研究性实验报告
迈克逊干涉
迈克尔逊干涉
摘要：迈克尔逊干涉仪是一个设计非常巧妙的分振幅双光束干涉装置，有光源发出的光，经过分光束镜分成相互垂直的两束光；它们反射回来又经分光束镜相遇发生干涉，其光路实际上是在M1、M2’之间形成了一个空气薄膜，并且这个薄膜的厚度和形状可以根据需要而变化，光源，物光，参考光和观察屏四者在布局上彼此完全分开，每一路都有充分的空间，可以安插其他器件进行调整测量，测量上有很大的灵活性，加上精密的机械传动和读数测量系统，迈克尔逊干涉仪构成了现代各种干涉仪的基础，迈克逊干涉仪既可以使用点光源，也可以使用扩展光源，既可以观察非定域干涉条纹，也可以研究定域干涉条纹，既可以实现等倾干涉，也可以获得等厚干涉条纹。本实验利用迈克尔逊干涉仪来测量氦氖激光波长。
一、实验目的
1.了解迈克尔逊干涉仪的结构和调整方法；
2.观察等倾干涉现象；
3.测量氦氖激光波长。
二、实验仪器
迈克尔逊干涉仪，氦氖激光器，小孔，扩束镜，毛玻璃
三、实验原理
1.仪器光路原理
1
G1和G2是两块平行放置的平行平面玻璃板，它们的折射率和厚度都完全相同。G1的背面镀有半反射膜，称作分光板。G2称作补偿板。M1和M2是两块平面反射镜，它们装在与G1成45o角的彼此互相垂直的两臂上。M2固定不动，M1可沿臂轴方向前后平移。
由扩展光源S发出的光束，经分光板分成两部分，它们分别近于垂直地入射在平面反射镜M1和M2上。经M1反射的光回到分光板后一部分透过分光板沿E的方向传播，而经M2反射的光回到分光板后则是一部分被反射在E方向。由于两者是相干的，在E处可观察到相干条纹。
光束自M1和M2上的反射相当于自距离为d的M1和M2ˊ上的反射，其中M2ˊ是平面镜M2为分光板所成的虚像。因此，迈克尔逊干涉仪所产生的干涉与厚度为d、没有多次反射的空气平行平面板所产生的干涉完全一样。经M1反射的光三次穿过分光板，而经M2反射的光只通过分光板一次，补偿板就是为消除这种不对称性而设置的。
双光束在观察平面处的光程差由下式给定：
Δ＝2dcosi
式中：d是M1和M2ˊ之间的距离，i是光源S在M1上的入射角。
迈克尔逊干涉仪所产生的干涉条纹的特性与光源、照明方式以及M1和M2之间的相对位置有关。
2．等倾干涉
如下图所示，当M2与M1严格垂直，即M2ˊ与M1严格平行时，所得干涉为等倾干涉。干涉条纹为位于无限远或透镜焦平面上明暗的同心圆环。干涉圆环的特征是：内疏外密。由等倾干涉理论可知：当M1、M2′之间的距离d减小时，任一指定的K级条纹将缩小其半径，并逐渐收缩而至中心处消失，即条纹“陷入”；当d增大，即条纹“外冒”，而且M1与M2′的厚度越大，则相邻的亮（或暗）条纹之间距离越小，即条纹越密，越不易辨认。每“陷入”或“冒出”一个圆环，d就相应增加或减少λ/2的距离。如果“陷入”或“冒出”的环数为Δk，d的改变量为Δd，则：Δd=Δk ×λ/2
则：λ＝2Δd／Δk
若已知Δd和Δk，就可计算出λ。
四、实验步骤
1.迈克尔逊干涉仪的调整
（1）调整激光器，使激光束水平的入射到M1、M2中部并基本垂直于仪器导轨。
方法：将螺钉及微调拉簧均拧成半紧半松，上下移动，左右旋转激光器并调节激光器俯仰，使激光束入射到M1、M2反射镜的中心，并使由反射回来的光点回到激光束输出镜面的中点附近。
（2）调节M1、M2互相垂直
方法：在光源前放一小孔，让激光束通过小孔入射到M1、M2上，根据反射光点位置对激光束调整，并调节M1、M2背面的三个方位螺钉，使两镜的反射光斑均与小孔重合
2．点光源非定域干涉条纹的观察与测量
(1)用激光扩束镜扩束，以获得点光源。
（2）调节M1镜下的微调拉簧，使产生圆环非定域干涉条纹。
（3）将另一小块毛玻璃放到扩束镜与干涉仪之间，以获得面光源。放下毛玻璃观察屏，用眼睛直接观察干涉环，同时仔细调节的两个微调拉簧，直至眼睛上下，左右晃动时，干涉条纹中心无吞吐。此时严格垂直
（4）移走小块毛玻璃，将毛玻璃观察屏放回原处，仍观察点光源的等倾干涉条纹。改变M1镜的位置d值，使条纹外扩或内缩。圆环中心每吞吐100个条纹记一下d，连续测10个值。
五、数据处理
mm
d d d d d d 159866.055
4321=?+?+?+?+?=
?
