设计性实验
（报告）
中文题目：测量液体折射率随温度的变化
英文题目：
Measuring The Changing curve of The Refraction Index of Liquid Varying With
T emperatures
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摘要
对液体的折射率随温度变化进行了研究，知道了折射率随温度的升高而减小，对折射率有了更加深刻的认识，并了解到液体折射率随温度的变化规律，了解到了阿贝折射仪测量液体随温度的变化的不足，以及对光纤干涉法也有了一定的认知。
关键字
液体折射率；温度；阿贝折射仪；曲线
目录
摘要................................................................................................. I 关键字................................................................................................. I 第一节前言 (1)
第二节材料与方法 (2)
第三节结果 (3)
第四节讨论 (4)
参考文献 (5)
致谢 (6)
第一节 前言
我们都知道，光在不同介质中的传播速度都不相同，所以从一个介质传播到另一个介质中时会发生折射，且有折射定律：
1
2s i n s i n n n =
β
α
折射率是一个重要的物理参数，它反映了物质的光学基本性质。在大学物理实验
中都开设有用不同方法和不同仪器测定物质折射率的实验。但基本上都是测物质折射率随波长的变化。但物质的折射率不但与它的分子结构和光线的波长有关,而且与物质的密度有关, 随温度、压力等因素而变。
本次试验是通过测量液体在不同温度下的液体折射率，并得到液体折射率随温度的变化曲线，使我们对折射率有了更加深刻的认识，并了解到液体折射率随温度的变化规律
用光源S 照亮折射棱镜上的磨砂面BC ，使之成为一个扩展的平面光源，从面上个点发出的光线Ⅰ、Ⅱ射抵AB 面上的E 点时，入射角均不相同。其中入射角大于临界角i C 的，都发生全反射后再由AC 面射出，同样，在望远镜对准Ⅰ'观察时，亦可看到半荫视场，只是明暗分布恰与透射光的视场分布相反，其临界出射
角φ当为最大，而且视场中明暗的对比也不如透射光明显，这是由于照射在AB 面上那些小 用光源S 照亮折射棱镜上的磨砂面BC ，使之成为一个扩展的平面光源，从面上个点发出的光线Ⅰ、Ⅱ射抵AB 面上的E 点时，入射角均不相同。其中入射角大于临界角i C 的，都发生全反射后再由AC 面射出，同样，在望远镜对准Ⅰ'观察时，亦可看到半荫视场，只是明暗分布恰与透射光的视场分布相反，其临界出射角φ当为最大，而且视场中明暗的对比也不 第二节 材料与方法
一、实验材料
阿贝折射仪和恒温液槽、待测液体（甘油）
阿贝折射仪是根据光的全反射原理设计的，可直接读出折射率值。能测定透明、半透明液体或固体的折射率n D 和平均色散n F －n C 的仪器（其中以测透明液体为主），如仪器上接恒温器，则可测定温度为0℃－70℃内的折射率n D 。 折射率和平均色散是物质的重要光学常数之一，能借以了解物质的光学性能、纯度、及色散大小等。
二、实验方法
如透射光明显，这是由于照射在AB 面上那些小于临界角的光线，也会在AB 面上产生部分反射。测出AC 面上的临界出射角φ，代入下式：
??s i n c o s -s i n -s i n 221
A n A n =
计算出待测固体的折射率
测定时，将待测样品的抛光面与折射棱镜AB 面紧密地叠合在一起，中间添加一层接触液，形成均匀的液膜，在一起上接上恒温液槽，用恒温槽控制温度，测出在不同的温度下液体的折射率，列表作出液体折射率随温度变化的曲线
第三节结果
原始数据表格及图形
T(℃) 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0
n 1.4665 1.4658 1.4650 1.4639 1.4628 1.4613 1.4604 T(℃) 60.0 65.0 70.0 75.0 80.0 85.0 90.0
n 1.4592 1.4580 1.4568 1.4551 1.4541 1.4527 1.4515
第四节讨论
从测量数据和曲线可明显地看出液体折射率随温度的变化情况, 温度升高, 折射率随之减小。液体折射率随温度的变化关系可进行线性拟合得到公式：
n=A+B*T
利用它可把在某一温度下测定的折射率换算成常温时的折射率。式中的B即是温度系数。对表中的数据用线性回归方法得到所测样品的值为B=-2.37465*10-4在实际工作中, 为了便于粗略计算, 一般采用B=4*10-4。因为大量的实验和研究资料表明, 对大多数液体有机化合物, 温度每增高一度, 折射率减小3*10-4—
5*10-4。但也有某些液体的B值不在上述范围内。另外, 某些液体在沸点附近的温度区域内, 其温度系数较大。因此, 做这个实验时不要将样品加热到接近沸点的温度。
由于本次试验无法做到对温度的精确控制，控制温度是通过热传递过程来做到的，无法保证温度是我们所需要的测量的温度，和最后结果有出入，也没有进行多次测量。可以对不同温度下的折射率进行多次测量，以求达到更加准确的结果。
可以用光纤干涉法做本实验，该方法测量精确度较高。适当的增加敏感光纤的长度，采用精密电子仪器测量，测量精度还有很大的提高。
参考文献
[1] 金哲. 《物理实验讲义》延边大学物理实验中心
[2] 查述传. 《物理实验》北京理工大学出版社，1989年
[3] 张宏、万葆红. 《大学物理实验》 1998年第1期
致谢
感谢金逢锡老师对本次试验的指导和帮助，以及延边大学物理系对实验所提供的器材和实验场所。
（设计性实验）指导教师评语学院（公章）：系别：专业：
论文题目中文：外文：
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指导教师：职称：
