业大学第一章测试1.测量按测量方法分为____测量和____测量两类。
()A:综合 B:直接 C:间接答案:直接;间接2.每个物理量都是客观存在的,在一定条件下具有不以人的意志为转移的固定大小,这个客观大小称为该物理量的真值。
()A:对 B:错答案:对3.误差按其产生的原因与性质分为系统误差和偶然误差两类。
()A:对 B:错答案:对第二章测试1.准确测量谐振频率的目的是()A:波行稳定,便于观察测量,读数准确。
B:在谐振频率时,驻波波形最大,C:谐振频率就是声波的频率,用来计算声速,答案:波行稳定,便于观察测量,读数准确。
;在谐振频率时,驻波波形最大,;谐振频率就是声波的频率,用来计算声速,2.系统为什么要在换能器的共振状态下测量空气中的声速?()A:因为在共振频率下,换能器的发射端和接收端形成的驻波最强 B:从而有利于观察测量。
C:反射面声压达到最大值时,示波器观察到的电压信号幅值最大答案:因为在共振频率下,换能器的发射端和接收端形成的驻波最强;反射面声压达到最大值时,示波器观察到的电压信号幅值最大3.弹簧振子系统的周期与弹簧本身的质量有无关系?以下说法正确的是()A:无关 B:弹簧振子系统的周期与弹簧本身的质量有关系,弹簧本身的质量不能忽略。
C:实验中将作为弹簧等效质量加到砝码中,根据公式计算弹簧的劲度系数。
D:不能确定。
答案:弹簧振子系统的周期与弹簧本身的质量有关系,弹簧本身的质量不能忽略。
;实验中将作为弹簧等效质量加到砝码中,根据公式计算弹簧的劲度系数。
4.弹性模量实验中必须满足哪些实验条件?()A:要在弹性限度内 B:韧性要好 C:金属丝材质和尺寸要均匀 D:望远镜能清晰从光杠杆中读出数据答案:要在弹性限度内;韧性要好;金属丝材质和尺寸要均匀;望远镜能清晰从光杠杆中读出数据5.弹性模量实验中需要特别测准哪些量?()A:需要特别测准钢丝直径d, B:特别是直径d,因为计算时需要平方,这些量发生微小变化时,实验结果会产生很大的改变。
题库B-12单项选择题(答案仅供参考)1.两个直接测量值为0.5136mm和10.0mm,它们的商是(C )最少为三个有效数字2.在热敏电阻特性测量实验中,QJ23型电桥“B”和“G”开关的使用规则是:( A )A:测量时先按“B”,后按“G”,断开时先放“G”后放“B”B:测量时先按“G”,后按“B”,断开时先放“B”后放“G”C:测量时要同时按“G”和“B”,断开时也要同时放“B”和“G”D:电桥操作与开关“G”和“B”的按放次序无关。
3.在观察李萨如图形时,使图形稳定的调节方法有:(B)A:通过示波器同步调节,使图形稳定;B:调节信号发生器的输出频率;C:改变信号发生器输出幅度;D:调节示波器时基微调旋扭,改变扫描速度,使图形稳定。
观察丽莎如图时没有用扫描电压,所以ACD不适用,只能通过调节两个输入信号使之匹配4.QJ36型单双臂电桥设置粗调、细调按扭的主要作用是:( A )A:保护电桥平衡指示仪(与检流计相当),便于把电桥调到平衡状态;B:保护电源,以避免电源短路而烧坏;C:保护标准电阻箱;D:保护被测的低电阻,以避免过度发热烧坏。
5.选出下列说法中的正确者:( A )A:QJ36型双臂电桥的特点之一,是它可以大大降低连接导线电阻的影响。
B:QJ36型双臂电桥连接低电阻的导线用铜片来代替,从而完全消除了导线引入的误差。
C:QJ36型双臂电桥设置“粗”、“细”调按钮,是为了避免电源烧坏。
D:双桥电路中的换向开关是为了保护被测的低电阻,以避免过度发热而烧坏。
6.某同学得计算得某一体积的最佳值为(通过某一关系式计算得到),不确定度为,则应将结果表述为:( D )A:V=3.415678(0.64352cm3 B: V=3.415678(0.6cm3C: V=3.41568(0.64352cm3 D: V=3.42(0.06cm37.几位同学关于误差作了如下讨论:甲:误差就是出了差错,只不过是误差可以计算,而差错是日常用语,两者没有质的区别。
大学物理实验付浩答案实验一,金属丝弹性模量的测量1.光杠杆有什么优点,怎样提高光杠杆测量的灵敏度?答:优点是:可以测量微小长度变化量。