平均波长nm d
46.639100
52=???=
λ
U a(Δd)=
4
5)(2
5
1
?-∑=i i d d =71.527nm
3
)(仪?=
?d U b =28.868nm
22))(())(()(d U d U d U b a ?+?=?=77.132nm
平均波长不确定度：
U(λ)=
100
5)
(2???d U =0.31nm
最终结果为：
nm
U )3.04.639(±=±λλ
查阅资料知实验所用氦氖激光器波长 nm 8.6320=λ
测量值与标准值的相对误差为
%100?-=
ο
ο
λλλE =1.04% 误差很小，可见迈克逊干涉仪是相当精密的仪器。 六、实验总结与讨论
下面是我在实验中遇到的故障及解决方案
不完整的干涉图样
问题 1 ：转动微动手轮时干涉图样会上下移动 原因及解决方法 ：当导轨是光滑平整的时候 上述问题产生的原因是由于分光板P 1不垂 直于水平面造成的。当分光板P 1不垂直水平面时,光线(1)将不平行于水平面。M 1移动时 光线(1) 和光线(2) 在分光板上的光斑间距将发生变化使得干涉图样会上下移动 解决方法如图3 所示，首先卸掉平面反射镜 然后用两束处于同一水平面的互相垂直的激光束入射分光板P 1 ，其中光束（2）是透过分光板的，它的光斑只会发生一些横向移动， 而光束（1）是在半反半透膜上发生反射的。若分光板P 1有微小的角度变化，则它的光斑将有非常大的位移。通过调节分光板上的 B 和 C 两个螺钉，使得当光束（1）和（2）的光斑处于同一水平面，再调节分光板上的螺钉A 使得光束(1)和光束(2)的光斑重合，
分光板P1就垂直水平面了，且光束（1）和分光板P1夹角精确为45°
问题 2 ：干涉图样不圆整，不规则。
原因及解决方法出现如图4 所示的情况是由于分光板P1和补偿板P2不平行造成的
当P1和P2不平行时，补偿板P2所补偿的光程和所需的光程将不一致，导致干涉相长和相消的区域有变化使得干涉图样不圆整，不规则，用图 5所示的激光束入射分光板和偿板，经过平面镜M2反射后的光束会由分光板P1和补偿板P2的反射而得到光束（1）和光束（2）通过调节补偿板P2上的螺钉A、B和C使得光束(1)和光束(2)平行,则分光板
P1和补偿板P2将平行
问题3 ：干涉条纹过于细、密，难以观察计数
原因及解决方法:这是由于M2ˊ与M1的距离过大引起的，可适当减小距离
问题 4 ：转动微动手轮,但干涉圆环无“涌出”或“陷入”。
原因及解决方法:出现这种情况一般都是由于传动系统的问题,若是读数窗口中的读
数无变化,则是因为微动手轮已经无效。这时只需要将微动手轮上的锁紧螺钉锁紧即可。若是读数窗口中的读数有变化，而干涉圆环无“涌出”或“陷入”，则是因为粗动手轮的锁紧螺钉需要锁紧。
问题5：调节M1和M2的夹角却调不出干涉图样。
原因及解决方法：出现此现象是照明光轴不在视场中间或照明光轴和反射镜M2不垂直.如图6所示,卸掉扩束透镜，让激光器发出的激光束照射到反射镜M2的中间，找到反射像后，通过移动激光器或整体移动迈克尔逊干涉仪使得反射像回到激光器的发光孔。这样照明光轴就会和平面反射镜垂直。
问题6读数系统不准确
原因及解决方法：迈克尔逊干涉仪的读数系统由三部分构成：主尺读数，读数窗口读数，微动手轮读数。当M1的滑块上的读数刻线和主尺的某一条刻线重合时，读数窗口读数应为零。微动手轮读数也应为零，对于读数系统不准确的解决，需首先用粗动手轮把读数窗口的读数调为零，松开平面镜M1的滑块上的读数尺，将刻线调到和主尺的某一条刻线重合。这时主尺上的读数和读数窗口中的读数就保持同步了。对于读数窗口中的读数和微动手轮读数的不同步。我们可以把微动手轮顺时针转至零刻度后，再顺时针转动粗动手轮把读数窗口中的读数调为一整数刻度，完成了整个读数系统的校准问题。
误差分析：该实验误差主要有以下几个方面
（1）由于总共需要数1000个条纹变化，很容易出现计数误差，这要求实验者需要认真计数；
（2）实验过程中两个反射镜M1和M2不是严格的垂直引起的误差。由于人眼及仪器本身的限制，很难做到使两个反射镜绝对的垂直。若M1和M2不是严格的垂直，则形成的是等厚干涉条纹，此时再用等倾干涉公式来计算会有误差。
（3）读数系统的误差，此误差上面已经计算。
实验感想、收获：
不得不说这次实验很大程度上考验的是我的耐心。由于迈克尔逊干涉仪是非常精密的仪器，调节起来也是很困难的。必须按照步骤仔细调节，稍有不慎还得重头开始调节。我就是反复调节了三次才成功。中间一度特别沮丧，看到已经有同学调出来了，心里是更加着急，结果是欲速则不达。只好又重头开始，这一次我认认真真，不急不躁的按照步骤仔细调节了一遍，也就成功了。这使我深刻地意识到做实验一定要严谨细致，戒骄戒躁，沉下心来认真去做，绝不能马马虎虎，否则是不可能成功的。这次实验不仅仅让我掌握了迈克尔逊干涉仪的调整使用方法，对其原理有了更加深刻地认识，也让我愈发折服于那些物理大师们聪明智慧，他们的智慧与创新诞生了如此巧妙的实验仪器，也可以说是推动了人类科学的进步。当然最重要的收获是我深刻认识到了做科学时应有的态度:严谨细致，戒骄戒躁。最后我不得不说的是这次实验确实让我获益匪浅。