指导教师评语（不少于200字）：
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备注：
实验设计说明书题目：利用超声光栅测液体中的声速 院部：理工科基础教学部 专业班级：物理学（创新实验班）1班 学生姓名：某某某 学号：41106XXX 实验日期： 2013年5月21日
超声光栅测液体中的声速 人耳能听到的声波，其频率在16Hz 到20kHz 范围内。超过20Hz 的机械波称为超声波。光通过受超声波扰动的介质时会发生衍射现象，这种现象称为声光效应。利用声光效应测量超声波在液体中传播速度是声光学领域具有代表性的实验。 一、实验目的 （1）学习声光学实验的设计思想及其基本的观测方法。 （2）测定超声波在液体中的传播速度。 （3）了解超声波的产生方法。 二、 仪器用具 分光计，超声光栅盒，高频振荡器，数字频率计，纳米灯。 三、 实验原理 将某些材料（如石英、铌酸锂或锆钛酸铅陶瓷等）的晶体沿一定方向切割成晶片，在其表面上加以交流电压，在交变电场作用下，晶片会产生与外加电压频率相同的机械振动，这种特性称为晶体的反压电效应。把具有反压电效应的晶片置于液体介质中，当晶片上加的交变电压频率等于晶片的固有频率时，晶片的振动会向周围介质传播出去，就得到了最强的超声波。 正文： 光声效应的发现无疑是物理学两大分支的又一次融合，利用超声光栅测量液体中的声速就是这一物理现象的应用。此次实验的仪器包括超声光栅池、超声仪、分光计、测微目镜以及光源。 由于声波是纵波，所以当超声波在液体（本实验用的是水）传播时，声波的振动会引起液体密度空间分布的周期性变化（如右图），进而导致液体的折射率亦呈周期性分布（如右图）。如果在某一时间t 0，液体密度的空间函数为： ()0s 02sin x t x π ρρρωλ??=+?- ? ?? ? ① 其中，0ρ是液体的静态密度，ρ?是密度的变化幅度，s ω是超声波的角频率，λ是超声波长，x 是超声波的传播方向，也是密度变化的空间方向；此时，折射率 的空间函数为：()0s 02sin n x n n t x πωλ? ?=+?-? ?? ?②，其中0n 为液体的静态折射率
利用牛顿环测液体的折射率 实验者：姜晨彬 同组实验者：朱欣 指导教师：夏老师 （A09港航 090304134 655162） 【摘要】本文结合牛顿环干涉原理测量空气折射率的方法，阐述了测量液体折射率的实验原理，并研究出了具体的测量方法，最后对水的折射率进行了测量，并得出了较为准确的测量结果。 【关键词】牛顿环 空气 蒸馏水 干涉 折射率 一、引言 牛顿环是一种典型的等厚薄膜干涉现象，能充分显示光的波动性。本文通过研究对比空气和水在牛顿环里发生的干涉现象，更新了液体折射率的测试方法，使牛顿环的应用更加丰富，开拓了物理实验的新视野。 二、设计原理 当以波长为x 的钠黄光垂直照射到平凸透镜上时，由液体膜上，下表面反射光的光程差以及干涉相消。 即暗纹条件： )1......)(2,1,0(2/)12(2/2=+=+=n n ne λλδ 式中e 为某一暗纹中心，所在处的液体膜厚度，k 为干涉级次。 利用图中的几何关系，可得：R r e 2/2 = (r 为条纹半径），代入（1）式，有 ......)2,1,0(2/)12(2//2=+=+=n n R nr λλδ （2） 则暗纹半径......)2,1,0(/==n k nR r k λ （3） 若取暗纹观察，则第m ，k 级对应的暗环半径的平方 n mR r m /2 λ= （4） k nR r n /2 λ= （5） 两式相减得平凸透镜的曲率半径)/()(2 2n m n r r R n m --= （6） 观察牛顿环时我们也将会发现牛顿环中心由于形变，灰尘，水等的影响，中心不是一点，而是一个不甚清晰的暗或亮的圆斑。目因而圆心不易确定。故常取暗环的直径替换。进而有 λ)(4/)(2 2n m n D D R n m --= （7） 同理对于空气膜。则有λ)(4/2 '2'n m D D R n m --= （8） 式（7）与式（8）相比，可得：)/()(2 22'2'n m n m D D D D n --= （9） 由（9）式可知，只要测出同一装置（相同的平凸透镜和平面的玻璃板）下的空气膜和液体膜的条纹直径，即可求出液体的折射率。
气温的时空变化规律 1.气温的日变化规律 一天中气温变化规律，主要由大气得到热量（地面辐射）和失去热量（大气辐射）的差值决定。 地面的热量主要来自太阳辐射；大气（对流层）的热量直接来着地面。 （1）太阳辐射：最强时为当地地方时12时。 （2）地面辐射：当地地方时为12点时，地面获得的太阳辐射热量大于地面损失的辐射热量，地面热量盈余，地面温度仍在升高。当地地方时大约午后1点左右，地面热量由盈余转为亏损，地面温度为一天中最高值。 （3）大气温度：当地地方时大约午后2点左右，地面已经通过辐射、对流、湍流等方式把热量传给大气，此时气温达到最高值。随后，太阳辐射继续减弱，地面热量持续亏损，地面温度不断降低，气温随之也不断下降。至日出后，地面热量由亏损转为盈余的时刻，地面温度达到最低值，气温也随后达到最低值。因此气温最低值总是出现在日出前后。 2.气温的年变化规律 由于地面吸收、储存、传递热量的原因，气温在一年中的最高、最低值，也并不出现在辐射最强、最弱的月份，而是有所滞后。 3.全球气温水平分布规律 （1）气温从低纬向各纬递减。太阳辐射是地面热量的根本来源，并由低纬向高纬递减。受太阳辐射、大气运动、地面状况等因素影响，等温线并不完全与纬线平行。 (2)南半球的等温线比北半球平直。南半球物理性质比较均一的海洋比北半球广阔，气温变化和缓。 （3）北半球1月份大陆等温线向南（低纬）凸出，海洋上则向（高纬）凸出；7月份正好相反。在同一纬度上，冬季大陆比海洋冷，夏季大陆比海洋热。同一纬度的陆地与海洋，热的地方等温线向高纬凸出，冷的地方等温线向低纬凸出，即“热高冷低”。 （4）7月份，世界值热的地方是北纬20-30大陆上的沙漠地区，撒哈拉沙漠是全球炎热中心，1月份，西伯利亚是全球的寒冷中心，世界极端最低气温出现在南极洲大陆上。 二、等温差线 1、气温的日变化 (1)气温的日变化 一天中气温随时间的连续变化，称气温的日变化。在一天中空气温度有一个最高值和一个最低值，两者之差为气温日较差。通常最高温度出现在14～15时，最低温度出现在日出前后。 由于季节和天气的影响，出现时间可能提前也可能落后。比如，夏季最高温度大多出现在14～15时；冬季则在13～14时。由于纬度不同日出时间也不同，最低温度出现时间随纬度的不同也会产生差异。气温日较差小于地表面土温日较差，并且气温日较差离地面越远则越小，最高、最低气温出现时间也越滞后。 (2) 气温的日变化与农业生产 在农业生产上有时需要较大的气温日较差，这样有利于作物获得高产。因为，日较差大就意味着，白天温度较高，而夜间温度较低，这样白天叶片光合作用强，制造碳水化合物较多，而夜间呼吸消耗少，积累较多，作物产量高,品质好。 (3)影响气温日较差的因素有： 气温的日变化规律，主要是由太阳辐射在地表面上有规律的日变化引起的，同时也受纬度、季节、地形、下垫面性质、天气状况和海拔高度等因素的影响。
The temperature dependence of the refractive indices of GaN and AlN from room temperature up to 515 ° C Naoki Watanabe, Tsunenobu Kimoto, and Jun Suda Citation: Journal of Applied Physics 104, 106101 (2008); doi: 10.1063/1.3021148 View online: https://www.doczj.com/doc/1a9201425.html,/10.1063/1.3021148 View Table of Contents: https://www.doczj.com/doc/1a9201425.html,/content/aip/journal/jap/104/10?ver=pdfcov Published by the AIP Publishing
The temperature dependence of the refractive indices of GaN and AlN from room temperature up to515°C Naoki Watanabe,1,a?Tsunenobu Kimoto,1,2and Jun Suda1 1Department of Electronic Science and Engineering,Kyoto University,Nishikyo-ku,Kyoto615-8510,Japan 2Photonics and Electronics Science and Engineering Center(PESEC),Kyoto University,Nishikyo-ku, Kyoto615-8510,Japan ?Received5August2008;accepted3October2008;published online18November2008? The temperature dependence of the refractive indices of GaN and AlN was investigated in the wavelength range from the near band edge?367nm for GaN and217nm for AlN?to1000nm and the temperature range from room temperature to515°C.Optical interference measurements with vertical incident con?guration were employed to precisely evaluate the ordinary refractive indices. ?2008American Institute of Physics.?DOI:10.1063/1.3021148? Wide band-gap group-III nitrides,gallium nitride?GaN?and aluminum nitride?AlN?,have attracted much attention for optoelectronic devices in the green to ultraviolet region.1–3To optimize the design of optoelectronic devices, knowledge of the refractive indices of the constituent mate-rials is required.In general,the refractive index of a material varies with temperature,a phenomenon known as the thermo-optic effect.Since the junction temperature of a GaN-based laser diode?LD?exceeds100°C,4failure to consider the thermo-optic effect would result in a suboptimal LD waveguide design.On the other hand,the thermo-optic effect can be used to actively modulate device characteristics by varying the temperature.For example,when an optical ?lter such as a distributed