提高放大倍数即适当地增大标尺距离D或适当地减小光杠杆前后脚的垂直距离b,可以提高灵敏度,因为光杠杆的放大倍数为2D/b。
2.何谓视差,怎样判断与消除视差?答:眼睛对着目镜上、下移动,若望远镜十字叉丝的水平线与标尺的刻度有相对位移,这种现象叫视差,细调调焦手轮可消除视差。
3.为什么要用逐差法处理实验数据?答:逐差法是实验数据处理的一种基本方法,实质就是充分利用实验所得的数据,减少随机误差,具有对数据取平均的效果。
因为对有些实验数据,若简单的取各次测量的平均值,中间各测量值将全部消掉,只剩始末两个读数,实际等于单次测量。
为了保持多次测量的优越性,一般对这种自变量等间隔变化的情况,常把数据分成两组,两组逐次求差再算这个差的平均值。
实验二,随即误差的统计规律1.什么是统计直方图?什么是正态分布曲线?两者有何关系与区别?答:对某一物理量在相同条件下做n次重复测量,得到一系列测量值,找出它的最大值和最小值,然后确定一个区间,使其包含全部测量数据,将区间分成若干小区间,统计测量结果出现在各小区间的频数M,以测量数据为横坐标,以频数M为纵坐标,划出各小区间及其对应的频数高度,则可得到一个矩形图,即统计直方图。
如果测量次数愈多,区间愈分愈小,则统计直方图将逐渐接近一条光滑的曲线,当n趋向于无穷大时的分布称为正态分布,分布曲线为正态分布曲线。
2.如果所测得的一组数据,其离散程度比表中数据大,也就是即S(x)比较大,则所得到的周期平均值是否也会差异很大?答:不会有很大差距,根据随机误差的统计规律的特点规律,我们知道当测量次数比较大时,对测量数据取和求平均,正负误差几乎相互抵消,各误差的代数和趋于零。
实验三,电热法测量热功当量1.该实验所必须的实验条件与采用的实验基本方法各是什么?系统误差的来源可能有哪些?答:实验条件是系统与外界没有较大的热交换,并且系统(即水)应尽可能处于准静态变化过程。
实验二十七 动力学共振法测定材料的杨氏弹性模量【预习题】1.外延测量法有什么特点?使用时应注意什么问题?答:所谓外延测量法,就是所需要的数据在测量数据范围之外,一般很难测量,为了求得这个数,采用作图外推求值的方法。
具体地说就是先使用已测数据绘制出曲线,再将曲线按原规律延长到待求值范围,在延长线部分求出所要的值。
使用外延测量法时应注意:外延法只适用于在所研究范围内没有突变的情况,否则不能使用2.悬丝的粗细对共振频率有何影响?答:在一定范围内,悬丝的直径越大时,共振频率反而越小。
因为共振频率与阻尼的关系为2202βωω-=,悬丝直径大时,阻尼相应较大,即β大,则共振频率应该较小。
当然,悬丝直径也不可过粗,太粗的悬丝对于棒振动时振幅的影响很大,即2222204)(p p mA ωβωω+-=变小,而不利于信号的拾取。
【思考题】1.在实际测量过程中如何辨别共振峰真假?答:理论上认为,“改变信号发生器输出信号的频率,当其数值与试样棒的某一振动模式的频率一致时发生共振,这时试样振动振幅最大,拾振器输出电信号也达到最大”。
实验中,并非示波器检测到信号峰值处频率都为样品棒的共振频率,由样品支架和装置其它部分的振动也会导致示波器检测到极值信号。
因此正确真假判别共振信号对于测量相当重要。
真假共振峰的判别方法有好几种,如预估法和撤耦法,预估法指利用已知的金属杨氏模量,利用公式估算出共振频率,撤耦法指用手托起试样棒,此时拾振信号应消失,反之为假信号。
预估法和撤耦法结合起来用比较好:预估法可判断出共振频率的大致范围,而撤耦法则可做进一步精确判断。
另外,还可以在不放铜棒的情况下先做一个粗略检测,即将可能的干扰信号频率做一个排除。
2.如何测量节点的共振频率。
答:从实验装置图中可以看出,试样振动时,由于悬丝的作用,棒的振动并非原理中要求的自由振动,而是存在阻尼下的受迫振动,所检测共振频率随悬挂点到节点的距离增大而增大。
若要测量(27-1)式中所需的试样棒基频共振频率,只有将悬丝挂在节点处,处于基频振动模式时,试样棒上存在两个节点,它们的位置距离分别为0.224L 和0.776L 处。