北京航空航天大学物理研究性实验报告 分光仪的调整及其应用 第一作者：所在院系：就读专业：第二作者：所在院系：就读专业：
目录 目录 一.报告简介 (1) 二.实验原理 (1) 实验一.分光仪的调整 (1) 实验二.三棱镜顶角的测量 (3) 实验三.最小偏向角法测棱镜折射率 (1) 二．实验仪器 (1) 三.实验主要步骤 (2) 实验1.分光仪的调整 (2) 1.调整方法 (2) 2.要求 (4) 实验2.三棱镜顶角的测量 (4) 1.调整要求 (4) 2.实验操作 (5) 实验3.棱镜折射率的测定（最小偏向角法） (6) 四.实验数据记录 (6) 五.数据处理 (7) 实验2.反射法测三棱镜顶角 (7) 实验3.最小偏向角法测棱镜折射率 (7) 六.误差分析 (8) 七.分析总结 (8) 八.实验改进 (9) 九.实验感想 (10) 十.参考文献及图片附件： (11)
一.报告简介 本报告以分光仪的调整、三棱镜顶角和其折射率的测量为主要内容，先介绍了实验的基本原理与过程，而后进行了数据处理与不确定度计算。并以实验数据对误差的来源进行了分析。同时还给出了调节分光仪的经验总结与方法，并对现有实验仪器和试验方法提出了改进的意见。 二.实验原理 实验一.分光仪的调整 分光仪的结构因型号不同各有差别，但基本原理是相同的，一般都由底座、刻度读数盘、自准直望远镜、平行光管、载物平台5部分组成。 1-狭缝套筒；2-狭缝套筒紧固螺钉；3-平行光管；4-制动架；5-载物台；6-载物台调平螺钉；7-载物台锁紧螺钉；8-望远镜；9-望远镜锁紧螺钉；10-阿贝式自准直目镜；11-目镜；12-仰角螺钉；13-望远镜光轴水平螺钉；14-支臂；15-望远镜转角微调螺钉；16-读数刻度盘止动螺钉；17-制动架；18-望远镜止动螺钉；19底座；20-转座；21-
迈克耳逊干涉仪 一.实验目的 1.了解迈克尔逊干涉仪的结构和原理，掌握调节方法； 2.用迈克尔逊干涉仪测量钠光波长和精细结构。 二.实验仪器 迈克尔逊干涉仪、钠光灯、透镜等。 三.实验原理 迈克耳孙干涉仪原理如图所示。两平面反射镜M1、M2、光源 S和观察点E （或接收屏）四者北东西南各据一方。M1、M2相互垂直，M2是固定的，M1可沿导轨做精密移动。G1和G2是两块材料相同薄厚均匀相等的平行玻璃片。G1的一个表面上镀有半透明的薄银层或铝层，形成半反半透膜，可使入射光分成强度基本相等的两束光，称G1为分光板。G2与G1平行，以保证两束光在玻璃中所走的光程完全相等且与入射光的波长无关，保证仪器能够观察单、复色光的干涉。可见G2作为补偿光程用，故称之为补偿板。G1、G2与平面镜M1、M2倾斜成45°角。
如上图所示一束光入射到G1上，被G1分为反射光和透射光，这两束光分别经M1和M2反射后又沿原路返回，在分化板后表面分别被透射和反射，于E处相遇后成为相干光，可以产生干涉现象。图中M′2是平面镜M2由半反膜形成的虚像。观察者从E处去看，经M2反射的光好像是从M′2来的。因此干涉仪所产生的干涉和由平面M1与M′2之间的空气薄膜所产生的干涉是完全一样的，在讨论干涉条纹的形成时，只需考察M1和M2两个面所形成的空气薄膜即可。两面相互平行可到面光源在无穷远处产生的等倾干涉，两面有小的夹角可得到面光源在空气膜近处形成的等厚干涉。若光源是点光源，则上述两种情况均可在空间形成非定域干涉。设M1和M′2之间的距离为d，则它们所形成的空气薄膜造成的相干光的光程差近似用下式表示 若M1与M′2平行，则各处d相同，可得等倾干涉。系统具有轴对称不变性，故屏E上的干涉条纹应为一组同心圆环，圆心处对应的光程差最大且等于2d,d 越大圆环越密。反之中心圆斑变大圆环变疏。若d增加则中心“冒出”一个条纹，反之d减小则中心“缩进”一个条纹。故干涉条纹在中心处“冒出”或“缩进”的个数N与d的变化量△d之间有下列关系 根据该关系式就可测量光波波长λ或长度△d。 钠黄双线的精细结构测量原理简介： 干涉条纹可见度定义为：当，时V=1， 此时干涉条纹最清晰，可见度最大；时V=0，可见度最小。 从一视见度最低的位置开始算起，测量一次视见度最低处的位置，者其间的光程差 为，且由关系算出谱线的精细结构。 四.实验结果计与分析 次数初读数 d1（mm） 末读数 d2（mm） △ d=|d1-d2| (mm) (nm)(nm ) 137.7247937.754420.02963592.6592.6