Bragg re?ector?DBR?made of Al x Ga1?x N is combined with a GaN-based photodiode,the spectral response of the photodetector can be varied by controlling the DBR temperature.Thanks to its large band gap,GaN-based photodiodes are capable of operation at tem-peratures much higher than400°C.5Varying the tempera-ture from room temperature to high temperature makes pos-sible a widely variable range of detectable wavelength.It should be noted that a high power is not required to reach temperatures above400°C if the device has good thermal insulation,a small volume,and a monolithically integrated heater. Tisch et al.6reported the refractive indices of GaN and aluminum gallium nitride?Al x Ga1?x N?measured by spectro-scopic ellipsometry from room temperature to300°C. While refractive index data up to300°C are adequate for LD design,extension of the data set to higher temperatures will be needed for other applications as mentioned above.In addition,one must also consider the optical anisotropy of GaN and AlN inherent to its crystal structure?wurtzite?. Tisch et al.6did not separate the anisotropy.In this study,we measure the thermo-optic coef?cients??n/?T?of GaN and AlN by optical interference measurements.A vertical inci-dent con?guration was employed to evaluate the ordinary refractive index n o?light propagating along the c axis?.The temperature range of the measurements is from room tem-perature to515°C. The samples used in this study were commercially avail-able GaN layers grown on?0001?-oriented sapphire sub-strates by metal-organic vapor phase epitaxy and AlN layers grown on?0001?-oriented6H-SiC substrates by hydride va-por phase epitaxy.5.18and10.6?m thick GaN layers and 9.23?m thick AlN layers were used for the measurements. The layer thicknesses were determined by cross-sectional scanning electron microscopy using a magni?cation calibra-tion standard.The error of the thickness measurement is less than2%. The interference spectrum was measured in air.A bundle of one optical?ber for light collection and surrounding six optical?bers for illumination was used as a specular re?ec-tion probe.The diameter of each?ber was450?m.The distance between the sample and the re?ection probe is about 20mm.The error of the wavelength was less than0.2nm for the UV region and0.5nm for visible region.The refractive index dispersion curve was calculated from the peak and valley wavelengths of the interference together with the layer thickness.For elevated temperatures the layer thickness change due to thermal expansion of both epilayers and sub-strates