大学物理实验

大学物理实验整合版一.杨氏弹性模量1.拉伸法；1=LFLEALL为应变，表示材料的形变程度FA为应力，表示材料的受力强度E单位为2/Nm2.表示材料抗伸缩形变能力的物理量，只与材料性质有关弹性模量反映了材料形变与应力的关系；本实验采用了逐差法，可以随测随检，减少系统误差，不能减少随机误差；3.光杠杆放大法；光杠杆(镜尺组)；光杠杆常数:后足尖f3与前足尖连线f1f2的垂直距离，记为b；f1,f2放在固定槽内;平面镜镜面与望远镜和竖直标尺对准，在望远镜中可同时看到望远镜的基准叉丝线和标尺在平面镜中的清晰像4.光杠杆的作用:将微小长度变化L放大为对应于原叉丝线在标尺刻度上的位置改变量x；光杠杆放大倍数2xSKLb，放大倍数由光杠杆常数和光臂长度影响，其中S为光臂长度||=1002xxS下上，b为光杠杆常数；2bxLS，x为叉丝位置改变量5.望远镜镜筒应水平，并与平面镜在同一水平面上；先加两个砝码使金属丝拉直；使望远镜中看到平面镜反射的标尺像；调望远镜的目镜使叉丝线清晰，调其焦距看清标尺像并使标尺和叉丝线无视差6.若标尺上下部分不能同时清晰，应调望远镜倾角螺钉；左右不能同时清晰，应调望远镜左右位置;最后标尺刻度应该是与望远镜光轴水平等高的标尺刻度7.要求能在望远镜视场中看到平面镜反射的清晰的标尺刻度像使用螺旋测微计要消除零位误差；消除视差的方法是调节目镜；测量灵敏度就是放大倍数；光杠杆常数越大，放大倍数越低；光臂长度越长，放大倍数越高二．电子示波器1.电子示波器由示波管和电子线路组成；示波管主要由电子枪，偏转极，荧光屏组成；扫描电压的周期要比正弦电压大，即扫描电压要慢一点才行；2.调节控制栅极的电位，可以控制荧光屏上的光点亮度(辉度)；改变第一阳极和第二阳极的电压可以改变电场分布，从而改变荧光屏上的光点大小(聚焦调节)3.光点偏转距离与所加偏转电压成正比；Y偏转板加正弦波电压，水平偏转板加锯齿波电压；扫描电压是Y轴电压的整数倍4.触发电路工作方式为激发或自激时，X轴的扫描是连续的(连续扫描)；测量信号的电压时，Y输入灵敏度微调旋钮放在校准位置（顺时针旋到最右）;测信号周期时，扫描速度(扫速)微调放在校准位置（顺时针旋到最右）；相位差与频率成负相关，频率越高，相位差越小5.不能让亮点长时间在荧光屏同一点上；不使用示波器时，将辉度旋钮反时针旋至尽头；不要经常通断示波器的电源；第一阳极（聚焦调节），第二阳极（辅助聚焦调节）6.电子枪由灯丝，热阴极，控制栅极，加速极，第一阳极(聚焦阳极)，第二阳极（加速阳极）组成；余辉效应；垂直偏转板；电压放大与衰减装置包括:X轴放大器，Y轴放大器，X轴衰减器，Y轴衰减器7.示波器可直接观察电压波形，并测定电压大小，一切可转换为电压的电学量都可以观测；由于电子射线惯性小，又能在荧光屏上显示出图像，因此示波器特别适合观察瞬时变化过程三.磁化曲线与磁滞回线1.铁磁材料分硬磁和软磁；转换测量法；示波器法；磁场强度H2.磁滞:磁感应强度B落后于磁场强度H变化；H=0时，B≠0，即有剩磁rB矫顽磁力cH:需要加的反方向的磁场强度(用来消除剩磁)3.H相同时，B不一定相同；起始磁化曲线和基本磁化曲线不同；基本磁化曲线是将各个H对应的磁滞回线的顶点连接起来形成的曲线；磁导率=BH，即图像中的斜率；B是纵坐标，H是横坐标4.示波器X偏转板输入正比于样品磁场强度H的电压，Y偏转板加正比于样品磁感应强度B的电压，就可在荧光屏上得到B-H曲线；电子束的水平偏移正比于磁场强度H，11xLRUHN，N为初级线圈匝数，L为线圈平均周长；5.采用积分电路:获得样品中与磁感应强度瞬时值B成正比的电压yU，yU就是电容C上的电压；H是交变磁场，B也是交变的；R2电阻要足够大；61122xynNHSxLRnCRBSyAN其中N2为次级线圈匝数,n为连接X和Y输入电缆线的衰减数，这里取1；xySSXY和分别为输入和输入的灵敏度；饱和磁滞回线7.