吞吞吐吐吞吞吐吐吞吞吐吐 吞吞吐吐吞吞吐吐吞吞吐吐吞吞吐吐吞吞11-21 2011
吐吐物 理研究 性实验 报告 研究性报告————扭摆法测转动惯量 第一作者：孟勤超10031123 第二作者：郭瑾10031126 第三作者：张金凯10031108
目录 摘要 (2) 一、实验目的 (2) 二、实验原理 (2) 1.基本原理 (2) 2.间接比较测量法，确定扭转常数K (2) 3.验证平行轴定理 (3) 4.光电转换测量周期 (3) 三、实验仪器 (3) 四、实验步骤 (3) 1.调整测量系统 (3) 2.测量数据 (4) 五、注意事项 (4) 六、数据记录与处理 (4) 1.原始数据记录 (4) 2.数据处理 (5) 七、讨论 (8) 1.误差分析 (8) 2.总结 (8)
实验名称：扭摆法测转动惯量 摘要 转动惯量是刚体转动惯性大小的量度，是表征刚体特性的一个物理量。转动惯量的测量，一般都是使刚体以一定的形式运动。通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量之间的关系，进行转换测量。本实验使物体作扭转摆动，由摆动周期及其它参数的测定算出物体的转动惯量。 一、实验目的 1.熟悉扭摆的构造、使用方法和转动惯量测量仪的使用； 2.利用扭摆法测量不同形状物体的转动惯量和扭摆弹簧的扭摆常数； 3.验证转动惯量的平行轴定理； 4.学会测量时间的累积放大法； 5.掌握不确定度的计算方法。 二、实验原理 1.基本原理 转动惯量的测量，基本实验方法是转换测量，使物体以一定的形式运动，通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量的关系，进行转换测量。实验中采用扭摆法测量不同形状物体的转动惯量，就是使物体摆动，测量摆动周期，通过物体摆动周期T与转动惯量I的关系 来测量转动惯量。 2.间接比较测量法，确定扭转常数K 已知标准物体的转动惯量I1，被测物体的转动惯量I0，被测物体的摆动周期T0，标准物体被测物体的摆动周期T1，通过间接比较法可测得：
实验三UC-OS移植实验 一、实验目的 在内核移植了uCOS-II 的处理器上创建任务。 二、实验内容 1．运行实验十，在超级终端上观察四个任务的切换。 2. 任务1~3，每个控制“红”、“绿”、“蓝”一种颜色的显示，适当增加OSTimeDly()的时间，且优先级高的任务延时时间加长，以便看清三种颜色。 3.引入一个全局变量BOOLEAN ac_key，解决完整刷屏问题。 4. #define rUTRSTAT0 (*(volatile unsigned *)0x50000010) #define RdURXH0（）(*(volatile unsigned char *)0x50000024) 当键盘有输入时在超级终端上显示相应的字符。 三、实验设备 硬件：ARM嵌入式开发平台、用于ARM920T的JTAG仿真器、PC机Pentium100以上。 软件：PC机操作系统Win2000或WinXP、ARM ADS1.2集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序。 四、实验原理 所谓移植，指的是一个操作系统可以在某个微处理器或者微控制器上运行。虽然uCOS-II的大部分源代码是用C语言写成的，仍需要用C语言和汇编语言完成一些与处理器相关的代码。比如:uCOS-II在读写处理器、寄存器时只能通过汇编语言来实现。因为uCOS-II在设计的时候就己经充分考虑了可移植性，所以，uCOS-II的移植还是比较容易的。 要使uCOS一工工可以正常工作，处理器必须满足以下要求: 1）处理器的C编译器能产生可重入代码。 2）在程序中可以打开或者关闭中断。 3）处理器支持中断，并A能产生定时中断(通常在10Hz}1000Hz之间)。 4）处理器支持能够容纳一定量数据的硬件堆栈。 5）处理器有将堆栈指针和其它CPU寄存器存储和读出到堆栈(或者内存)的指