实验四十 单缝衍射的光强分布和缝宽的测定【预习题】1.什么叫夫琅和费衍射?用He-Ne 激光作光源的实验装置(图)是否满足夫琅和费衍射条件,为什么?答:夫琅和费衍射是平行光的衍射,即要求光源及接收屏到衍射屏的距离都是无限远。
右图所示的为用He-Ne 激光作光源的实验装置,其中激光器为光源、单缝为衍射屏、接受屏C 为衍射屏。
因为He-Ne 激光束具有良好的方向性(远场发散角为1毫弧度左右),光束细锐,能量集中,加之衍射狭缝宽度很小,故可看作平行光,即光源到单缝的距离为无限远。
实验时将观察屏放置在距离单缝较远处,使Z 远大于a ,单缝到接受屏的距离亦可看作无限远。
所以用He-Ne 激光作光源的实验装置满足夫琅和费衍射条件。
【思考题】1.当缝宽增加一倍时,衍射花样的光强和条纹宽度将会怎样改变?如缝宽减半,又怎样改变? 答:(1)当缝宽增加一倍时:①衍射花样的光强的变化:可以将宽度为2a 的整个单缝看作两个宽度a ,中心间距为a 的双缝,其光强分布公式为:(参见姚启钧原著,《光学教程》第三版,P128))sin (4)sin (sin )sin (2sin sin )sin (sin 22222202λθπλθπλθπλθπλθπa con I a a a a A I a a =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛= 其中0A 为缝宽为a 时,狭缝在0=θ方向的合振幅。
由光强分布公式可知,当缝宽增加一倍时,光强是原来的)sin (42λθπa con 倍,即光强增加。
②条纹宽度的变化:当缝宽为a 时:中央主极大的宽度为: af f l λθ'10'2sin 2≈=∆主次极大的条纹宽度为: af l λ'≈∆次当缝宽为2a 时:中央主极大的宽度为: 主’‘主l a f f l ∆=≈=∆2122sin 2'10'λθ 次极大的条纹宽度为: ‘次’‘次l a f af l ∆==≈∆212''λλ 所以当缝宽增加一倍时,条纹宽度是原来的21倍。
实验二十七 动力学共振法测定材料的杨氏弹性模量【预习题】1.外延测量法有什么特点?使用时应注意什么问题?答:所谓外延测量法,就是所需要的数据在测量数据范围之外,一般很难测量,为了求得这个数,采用作图外推求值的方法。
具体地说就是先使用已测数据绘制出曲线,再将曲线按原规律延长到待求值范围,在延长线部分求出所要的值。
使用外延测量法时应注意:外延法只适用于在所研究范围内没有突变的情况,否则不能使用2.悬丝的粗细对共振频率有何影响?答:在一定范围内,悬丝的直径越大时,共振频率反而越小。
因为共振频率与阻尼的关系为2202βωω-=,悬丝直径大时,阻尼相应较大,即β大,则共振频率应该较小。
当然,悬丝直径也不可过粗,太粗的悬丝对于棒振动时振幅的影响很大,即2222204)(p p mA ωβωω+-=变小,而不利于信号的拾取。
【思考题】1.在实际测量过程中如何辨别共振峰真假?答:理论上认为,“改变信号发生器输出信号的频率,当其数值与试样棒的某一振动模式的频率一致时发生共振,这时试样振动振幅最大,拾振器输出电信号也达到最大”。
实验中,并非示波器检测到信号峰值处频率都为样品棒的共振频率,由样品支架和装置其它部分的振动也会导致示波器检测到极值信号。
因此正确真假判别共振信号对于测量相当重要。
真假共振峰的判别方法有好几种,如预估法和撤耦法,预估法指利用已知的金属杨氏模量,利用公式估算出共振频率,撤耦法指用手托起试样棒,此时拾振信号应消失,反之为假信号。
预估法和撤耦法结合起来用比较好:预估法可判断出共振频率的大致范围,而撤耦法则可做进一步精确判断。
另外,还可以在不放铜棒的情况下先做一个粗略检测,即将可能的干扰信号频率做一个排除。
2.如何测量节点的共振频率。
答:从实验装置图中可以看出,试样振动时,由于悬丝的作用,棒的振动并非原理中要求的自由振动,而是存在阻尼下的受迫振动,所检测共振频率随悬挂点到节点的距离增大而增大。
若要测量(27-1)式中所需的试样棒基频共振频率,只有将悬丝挂在节点处,处于基频振动模式时,试样棒上存在两个节点,它们的位置距离分别为0.224L 和0.776L 处。