硬磁材料的磁滞回线宽，矫顽磁力大；R1上电压与磁场强度H成正比；放大器的放大倍数必须稳定；R1的电压接示波器的X通道，电容C上的电压接示波器的Y通道；铁磁材料:铁，钴，镍及它们的合金；四.全息摄影1.记录全息图是光的干涉现象，全息图再现是光的衍射现象；光波有振幅和位相；普通照片失去了位相信息，从而失去了立体感；物光和参考光相互干涉，在全息干版(记录介质)上形成干涉图样；2.曝光，显影，定影；干涉图样中包含了振幅和位相的信息；全息图是光栅结构；全息图是光学元件；3.全息图能衍射成像，具有视差特性；全息图记录的是物光波的分布；全息图具有可分割的特性；全息图的再现像可放大或缩小4.全息平台，光源，光路系统，记录介质；当用参考光照射全息图时，由于光的衍射作用，可以观察到物体的像；物光和参考光的光程差尽量小(光程尽量相等)物光和参考光在全息干版处的夹角为30-60°5.物光与参考光的强度比为1:4左右；重现时观察到的是虚像（一般是）,虚像是+1级衍射波；五.夫兰克-赫兹实验1.2GKpUI当为两峰间电位差的整数倍时，会急剧下降2.波峰代表弹性碰撞；22.5410nm汞原子波长为；氩元素；原子量子化能级；温度越高，热阴极发射的电子的平均动能越大，与被激发原子的碰撞几率越高，到达极板的电子越少，形成的电流越小；温度升高，曲线整体下移；3.基态；激发态；从基态跃迁到第一激发态所需的能量叫做临界能量；拒斥电压2GAU；温度影响电子与汞原子碰撞的平均自由程，温度高，平均自由程短，激发较低能级的几率大，反之电子可能激发汞原子的较高能级4.第一激发电位;临界能量等于电子电量乘第一激发电位；vc；0hceU；我们自己做实验测的是氩原子；第一激发态；5.该实验证明了原子能级的存在，证明了玻尔理论；基态：最低能级对应的状态；其他能级对应的态称为激发态；辐射频率；mnhEE；该装置有4个电场 FV灯丝电压用于发射出热电子1GKV为加速电压，值较小，主要用来消除阴极电子散射的影响；22GKGAVV为加速电压，对电子进行加速；为拒斥电压12GG为第一栅极，为第二栅极；六.迈克尔逊干涉仪1.分光形式：分振幅方式；最小刻度410；读数误差510；满足相干条件；产生双光束；等倾干涉；激光波长2dN；为了防止回程差，必须沿同一方向转动微调手轮；粗调手轮一圈1mm,读数窗口一格0.01mm,微调手轮一格0.0001mm，可估读下一位；导轨要水平2.1212GGMM激光器和之间有扩束镜；为补偿板；与应垂直移动M1，当d增大时，条纹(干涉环)向外涌出；中心干涉级次最高，由圆心向外逐次降低；七.声光衍射测声速1.声波对光作用会产生衍射效应；声光相互作用可控制光强和传播方向；声波在液体中传播，会产生液体声场，这种声场是一个透射光栅，光通过它会发生衍射，称为声光衍射；此时液体被称为声光栅2.密度和折射率都是周期变化的，且周期相同；本实验产生超声驻波，形成超声光栅，驻波超声光栅的光栅常数=超声波长；温度改变，液体折射率会改变；温度改变，声速会改变3.液体和气体只能以纵波传播，固体可以横波，表面波传播；密度的波长与超声波波长相同；sin(0,1,2...)smmm形成各级衍射的条件是；s为入射光波长，为超声波波长(是已知的)ssssfVf由于超声波频率已知，则超声波速度；sin,2mmmxxLL为总宽度，为液槽到屏的距离多级衍射称为喇曼-奈斯衍射，超声波频率较低，入射角较小；布喇格衍射，超声波频率较高，光以一定角度入射；压电材料的逆压电效应，产生超声驻波场；交变电压的频率达到换能器的固有频率时，超声振幅达到极大值4.频率超过20000Hz称为超声波；驻波各点振幅不同，呈周期变化；波长不随时间变化，为s；相位随时间变化，但不随空间变化；液体折射率和密度有关；折射率随时间变化，变化的周期是sT，折射率可达到极大值或极小值；折射率的波长为s；出射光为衍射光；观察屏上出现衍射图样；5.