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 实验目的： 1） 学会使用迈克尔逊干涉仪 2） 观察等倾、等厚和非定域干涉现象 3） 测量氦氖激光的波长和钠光双线的波长差。 实验仪器： 氦氖激光光源、钠光灯、迈克尔逊干涉仪、毛玻璃屏实验原理： 1：迈克尔逊干涉仪的原理： 迈克尔逊干涉仪的光路图如图所示，光源 S 出 发的光经过称 45。 放置的背面镀银的半透玻璃板 P 1 被分成互相垂直的强度几乎相等的两束光， 光 路 1 通过 M 1 镜反射并再次通过 P 1 照射在观察平 面 E 上，光路 2 通过厚度、折射率与 P 1 相同的玻 璃板 P 2 后由 M 2 镜反射再次通过 P 2 并由 P 1 背面的 反射层反射照射在观察平面 E 上。图中平行于 M 的M ' 是M 经 P 反射所成的虚 1 2 2 1 像，即 P 到 M 与 P 到 M ' 的光程距离相等，故从 P 到M 的光路可用 P 到M ' 等 价替代。这样可以认为 M 与 M ' 之间形成了一个空气间隙， 这个空气间隙的厚度 可以通过移动 M 1 完成，空气间隙的夹角可以通过改变 M 1 镜或 M 2 镜的角度实现。 当 M 与M ' 平行时可以在观察平面 E 处观察到等倾干涉现象，当 M 与M ' 有一 1 2 1 2 定的夹角时可以在观察平面 E 处观察到等厚干涉现象。 2：激光器激光波长测量原理： 由等倾干涉条纹的特点，当 θ =0 时的光程差 δ 最大，即圆心所对应的
1 2 1 2 干 涉级别最高。转动手轮移动 M1，当 d 增加时，相当 于增大了和 k 相应的θ 角 ，可以看到圆 环一个个从中心 “冒出” ；若 d 减小时，圆环逐渐 缩小， 最后“淹没”在中心处。 每“冒” 出或“ 缩”进一个干涉环，相应的光程差改变了一个波长， 也就是 M 与 M ’ 之间距离 变化了半个波长。 若将 M 与 M ’ 之间距离改变了 △d 时，观察到 N 个干涉环变化，则 △d=N 由此可测单色光 的波长。 3：钠光双线波长差的测定： 在使用迈克尔逊干涉仪观察低压钠黄灯双线的等倾干涉条纹时，可以看到 随着动镜 M 1 的移动，条纹本身出现了由清晰到模糊再到清晰的周期性变化，即 反衬度从最大到最小再到最大的周期性变化， 利用这一特性， 可测量钠光双线波长差，对于等倾干涉而言，波长差的计算公式为： 实验内容与数据处理： （1） ）观察非定域干涉条纹 1） 通过粗调手轮打开激光光源， 调节激光器使其光束大致垂直于平面反光镜 M 2 入射，取掉投影屏 E ，可以看到两排激光点 2） 粗调手轮移动 M 1 镜的位置，使得通过分光板分开的两路光光程大致相等 3） 调节M 1 、M 2 镜后面的两个旋钮， 使两排激光点重合为一排，并使两个最 亮的光点重合在一起。此时再放上投影屏 E ，就可以看到干涉条纹。 4） 仔细调节 M 、 M 镜后面的两个旋钮，使 M 与 M ' 平行，这时在屏上可 以看到同心圆条纹，这些条纹为非定域条纹。 5） 转动微调手轮，观察干涉条纹的形状、疏密及中心“吞” 、“吐”条纹随光程差 改变的变化情况。
日期2014 年4月2日；六周周三，下午；姓名学号2 成绩 实验三安全性实验及其教学研究 ——氢气的制取与性质实验 一、氢气的制取 1.相关知识：置换反应，氢气的物理性质与化学性质，气体的收集方法。 （1）置换反应是单质与化合物反应生成另外的单质和化合物的化学反应，是化学中四大基本反应类型之一，包括金属与金属盐的反应，金属与酸的反应等。 （2）氢气的性质 物理性质：1.通常情况下，无色无味气体； 2. 密度比空气小； 3. 难溶于。 化学性质：1.可燃性 2H2+O2=2H2O 2.还原性 H2+CuO=Cu+H2O (3)气体的收集方法： 2.实验用品：（请画实验装置图，并标明各药品和仪器名称） 药品：锌粒、稀硫酸、硫酸铜溶液、氧化铜 仪器：导气管、试管，酒精灯，水槽，启普发生器
启普发生器由三部分组成。上面一部分是球形漏斗，下面一部分是玻璃球和玻璃半球所组成的容器，第三部分是带旋钮的导气管。它是固液不加热的反应装置，使用启普发生器制取氢气十分方便，可以及时控制反应的发生或停止。 锌粒由容器上的气体出口加入，稀硫酸从长颈漏斗口注入，固体的量不得超过球体容积的1/3。因此，锌粒是放在启普发生器的玻璃球中，而稀硫酸会在玻璃球和玻璃半球的容器中。 3.实验步骤（用简洁明了的方法比如流程图表示）： 稀释浓硫酸检查装置气密性装入锌粒和稀硫酸开启导气管活塞，收集H2 验纯 4.实验改进： ⑴在反应前加入少许硫酸铜的晶体或溶液可加快反应速率。请问为什么？ 答：锌跟稀硫酸反应的制取氢气，加入少量硫酸铜溶液后，金属锌可以置换金属铜Zn + CuSO4= ZnSO4+ Cu，形成铜锌原电池，原电池能加速负极金属和电极质的反应速率。 ⑵你还有其他的改进方法吗？ 答：还可以选用纯度不高、形状不规则、比较粗糙的锌粒。 5.实验安全提示： ⑴稀硫酸如何配制（包括用量、浓度、温度的控制）？ 答： （1）浓硫酸的稀释：将浓硫酸沿着容器内壁（或沿着玻璃棒）缓慢地注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，使产生的热量迅速扩散。 （2）稀硫酸的用量：加入稀硫酸可事先往启普发生器中加水至将金属锌全部淹没处，倒出水后量水的体积，即为稀硫酸的体积。 （3）稀硫酸的浓度：V浓H2SO4∶V H2O=1∶4或者1:5也可。 （4）稀释时温度的控制：在稀释浓硫酸时，为了迅速扩散热量，可以在装了水的水槽内稀释并不断地搅拌。