在节点处的振动幅度几乎为零,很难检测,所以要想测得试样棒的基频共振频率需要采取内插测量法。
所谓内插测量法,就是所需要的数据在测量数据范围之内,而不方便进行测量,为了求得这个数,采用作图内插求值的方法。
具体地说就是先使用已测数据绘制出曲线,再求出所要的值。
内插法只适用于在所研究范围内没有突变的情况,否则不能使用。
在本实验中就是以悬挂点位置为横坐标,以共振频率为纵坐标作出关系曲线图,求得曲线最低点(节点)对应的频率即为试样棒的基频共振频率f 。
实验二十八 迈克耳孙干涉仪的调节和使用【预习题】1.迈克耳孙干涉仪主要由哪些光学元件组成,各自的作用是什么?答:迈克耳孙干涉仪主要由分光板1G 、补偿板2G 、可移动平面反射镜1M 和固定平面反射镜2M 4种光学元件组成。
1G 的作用是将一束光分成强度大致相同的两束光——反射光(1)和透射光(2);2G 的材料和厚度与1G 相同,作用是补偿光束(2)的光程,使光束(2)与光束(1)在玻璃中走过的光程大致相同;1M 的作用是反射(1)光;2M 的作用是反射(2)光。
2.怎样调节可以得到等倾干涉条纹?怎样调节可以得到等厚干涉条纹?答:当M 1、M 2严格垂直时,调出的圆条纹为等倾干涉条纹。
当M 1、M 2不垂直时,调出的干涉条纹为等厚干涉条纹。
3.如何用He 一Ne 激光调出非定域的等倾干涉条纹?在调节和测其波长时要注意什么?答:① 用He 一Ne 激光调出非定域的等倾干涉条纹的方法如下:(1)调节He 一Ne 激光束大致与平面镜2M 垂直。
(2)遮住平面镜1M ,用自准直法调节2M 背后的三个微调螺丝,使由2M 反射回来的一组光点象中的最亮点返回激光器中,此时入射光大致垂直平面镜2M 。
(3)遮住平面镜2M ,调节平面镜1M 背后的三个微调螺丝,使由1M 反射回来的一组光点象中的最亮点返回激光器中,使平面镜1M 和2M 大致垂直。
(4)观察由平面镜1M 、2M 反射在观察屏上的两组光点象,再仔细微调1M 、2M 背后的三个调节螺丝,使两组光点象中最亮的两点完全重合。
(5)在光源和分光板1G 之间放一扩束镜,则在观察屏上就会出现干涉条纹。
缓慢、细心地调节平面镜2M 下端的两个相互垂直的拉簧微调螺丝,使同心干涉条纹位于观察屏中心。
② 在测量He-Ne 激光波长时要注意:眼睛不要正对着激光束观察,以免损伤视力。
【思考题】1.迈克耳孙干涉仪观察到的圆条纹和牛顿环的圆条纹有何本质不同?答:迈克尔逊干涉仪观察到的圆条纹是等倾干涉条纹,且条纹级次中心高边缘低;而牛顿环的圆条纹为等厚干涉条纹,条纹级次是中心低边缘高。
实验二十九 用旋光仪测糖溶液浓度【预习题】1.测量糖溶液旋光度的基本原理是什么?当偏振光通过某些透明物质(如糖溶液)后,偏振光的振动面将以光的传播方向为轴线旋转一定角度,这一现象称为旋光现象。
偏振光所转过的角度叫旋光度,对某一旋光溶液,旋光度ϕ与偏振光通过溶液的L 长度和溶液浓度C 成正比,即 L c ⋅⋅=αϕ2.什么叫左旋物质和右旋物质?如何判断?当偏振光通过一些物质后,偏振光的振动方向发生旋转,人们称这种物质为旋光物质。
不同的旋光物质可使偏振光的振动面向不同的方向旋转,若面对光源,使振动面顺时针旋转的物质称为右旋物质,使振动面逆时针旋转的物质称为左旋物质。
【思考题】1.本实验为什么采用了三分视场的方法(半荫法)来测量旋光溶液的旋光度?由于人们的眼睛很难准确地判断视场是否全暗,因而会引起测量误差。
所以采用了三分视场的方法(半荫法)来测量旋光溶液的旋光度。
实验三十 偏振现象的观测与研究【预习题】1.强度为I 的自然光通过偏振片后,其强度I I 210<,为什么?应用偏振片时,马吕斯定律是否适用,为什么?答:由于偏振片的吸收,使强度为I 的自然光通过偏振片后,其强度I I 210<。
应用偏振片时,马吕斯定律仍适用,这是因为实验中测量的各光强都经过检偏器(偏振片2)后的光强,所以其相对光强比仍为余弦的平方。