需调节液槽的仰俯，方位，换能器的位置，方位，及声光衍射仪的频率，直到屏上衍射级次最多、光强度最大、左右对称八.直流电桥测电阻温度系数1.电桥是比较式测量仪器；惠斯顿电桥(单臂电桥)测的电阻较大；电桥平衡；123xRRRR电桥平衡条件；132xRRRR12RccR令，称为比率(电桥比率)；2.金属电阻通常随温度升高增大，电阻与温度为线性关系；000,=tKRRtRKR为电阻温度系数，，为图像斜率3.多数金属电阻温度系数较小；半导体制成的热敏电阻，电阻随温度升高而减小，按指数规律减小；流过热敏电阻的电流必须很小；4.001lnln,lnTRRRT热敏电阻：为图像的斜率,为截距，T为热力学温度；最终可求电阻RT的表达式；代表了材料的特性；本实验测的金属是铜丝5.比率c选择的原则是当电桥平衡时，比较臂3R的最高位的读数不能为零，即比较臂3R的读数为4位；九.显微镜和望远镜1.显微镜和望远镜作用都是将物体的视角放大；都是由目镜和物镜组成；两者最根本的区别是放大率不同；显微镜物镜焦距短，目镜焦距较长；望远镜物镜焦距较长，目镜焦距较短；2.视放大率M；物镜：像方焦点目镜：物方焦点光学距离△：像方焦点与物方焦点的距离放大倍数一定时，光学间隔和镜筒长度为定值；显微镜光学间隔越大，放大倍数越大；显微镜物镜，目镜焦距越短，放大倍数越大3.'':''oeoeeoDyMMMMMMffy理论实测显微镜=，为物镜放大率，为目镜放大率；''oeoeDMMff为物镜的放大率，为目镜的放大率,D=250mm为明视距离望远镜：''oefMf理论望远镜物镜焦距越长，目镜焦距越短，视放大率(放大倍数)越大''yMy实测；4.目镜相当于一个放大镜；目镜将物镜成的像进行放大；本实验用的目镜是凸透镜；焦距f8代表8mm；调节物镜和目镜等高共轴；目镜和物镜的间距l=fo+△+fe；调节显微镜时，使得通过反射镜同时看到毫米标尺和玻璃标尺的像；明视距离25cm5.将望远镜放大的像和平面反射镜成的像调到同一平面上；因此要尽量推远物镜或拉近目镜，即增加光学间隔，消除视差；望远镜的光学间隔很小；出瞳距离一般在15-40mm，即目镜焦距在这个范围；6.对于显微镜，物体距物镜的距离大于1倍物镜焦距，小于2倍物镜焦距；显微镜物镜成倒立放大的实像，目镜再放大为虚像；望远镜的物镜成倒立缩小的实像；大部分折射式天文望远镜的光学系统为开普勒式，成的是倒像，需要修正成正像；透镜的主光轴应平行于导轨，即等高共轴调节；显微镜和望远镜的目镜都是放大；7.显微镜的目镜和物镜都是凸透镜；凸透镜有会聚作用，凹透镜有发散作用十.三用电表1.万用表：测电流、电压、电阻；以磁电式微安表(表头)为核心；分流电阻，分压电阻；欧姆表就是直流电压表加一直流电源；测表头内阻有半值法和替代法；替代法误差小2.电表误差有绝对误差、相对误差、最大引用误差等；用引用误差表示电表的准确度等级K；最大绝对误差除以电表量程为待校电表的准确度等级；3110mAA3.中心阻值KR称为欧姆表的内阻，Rx=0时，R内=Rk；电流为满刻度的一半时Rx=Rk；多用表的各个量程间是相互影响的；1毫安=1000微安（μA）十一.测量与数据处理1.大多数测量都是间接测量；物理量包括数值和单位；绝对误差简称误差；误差分为系统误差和随机误差；仪器没有按规定使用算系统误差；温度等环境算系统误差；增加测量次数无法减小系统误差；只有找出系统误差产生的原因，才能减小或消除；随机误差的变化是不确定的；随机误差也包括温度等环境的变化；算数平均值即测量的最佳值；2.标准误差；211()1KxiixxK标准偏差；精密度代表了随机误差的大小；准确度代表系统误差的大小；精确度综合代表了误差大小；仪器误差：既包含了系统误差，又包含了随机误差；仪器的准确度或最小读数单位就是仪器误差；仪器误差是最大误差；若仪器未标明仪器误差，则取其最小分度值的一半作仪器误差（但也有例外）；估计误差：估读时