实验目的： 1）学会使用迈克尔逊干涉仪 2）观察等倾、等厚和非定域干涉现象 3）测量氦氖激光的波长和钠光双线的波长差。 实验仪器： 氦氖激光光源、钠光灯、迈克尔逊干涉仪、毛玻璃屏 实验原理： 1：迈克尔逊干涉仪的原理： 迈克尔逊干涉仪的光路图如图所示，光源S 出发的光经过称。45放置的背面镀银的半透玻璃板1P 被分成互相垂直的强度几乎相等的两束光，光 路1通过1M 镜反射并再次通过1P 照射在观察平 面E 上，光路2通过厚度、折射率与1P 相同的玻 璃板2P 后由2M 镜反射再次通过2P 并由1P 背面 的反射层反射照射在观察平面E 上。图中平行于1M 的'2M 是2M 经1P 反射所成的虚像，即1P 到2M 与1P 到'2M 的光程距离相等，故从1P 到2M 的光路可用1P 到'2M 等价替代。这样可以认为1M 与'2M 之间形成了一个空气间隙，这个空气间隙的厚度可以通过移动1M 完成，空气间隙的夹角可以通过改变1M 镜或2M 镜的角度实现。当1M 与' 2M 平行时可以在观察平面E 处观察到等倾干涉现象，当1M 与'2M 有一定的夹角时可以在观察平面E 处观察到等厚干涉现象。 2：激光器激光波长测量原理： 由等倾干涉条纹的特点，当θ =0 时的光程差δ 最大，即圆心所对应的干
涉级别最高。转动手轮移动 M1，当 d 增加时，相当 于增大了和 k 相应的θ 角 ，可以看到圆 环一个个从中心“冒出” ；若 d 减小时，圆环逐渐 缩小，最后“淹没”在中心处。 每“冒”出或“缩”进一个干涉环，相应的光程差改变了一个波长，也就是 M 与M ’之间距离 变化了半个波长。 若将 M 与 M ’之间距离改变了△d 时，观察到 N 个干涉环变化，则△d =N 由此可测单色光的波长。 3：钠光双线波长差的测定： 在使用迈克尔逊干涉仪观察低压钠黄灯双线的等倾干涉条纹时，可以看到随着动镜1M 的移动，条纹本身出现了由清晰到模糊再到清晰的周期性变化，即反衬度从最大到最小再到最大的周期性变化，利用这一特性，可测量钠光双线波长差，对于等倾干涉而言，波长差的计算公式为： 实验内容与数据处理： （1）观察非定域干涉条纹 1）通过粗调手轮打开激光光源，调节激光器使其光束大致垂直于平面反光镜2M 入射，取掉投影屏E ，可以看到两排激光点 2）粗调手轮移动1M 镜的位置，使得通过分光板分开的两路光光程大致相等 3）调节1M 、2M 镜后面的两个旋钮，使两排激光点重合为一排，并使两个最亮的光点重合在一起。此时再放上投影屏E ，就可以看到干涉条纹。 4）仔细调节1M 、2M 镜后面的两个旋钮，使1M 与' 2M 平行，这时在屏上可以看到同心圆条纹，这些条纹为非定域条纹。 5）转动微调手轮，观察干涉条纹的形状、疏密及中心“吞”、“吐”条纹随光程差改变的变化情况。
研究型实验报告 院（系）名称机械工程及自动化学院专业名称机械工程及自动化 实验作者学生姓名学生学号第一作者王路明11071172 第二作者马天行11071160 第三作者吴宏宇11071167
钠黄光双线波长差的测量及其应用 王路明11071172 马天行11071160 吴宏宇11071167 摘要：迈克逊干涉仪是一种精密干涉仪，其测量结果可精确到与波长相比拟。本文从实验的原理和方法等方面对用此仪器精确测定钠黄双线差及钠的相干长度进行了讨论， 并用实验数据验证了理论值，达到了预期的效果。 关键词：迈克尔逊干涉仪，双线波长差，钠黄光，光程差，玻璃折射率， 一．实验基本要求 1．掌握迈克尔逊干涉仪的工作原理和结构，学会它的调整方法和技巧； 2．利用干涉条纹变化的特点测定光源波长； 3．了解光源的非单色性对干涉条纹的影响； 4．学会用迈克尔逊干涉仪测透明玻璃片折射率。 二．仪器简介 He 激光器、钠光灯、毛玻璃、扩束镜、千分尺、透明玻璃等迈克尔逊干涉仪、Ne 三．实验原理 迈克尔逊干涉仪是l883年美国物理学家迈克尔逊（A.A.Michelson）和莫雷（E.W.Morley）合作，为研究“以太漂移实验而设计制造出来的精密光学仪器。用它可以高度准确地测定微小长度、光的波长、透明体的折射率等。后人利用该仪器的原理，研究出了多种专用干涉仪，这