was taken into account.The employed parameters7–9 are summarized in Table I.Since the strain state of epilayers depends on many factors,there should be an error in the estimation of the thickness change with temperature.How-ever,even if we ignore the thermal expansion,the difference in the calculated thermo-optic coef?cients is only7%.There- a?Electronic mail:watanabe@semicon.kuee.kyoto-u.ac.jp.TABLE I.Parameters used in this study. Thermal expansion??10?6K?1? Poisson’s ratio a axis c axis GaN 5.59a 3.17a0.23b AlN 4.2a 5.3a0.287a Sapphire7.5c 6H-SiC 4.3a a Reference7. b Reference9. c Reference8. JOURNAL OF APPLIED PHYSICS104,106101?2008? 0021-8979/2008/104?10?/106101/3/$23.00?2008American Institute of Physics 104,106101-1
高阻计法测定高分子材料体积电阻率和表面电阻率 2010年03月07日10:37 admins 学习时间：20分钟评论 0条高分子材料的电学性能是指在外加电场作用下材料所表现出来的介电性能、导电性能、电击穿性质以 及与其他材料接触、摩擦时所引起的表面静电性质等。最基本的是电导性能和介电性能，前者包括电导(电导率γ，电阻率ρ=1/γ)和电气强度(击穿强度Eb)；后者包括极化(介电常数εr)和介质损耗(损耗因数tg δ)。共四个基本参数。 种类繁多的高分子材料的电学性能是丰富多彩的。就导电性而言，高分子材料可以是绝缘体、半导体和导体，如表1所示。多数聚合物材料具有卓越的电绝缘性能，其电阻率高、介电损耗小，电击穿强度高，加之又具有良好的力学性能、耐化学腐蚀性及易成型加工性能，使它比其他绝缘材料具有更大实用价值，已成为电气工业不可或缺的材料。高分子绝缘材料必须具有足够的绝缘电阻。绝缘电阻决定于体积电阻与表面电阻。由于温度、湿度对体积电阻率和表面电阻率有很大影响，为满足工作条件下对绝缘电阻的要求， 必须知道体积电阻率与表面电阻率随温度、湿度的变化。 表1 各种材料的电阻率范围 材料电阻率(Ω·m) 材料电阻率(Ω·m) 超导体导体≤10-810-8～10-5半导体绝缘体10-5～107 107～1018 除了控制材料的质量外，测量材料的体积电阻率还可用来考核材料的均匀性、检测影响材料电性能的 微量杂质的存在。当有可以利用的相关数据时，绝缘电阻或电阻率的测量可以用来指示绝缘材料在其他方面的性能，例如介质击穿、损耗因数、含湿量、固化程度、老化等。表2为高分子材料的电学性能及其研 究的意义。 表2 高分子材料的电学性能及测量的意义 电学性能电导性能 ①电导（电导率γ，电阻率ρ=1/γ） ②电气强度（击穿强度Eb） 介电性能 ③极化（介电常数εr） ④介电损耗（损耗因数tanδ） 测量的意义实际意义 ①电容器要求材料介电损耗小，介电常数大，电气强度高。 ②仪表的绝缘要求材料电阻率和电气强度高，介电损耗低。 ③高频电子材料要求高频、超高频绝缘。 ④塑料高频干燥、薄膜高频焊接、大型制件的高频热处理要求材料 介电损耗大。 ⑤纺织和化工为消除静电带来的灾害要求材料具适当导电性。理论意义研究聚合物结构和分子运动。 1 目的要求 了解超高阻微电流计的使用方法和实验原理。 测出高聚物样品的体积电阻率及表面电阻率，分析这些数据与聚合物分子结构的内在联系。 2 原理 名词术语 1) 绝缘电阻：施加在与试样相接触的二电极之间的直流电压除以通过两电极的总电流所得的商。它取决于体积电阻和表面电阻。
实验阿贝折射仪测介质折射率 折射率是透明材料的一个重要光学常数。测定透明材料折射率的方法很多，如全反射法和最小偏向角法，最小偏向角法具有测量精度高、被测折射率的大小不受限制、不需要已知折射率的标准试件而能直接测出被测材料的折射率等优点。但是，被测材料要制成棱镜，而且对棱镜的技术条件要求高，不便快速测量。全反射法具有测量方便快捷，对环境要求不高，不需要单色光源等特点。然而，因全反射法属于比较测量，故其测量准确度不高（大约Δn=3×10-4），被测材料的折射率的大小受到限制（约为1.3～1.7），且对固体材料还需制成试件。尽管如此，在一些精度要求不高的测量中，全反射法仍被广泛使用。 阿贝折射仪就是根据全反射原理制成的一种专门用于测量透明或半透明液体和固体折射率及色散率的仪器，它还可用来测量糖溶液的含糖浓度。它是石油化工、光学仪器、食品工业等有关工厂、科研机构及学校的常用仪器。 【实验目的】 1.加深对全反射原理的理解，掌握应用方法。 2.了解阿贝折射仪的结构和测量原理，熟悉其使用方法。 3.通过对葡萄糖溶液折射率的测定确定其浓度。 【实验仪器】 WAY阿贝折射仪、标准玻璃块一块，折射率液（溴代萘）一瓶，待测液（自来水，酒精，糖溶液）、滴管、脱脂棉及擦镜纸 【实验原理】 一、仪器描述 阿贝折射仪是测量物质折射率的专用仪器，它能快速而准确地测出透明、半透明液体或固体材料的折射率（测量范围一般为1.4-1.7)，它还可以与恒温、测温装置连用，测定折射率与温度的变化关系。 阿贝折射仪的光学系统由望远系统和读数系统组成，如图1所示。 望远系统。光线进入进光棱镜1与折射棱镜2之间有一微小均匀的间隙，被测液体就放在此空隙内。当光线（自然光或白炽灯）射入进光棱镜1时便在磨砂面上