2.本实验为什么要用单色光源照明?根据什么选择单色光源的波长?若光波波长范围较宽,会给实验带来什么影响?答:因为中要用1/2波片和1/4波片,所以要用单色光源照明。
又因为1/2波片和1/4波片都是对某一单色光而言,所以实验中必须使用与之相对应的单色光源的波长。
若光波波长范围较宽,1/2波片和1/4波片将不能发挥其作用,实验中将看不到应有的实验现象。
【思考题】1.试说明椭圆偏振光通过1/4波片后变成平面偏振光的条件。
答:椭圆偏振光通过1/4波片后变成平面偏振光的条件是:1/4波片的光轴与椭圆偏振光椭圆的长轴或短轴平行。
2.自然光垂直照在一块1/4波片上,再用一块偏振片观察该波片的透射光,转动偏振片3600,能看到什么现象?固定偏振片转动波片3600,又看到什么现象?为什么?答:自然光垂直照在一块1/4波片上,再用一块偏振片观察该波片的透射光,转动偏振片3600,看到的现象是光强不变。
固定偏振片转动波片3600,看到的现象仍是光强不变。
因为自然光经1/4波片后仍为自然光,所以无论是转动偏振片还是转动波片看到的现象都是光强不变。
实验三十二 用双棱镜干涉测钠光波长【思考题】1.双棱镜和光源之间为什么要放一狭缝?为什么缝要很窗窄才可以得到清晰的干涉条纹?答:在双棱镜和光源之间放一狭缝是为了获得两相干光源。
因为光源的线度对干涉条纹的可见度有影响,当缝宽d 大于临界宽度时,干涉条纹的可见度为零,所以缝要很窄才可以得到清晰的干涉条纹。
(定量分析见:姚启钧原著,《光学教程》第三版,P38-P40)2.试证明公式21'd d d =。
证:成大像时,物距为1s ,像距为'1s ,根据横向放大率公式得狭缝宽度: 11'1'd s s d = ① 成小像时,物距为2s ,像距为'2s ,根据横向放大率公式得狭缝宽度: 22'2'd s s d = ② 根据光路的对称性得,'21s s = '12s s = ③将①、②式相乘,③代入得:21'd d d =证毕。
实验三十三 全息照相【预习题】1.普通照相和全息照相的区别在哪里?答:普通照相底片上记录的图象只反映了物体上各点发光的强弱变化,也就是只记录了物光的振幅和频率信息,而丢失了物光相位信息,所以在照相纸上显示的只是物体的二维平面像,丧失了物体的三维特征。
全息照相与普通照相完全不同,它不用透镜或其他成像装置,而是利用光的干涉,把光波的振幅和位相信息全部记录了下来。
并且在一定条件下,得到的全息图还能将所记录的全部信息完全再现出来,因而再现的像是一个逼真的三维立体像。
2.全息照相的两个过程是什么?怎样才能把物光的全部信息同时记录下来呢?答:全息照相的两个过程是拍摄与再现。
全息照相不用透镜或其他成像装置,而是利用光的干涉,把物光的振幅和位相信息全部记录了下来。
3.如何获得全息图的再现像?答:将全息图放在拍摄时的底片夹上,将扩束后的激光以参考光相同的角度照射全息图,透过全息图朝原来拍摄时放置物体的方向看去,就能看到与原物形象完全一样的立体虚像。
4.为什么物光和参考光的光程要大致相等即光程差要尽量的小?答:保证物光波和参考光波有良好的相干性。
【思考题】1.拍摄一张高质量的全息图应注意哪些问题?答:为保证全息照片的质量,各光学元件应保持清洁。
若光学元件表面被污染或有灰尘,应按实验室规定方法处理,切忌用手、手帕或纸片等擦拭。
2.绘出拍摄全息图的基本光路,说明拍摄时的技术要求。
答:①拍摄全息图的基本光路如下:②拍摄时的技术要求,主要有:(1)全息实验台的防震性能要好。
(2)要有好的相干光源。
同时要求物光波和参考光波的光程尽量相等,光程差尽量小,以保证物光波和参考光波有良好的相干性。
(3)物光和参考光的光强比要合适,一般选择1:2到1:5之间为宜。
两者间的夹角在30到90度之间。
3.全息图的主要特点是什么?答:全息图上记录的是物光和与参考光相干涉时,形成的不规则干涉条纹。
条纹的形状与被拍摄物体没有任何几何相似性,而图上任何一小部分都包含着整个物体的信息。
4.为什么被打碎的全息片仍然能再现出被摄物体的像?答:因为全息图上任何一小部分都包含着整个物体的信息,所以被打碎的全息片仍然能再现出被摄物体的像。