些干涉仪在近代物理和近代计量技术中被广泛应用。 1.波长差的测量 钠黄光中包含波长为λ1=589.6nm 和λ2=589.0nm 的两条黄谱线，当用它做光源时，两条谱线形成各自的干涉条纹，在视场中的两套干涉条纹相互叠加。由于波长不同，同级条纹之间会产生错位，当变化两束光的光程差时，干涉条纹的清晰度发生周期性变化 ()() L k I L I ?+=?101cos 1()() L k I L I ?+=?202cos 1 ? ?? ?? ???? ???+???? ????+=L k k L k I I 2cos 2cos 1221021k k k -=? 衬比度：?? ? ????=L k 2cos γ半周期：λ λ?≈ ?22 0L L ? γ 图1.钠黄光双线结构使干涉条纹的衬比度随ΔL 做周期性变化 在视场E 中心处λ 1 和λ2两种单色光干涉条纹相互叠加。若逐渐增大镜M1与M2的间距d ，当λ1得第k1级亮纹和的第k2级暗纹相重合时，叠加而成的干涉条纹清晰度最低，此时增大d ，条纹由逐渐清晰，直到光程差δ的改变达到 22112λ2 1 k λk 2d δ）（+=== （1） 时，叠加而成的干涉条纹再次变得模糊。可得 2112λ1m m λd d 2）（）（+==-（2） 则λ1和λ2的波长差为 Δd 2λλλ-λΔλ2 121= = （3） Δd=d2-d1 ，当λ1和λ2的波长差相差很小时，λ2 λλλλ2 121=+= (λ=589.3nm )， 则可得 d 22 21?=-=? λ λλλ （4）
迈克尔逊干涉仪实验报告 摘要：迈克尔逊干涉仪是迈克尔逊根据光分振幅干涉原理制成的 1 / 13
精密测量仪器，迈克尔逊仪可以精密测量查长度及长度的微小变化，迈克尔逊和他的合作者利用这种干涉仪用它进行了许多著名实验，后人又根据这种干涉仪的基本原理研制出许多具有实用价值的干涉仪，迈克尔逊干涉仪在近代物理和近代计量技术发展中起着重要作用。 关键词：干涉仪分振幅精密测量
目录 1实验原理 (4) 1.1迈克尔逊干涉仪的光路 (4) 1.2单色电光源的非定域干涉条纹 (4) 1.3迈克尔逊干涉仪的机械结构 (6) 2实验仪器 (7) 3实验主要步骤 (7) 3.1迈克尔逊干涉仪的调整 (7) 3.2点光源非定域干涉条纹的观察和测量 (8) 4 实验数据处理 (8) 4.1实验数据记录 (8) 4.2用逐差法处理数据 (8) 4.3计算不确定度 (9) 5 误差分析 (10) 6 实验操作总结 (11) 6.1调整实验仪器 (11) 6.2判断及调整条纹 (11) 6.3计数及记录 (11) 7 实验改进建议 (11) 7.1对计数器的改进 (11) 7.2对实验仪器的改进 (12) 7.3对激光器的改进 (12) 8实验感想 (12) 图片 (12) 3 / 13
图 1 正文 1实验原理 1.1迈克尔逊干涉仪的光路 迈克尔逊干涉仪的光路如图1所示，从光源S 发出 的一束光射在分束板G1上，将光束分为两部分： 一部分从G1的半反射膜处反射，射向平面镜M2； 另一部分从G1透射，射向平面镜M1。因G1和全反 射平面镜M1、M2均成45°角，所以两束光均垂直 射到M1、M2上。从M2反射回来的光，透过半反 射膜；从M1反射回来的光，为半反射膜反射。二 者汇集成一束光，在E 处即可观察到干涉条纹。光 路中另一平行平板G2与G1平行，其材料及厚度与 G1完全相同，以补偿两束光的光程差，称为补偿 板。 反射镜M1是固定的，M2可以在精密导轨上前后移动，以改变两束光之间的光程差。M1，M2的背面各有3个螺钉用来调节平面镜的方位。M1的下方还附有2个方向相互垂直的拉簧，松紧它们，能使M1支架产生微小变形，以便精确地调节M1。 在图1所示的光路中，M1’是M1被G1半反射膜反射所形成的虚像。对观察者而言，两相 干光束等价于从M1’和M2反射而来，迈克尔逊干涉仪所产生的干涉花纹就如同M2与M1’之间的空气膜所产生的干涉花纹一样。若M1’与M2平行，则可视作折射率相同、厚度相同的薄膜（此时的为等厚干涉）；若M1’与M2相交，则可视作折射率相同、夹角恒定的楔形薄膜。 1.2单色电光源的非定域干涉条纹 如图2所示，M2平行M1’且相距为d 。点光源S 发出的一束光，对M2来说，正如S’处发出 的光一样，即SG=S’G ；而对于在E 处观察的观察者来说，由于M2的镜面反射，S’点光源如处于S2’处一样，即S’M2=M2S2’。又由于半反射膜G 的作用，M1的位置如处于M1’的位置一样。同样对E 处的观察者，点光源S 如处于S1’位置处。所以E 处的观察者多观察到的干涉条纹，犹如虚光源S1’、S2’发出的球面波，它们在空间处处相干，把观察屏放在E 空间不同位置处，都可以见到干涉花样，所以这一干涉是非定域干涉。 如果把观察屏放在垂直与S1’、S2’连线的位置上，则可以看到一组同心圆，而圆心就是S1’、S2’的连线与屏的交点E 。设在E 处（ES2’=L ）的观察屏上，离中心E 点远处有某一点P ，EP 的距离为R ，则两束光的光程差为