气温日较差和年较差随纬度变化曲线图的解释 气温较差亦称气温振幅。指一日内或一年内最高气温与最低气温的差值。一日的最高气温与最低气温的差值称日较差或日振幅；一年的最高气温与最低气温的差值称年较差或年振幅。气温较差是辨别每个地区气候类型的重要标志之一。例如，日较差及年较差都很大的地区属于大陆性气候；相反，则属于海洋性气候。气温年较差是高纬大于低纬。气温日较差是低纬大于高纬，当然这是大规律（气温日较差和年较差随纬度变化如下图：①是大陆纬度年较差；②是海洋纬度年较差；③是大陆上纬度日较差；④是海洋纬度日较差。），简要解释如下。 气温日较差和年较差随纬度变化曲线图 （1）气温的年变化 气温的年变化和日变化一样，在一年中月平均气温有一个最高值和一个最低值。就北半球来说，中、高纬度内陆地区月平均最高温度在7月份出现，月平均最低温度在1月份出现。海洋上的气温以8月为最高，2月为最低。一年中月平均气温的最高值与最低值之差，称为气温年较差。 影响气温年较差的因素有以下几条。 （a）纬度气温年较差随纬度的升高而增大。这是因为随纬度的增高，太阳辐射能的年变化增大。低纬度地区气温年较差很小，高纬度地区气温年较差可达40～50℃。 （b）海陆由于海陆热特性不同，对于同一纬度的海陆相比，大陆地区冬夏两季热量收入的差值比海洋大，所以大陆上气温年较差比海洋大得多，一般情况下，温带海洋上年较差为11℃，大陆上年较差可达20～60℃。图中①是大陆纬度年较差，②是海洋纬度年较差。 （c）距海远近由于水的热特性，使海洋升温和降温都比较缓和，距海洋越近，受海洋的影响越大，气温年较差越小，越远离海洋，受海洋的影响越小，气温年较差越大。 此外，地形及天气等对气温年较差的影响与对气温日较差的影响相同。
气温空间分布和时间变化 主要知识点： 1气温垂直分布 2气温水平分布 3气温日变化和年变化 一、气温垂直分布 ⑴读下表记忆低层大气的主要成分及作用 ⑵读下图比较对流层和平流层的主要特点 答案：对流层气温随高度增加而递减；空气以对流运动为主；天气现象复杂多变 平流层气温随高度增加而增减；空气以平流运动为主；天气晴朗稳定 重要结论： 1对流层气温垂直递减率：6℃/1000米 2上冷下热利于空气对流 低层大气组成 体积(％) 作用 干 洁 空 气 N 2 78 地球生物体蛋白质的重要组成部分 O 2 21 人类和一切生物维持生命活动所必需的物质 CO 2 0.033 绿色植物进行光合作用的基本原料，并对地面起保温作用 03 很少 能吸收太阳紫外线，对地球上的生物起着保护作用 水汽 很少 产生云、雨、雾、雪等天气现象；影响地面和大气的温度 固体杂质 很少 作为凝结核，是成云致雨的必要条件
图2为北半球中纬度某地某日5次观测到的近地面气温垂直分布示意图。当日天气晴朗，日出时间为5时。读图回答3～4题。(10高考文综卷) 3.由图息可分析出 A.5时、20时大气较稳定 B.12时、15时出现逆温现象 C.大气热量直接来自太阳辐射 D.气温日较差自下而上增大 4.当地该日 A.日落时间为17时 B.与相比白昼较长 C.正午地物影子年最长 D.正午太阳位于正北方向 答案：3．A 4．B 二、气温水平分布
世界气温水平分布规律 ①在南北半球上，无论 7 月或 1 月，气温都是从低纬向两极递减。 ②南半球的等温线比北半球平直 ③北半球，1月份大陆上的等温线向南（低纬）凸出，海祥上则向北（高纬）凸出；7 月份正好相反。 ④7 月份，世界上最热的地方是北纬20°-30°大陆上的沙漠地区。1 月份，西伯利亚形成北半球的寒冷中心。世界极端最低气温出现在冰雪覆盖的南极洲大陆上。 中国一、七月气温分布特点？ 一月：由南向北降低，南北温差大 七月：除青藏高原和高山外，普遍高温，南北温差小
实验 半导体热敏电阻特性的研究 实验目的 1．研究热敏电阻的温度特性。 2．进一步掌握惠斯通电桥的原理和应用。 实验仪器 箱式惠斯通电桥，控温仪，热敏电阻，直流电稳压电源等。 实验原理 半导体材料做成的热敏电阻是对温度变化表现出非常敏感的电阻元件，它能测量出温度的微小变化，并且体积小，工作稳定，结构简单。因此，它在测温技术、无线电技术、自动化和遥控等方面都有广泛的应用。 半导体热敏电阻的基本特性是它的温度特性，而这种特性又是与半导体材料的导电机制密切相关的。由于半导体中的载流子数目随温度升高而按指数规律迅速增加。温度越高，载流子的数目越多，导电能力越强，电阻率也就越小。因此热敏电阻随着温度的升高，它的电阻将按指数规律迅速减小。 实验表明，在一定温度范围内，半导体材料的电阻R T 和绝对温度T 的关系可表示为 T b T ae R = （4－6－1） 其中常数a 不仅与半导体材料的性质而且与它的尺寸均有关系，而常数b 仅与材料的性质有关。常数a 、b 可通过实验方法测得。例如，在温度T 1时测得其电阻为R T 1 11T b T ae R = （4－6－2） 在温度T 2时测得其阻值为R T 2 22T b T ae R = （4－6－3） 将以上两式相除，消去a 得 )1 1 (2 1 2 1T T b T T e R R -= 再取对数，有 )11(ln ln 2 121T T R R b T T --= （4－6－4） 把由此得出的b 代入（4－6－2）或（4－6－3）式中，又可算出常数a ，由这种方法确定的常数a 和b 误差较大，为减少误差，常利用多个T 和R T 的组合测量值，通过作图的方法（或用回归法最好）来确定常数a 、b ，为此取（4－6－1）式两边的对数。变换
实验题目:表面等离激元共振法测液体折射率实验 预习报告与原始数据见纸质报告。 实验步骤： 1.调整分光计，实验部件安装和线路连接已经完成； 2.传感器中心调整 粗调：将微调座放到载物台上，固定好调节架后，在调节架中心放上准星，调节载物台锁紧螺钉使激光光斑至粗调对准处，不断调节平行光管光轴水平调节螺钉与微调座的两颗微调螺钉，使当游标盘转动一圈时，激光光斑一直照在该处； 细调：调节平行光管光轴高低调节螺钉，使激光光斑射在细调对准处，不断调节平行光管与微调座使当转动游标盘一圈时，激光光斑一直射在该处； 中心调节：继续调节平行光管光轴高低调节螺钉，使激光光斑射在准星顶尖处，再次调节使转动游标盘一圈时，激光光斑一直射在顶尖处。 3.测量前准备调节 中心调节完毕后，移去准星，放入敏感元件，将游标盘和刻度盘调节到合适位置；调整敏感元件使光垂直入射至半圆柱棱镜中的镀金属膜上，拧紧游标盘止动螺钉；转动刻度盘使刻度盘0o对准游标盘0o；拧紧转座与刻度盘止动螺钉，松开游标盘止动螺钉，从此刻开始刻度盘始终保持不动，将游标盘转回至刻度盘所示65o位置处锁定，测量前准备调节完毕。
4.测量读数 保持刻度盘和游标盘不动，转动望远镜支臂，观察功率计读数，记录其中的最大读数；保持刻度盘不动，移动游标盘从66o到88o，入射角没增加1o，记录功率计最大读数。 5.数据表格与数据处理 (1)数据表格自拟； (2)画出相对光强与入射角的关系曲线图； (3)比较不同溶液的共振角有何差异。 实验样本： 本实验采用样本为：纯净水;无水乙醇；水：乙醇=1：1的乙醇溶液。 实验数据： 1.纯净水 角度(°)666768697071 角度(°)72737475767778相对光强243273376480554581641653角度(°)7980818283848586相对光强700705713733741741758765角度(°)8788
C 二、综合题 41、读气温日变化曲线图，回答： （1）AB 两条曲线中，表示阴天的曲线是_______。 （2）白天阴天，气温比晴天时 ，这是由于 。 （3）夜晚阴天，气温比晴天时 ，这是由于 。 （4）阴天比晴天气温日较差（大、小） 。 42、读图回答问题： （1）该锋面是 锋，判断根据是 。 （2）锋面过境时，该城市天气状况如何？ 。 （3）锋面过境后，城市的天气状况如何？ 。 43、读某地区等压线分布图（北半球），回答： （1）在图中标出高压中心和低出中心的位置。 （2）在图中画出高压脊线（用＝＝＝）低压槽（用―――）的位置。 （3）图中甲地的风向是 风，乙地的风向是 风。 （4）甲地的风力较乙地的风力 ，原因是 。 （5）如果图中的低压中心大致以每小时20km 的速度向东南方向移动，48小时后，乙地将出现 天气。 44、读某月份海平面等压线分布图，回答： （1）图中气压中心B 是 ，C 是 。造成海陆上气压分布差异的原因是 。由于大陆上形成气压中心B ，从而切断了 气压带，使之由带状分布变为 状分布。 （2）此时D 地盛行 风向的风，E 地盛行 风。 （3）E 地此时盛行风的成因主要是 。 （4）此时亚欧大陆东部和南部地区气候特点 ，请解释原因： 。 45 、读下面“某地逐月气温、降水统计图”，回答下列问题：（图中数字代表月份） （1）该地的气候类型是_________ 。 （2）该气候区降水最多的季节，控制当地的盛行风是 风，此时的气候特征是 。 （3）当地气温最高的季节，控制当地的气压带是 ，在它控制下的天气特点是 。 （4）当地处于一年中降水最少的季节时，我国广州市的气候特点是__________，原因是此时广州受_________ 影响。 （5）此图代表的地点可以是下列中的：______ 。 A 、上海 B 、伦敦 C 、罗马 D 、开普敦 E 、孟买 46、读下图回答： （1）该图表示北 半球（季节）的大气环流状况，判断的理由是 。 （2）Ａ点比B 点降水量 ，原因 。 （3）B 点和B 点纬度相当的南半球的Ｃ点现在分别受何种环流形式影响，B 点是 带， 降水（mm ） 气温（℃）
牛顿环测液体折射率实 验报告 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
利用牛顿环测液体的折射率 【摘要】本文结合牛顿环干涉原理测量空气折射率的方法，阐述了测量液体折射率的实验原理，并研究出了具体的测量方法，最后对水的折射率进行了测量，并得出了较为准确的测量结果。 一、实验目的： 牛顿环是一种典型的等厚薄膜干涉现象，能充分显示光的波动性。本文通过研究对比空气和水在牛顿环里发生的干涉现象，更新了液体折射率的测试方法，使牛顿环的应用更加丰富，开拓了物理实验的新视野。 二、设计原理 当以波长为x 的钠黄光垂直照射到平凸透镜上时，由液体膜上，下表面反射光的光程差以及干涉相消。 即暗纹条件： 式中e 为某一暗纹中心，所在处的液体膜厚度，k 为干涉级次。 利用图中的几何关系，可得：R r e 2/2= (r 为条纹半径），代入（1）式，有 ......)2,1,0(2/)12(2//2=+=+=n n R nr λλδ （2） 则暗纹半径......)2,1,0(/==n k nR r k λ （3） 若取暗纹观察，则第m ，k 级对应的暗环半径的平方 n mR r m /2λ= （4） k nR r n /2λ= （5） 两式相减得平凸透镜的曲率半径)/()(22n m n r r R n m --= （6）
观察牛顿环时我们也将会发现牛顿环中心由于形变，灰尘，水等的影响，中心不是一点，而是一个不甚清晰的暗或亮的圆斑。目因而圆心不易确定。故常取暗环的直径替 换。进而有λ)(4/)(22n m n D D R n m --= （7） 同理对于空气膜。则有λ)(4/2'2'n m D D R n m --= （8） 式（7）与式（8）相比，可得：)/()(222'2'n m n m D D D D n --= （9） 由（9）式可知，只要测出同一装置（相同的平凸透镜和平面的玻璃板）下的空气膜和液体膜的条纹直径，即可求出液体的折射率。 三、设计方案 1.调整实验装置 将牛顿环装置放在毛玻璃上。点燃钠光灯，调节显微镜前面的透光反射镜的角度，与水平面成045的角度，这样从目镜中看到明亮的光场旋转目镜旋钮，使分化板上的十字线位于目镜的交线上，即从目镜中看到清晰地十字线。缓慢转动手轮，使显微镜自下而上缓慢上移，直到从目镜中看到清晰地干涉图样，并使相与交叉丝无视差。略微移动牛顿环装置，使显微镜十字叉丝位于牛顿环中心。 2.实验操作 将牛顿环装置的凸透镜和平板玻璃拆开，用滴管在平板玻璃上滴一层待测液体，然后压上凸透镜。由于液体有表面张力，能够充满凸透镜和平板玻璃之间的空间。则现在凸透镜和平板玻璃之间形成了液体膜。将此装置放到显微镜的载物台上，调节手轮，使显微镜由低到高缓慢移动，直至在目镜中看到清晰地干涉条纹为止。由于液体膜压得不会很均匀。故在视场中的某个地方会出现一小块空气膜，其干涉花样如上面右图所示。 四、实验结果与分析 数据记录
站名纬度经度拔海高度页码沙坪坝29°35′N 106°28′E 259.1m 2-13 酉阳28°50′N 108°46′E 664.1m 14-25
沙坪坝气象站1951年~2013年1月日平均温度 246 8 10 12 14 1234567891011121314151617181920212223242526272829303 1 日期℃19511952195319541955195619571958 19591960196119621963196419651966196719681969197019711972197319741975197619771978197919801981198219831984198519861987198819891990 1991199219931994199519961997199819992000200120022003200420052006 2007200820092010201120122013历年日平均
沙坪坝气象站1951年~2013年2月日平均温度 2 4 6 8 10 12 14161820 123456789101112131415161718192021222324252627282 9 日期℃1951195219531954195519561957195819591960196119621963196419651966 196719681969197019711972197319741975197619771978197919801981198219831984198519861987198819891990 19911992199319941995199619971998199920002001200220032004200520062007200820092010201120122013历年日平均
温度的变化 1、用图像分析变量之间的关系 图像是刻画变量之间的关系的一重要方式，其特点是非常的直观。用图像表示变量之间的关系时，通常用水平方向的数轴（称为横轴）上的点表示自变量；用竖直方向的数轴（称为纵轴）上的点表示因变量。 2、变量之间关系的表达方式与特点 表达方式特点 表格多个变量可以同时出现在一张表格中 关系式准确地反映因变量与自变量的数值关系 图像形象地给出了因变量随自变量的变化趋势 一般题型 1、如图是某地一天的气温随时间变化的图象，根据图象可知，在这一天中最高气温与达到最高气温的时刻分别是（） A．14℃，12时B．4℃，2时 C．12℃，14时D．2℃，4时 练习 1、下图是西安市99年某天的气温随时间变化的图象：那么这天（） A．最高气温10℃，最低气温2℃ B．最高气温10℃，最低气温-2℃ C．最高气温6℃，最低气温-2℃ D．最高气温6℃，最低气温2℃
2、下图是桂林冬季某一天的气温随时间变化的图象：请根据图象填空： 在时气温最低，最低气温为℃，当天最高气温为℃，这一天的温差为℃（所有结果都取整数）． 、 经典题型 1、如图是某地一天的气温随时间变化的图象，根据这张图回答： 2、在这一天中， （1）什么时间气温最高？什么时间气温最低？最高气温和最低气温各是多少度？ （2）20时的气温是多少？ （3）什么时候气温为6℃？ （4）哪段时间内气温不断下降？ （5）哪段时间内气温持续不变？ 练习 1、如图是襄樊地区一天的气温随时间变化的图象，根据图象回答：在这一天中： （1）气温T（℃）（填“是”或“不是”）时间t（时）的函数． （2）时气温最高，时气温最低，最高汽温是℃，最低气温是℃． （3）10时的气温是℃． （4）时气温是4℃． （5）时间内，气温不断上升．
报告编号：LX-FS-A51476 《测定三棱镜折射率》物理实验报 告标准范本 The Stage T asks Completed According T o The Plan Reflect The Basic Situation In The Work And The Lessons Learned In The Work, So As T o Obtain Further Guidance From The Superior. 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
《测定三棱镜折射率》物理实验报 告标准范本 使用说明：本报告资料适用于按计划完成的阶段任务而进行的，反映工作中的基本情况、工作中取得的经验教训、存在的问题以及今后工作设想的汇报，以取得上级的进一步指导作用。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 【实验目的】 利用分光计测定玻璃三棱镜的折射率； 【实验仪器】 分光计，玻璃三棱镜，钠光灯。 【实验原理】 最小偏向角法是测定三棱镜折射率的基本方法之一，如图10所示，三角形ABC表示玻璃三棱镜的横截面，AB和AC是透光的光学表面，又称折射面，其夹角a称为三棱镜的顶角；BC为毛玻璃面，称为三棱镜的底面。假设某一波长的光线LD入射到
棱镜的AB面上，经过两次折射后沿ER方向射出，则入射线LD与出射线ER的夹角称为偏向角。 【实验内容与步骤】 1．调节分光计 按实验24一1中的要求与步骤调整好分光计。 2．调整平行光管 (1)去掉双面反射镜，打开钠光灯光源。 (2)打开狭缝，松开狭缝锁紧螺丝3。从望远镜中观察，同时前后移动狭缝装置2，直至狭缝成像清晰为止。然后调整狭缝宽度为1毫米左右（用狭缝宽度调节手轮1调节）。 (3)调节平行光管的倾斜度。将狭缝转至水平，调节平行光管光轴仰角调节螺丝29，使狭缝像与望远镜分划板的中心横线重合。然后将狭缝转至竖直方向，使之与分划板十字刻度线的竖线重合，并无视