光电子技术实验报告
实验五光电池特性实验 一．实验目的： 1．学习掌握硅光电池的工作原理。 2．学习掌握硅光电池的基本特性。 3．掌握硅光电池基本特性测试方法。 二．实验原理： 光电池是一种不需要加偏置电压就能把光能直接转换成电能的ＰＮ结光电器件，按光电池的功用可将其分为两大类：即太阳能光电池和测量光电池，本仪器用的是测量用的硅光电池，其主要功能是作为光电探测，即在不加偏置的情况下将光信号转换成电信号。 图（20）图（21）如图（20）所示为2DR型硅光电池的结构，它是以P型硅为衬底（即在本征型硅材料中掺入三价元素硼或镓等），然后在衬底上扩散磷而形成N型层并将其作为受光面。如图（21）所示当光作用于PN结时，耗尽区内的光生电子与空穴在内建电场力的作用下分别向N区和P区运动，在闭合电路中将产生输出电流IL,且负载电阻RL上产生电压降为U。显然，PN结获得的偏置电压U与光电池输出电流IL与负载电阻RL有关，即U=IL?RL，当以输出电流的IL为电流和电压的正方向时，可以得到如图（22）所示的伏安特性曲线。
图（22）图（23）光电池在不同的光强照射下可以产生不同的光电流和光生电动势，硅光电池的光照特性曲线如图（23）所示，短路电流在很大范围内与光强成线性关系，开路电压随光强变化是非线性的，并且当照度在2000lx时就趋于饱和，因此，把光电池作为测量元件时，应把它当作电流源来使用，不宜用作电压源。 硒光电池和硅光电池的光谱特性曲线如图（25）所示，不同的光电池其光谱峰值的位置不同，硅光电池的在800nm附近，硒光电池的在540nm附近，硅光电池的光谱范围很广，在450～1100nm之间，硒光电池的光谱范围为340～750nm。 图（24）图（25）光电池的温度特性主要描述光电池的开路电压和短路电流随温度变化的情况，由于它关系到应用光电池设备的温度漂移，影响到测量精度或控制精度等主要指标，光电池的温度特性如图（24）所示。开路电压随温度升高而下降的速度较快，而短路电流随温度升高而缓慢增加，因此，当使用光电池作为测量元件时，在系统设计中应考虑到温度的漂移，并采取相应的措施进行补偿。 三．实验所需部件： 两种光电池、各类光源、实验选配单元、数字电压表(4 1/2位)自备、微安表（毫安表）、激光器、照度计（用户选配）。
一、实验目的 1、掌握迈克尔逊干涉仪的调节方法并观察各种干涉图样。 2、区别等倾干涉、等厚干涉和非定域干涉，测定 He-Ne 激光波长 二、实验仪器 迈克尔逊干涉仪、 He-Ne 激光器及光源、小孔光阑、扩束镜（短焦距会聚镜）、毛玻璃屏等。 （图一） （图二） 三、实验原理 ①用 He-Ne 激光器做光源，使激光通过扩束镜会聚后发散，此时就得到了一个相关性很好的点光源，射到分光板 P1和 P2上后就将光分成了两束分别射到 M1 和 M2 上，反射后通过 P1 、 P2 就可以得到两束相关光，此时就会产生干涉条纹。 ②产生干涉条纹的条件，如图 2 所示， B 、 C 是两个相干点光源，则到 A 点的光程差δ =AB-AC=BCcosi , 若在 A 点出产生了亮条纹，则δ =2dcosi=k λ (k 为亮条纹的级数 ) ，因为 i 和 k 均为不可测的量，所以取其差值，即λ =2 Δ d/ Δ k。 四、实验步骤 1、打开激光电源，先不要放扩束镜，让激光照到分光镜 P1 上，并调节激光的反射光照射到激光筒上。 2、调节 M2 的位置使屏上两排光中最亮的两个光点重回，并调至其闪烁。 3、将扩束镜放于激光前，调节扩束镜的高度和偏角，使光能照在 P1分光镜上，看显示屏上有没有产生同心圆的干涉条纹图案。没有的话重复 2 、 3 步骤，直到产生同心圆的干涉条纹图案。 4、微调 M2是干涉图案处于显示屏的中间。 5、转动微量读数鼓轮，使 M1 移动，可以看到中心条纹冒出或缩进，若看不到此现象，先转动可度轮，再转动微量读数鼓轮。记下当前位置的读数 d0 ，转动微量读数鼓轮，看到中心条纹冒出或缩进 30 次则记一次数据，共记录 10 次数据即 d0、 d1 (9)
吞吞吐吐吞吞吐吐吞 吞吐吐吞吞吐吐吞吞吐吐吞吞吐吐吞吞吐吐吞吞吐吐[11-21 2011 研究性报告————扭摆法测转动惯量 第一作者：孟勤超 10031123 第二作者：郭瑾 10031126 第三作者：张金凯 10031108
目录
实验名称：扭摆法测转动惯量 摘要 转动惯量是刚体转动惯性大小的量度，是表征刚体特性的一个物理量。转动惯量的测量，一般都是使刚体以一定的形式运动。通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量之间的关系，进行转换测量。本实验使物体作扭转摆动，由摆动周期及其它参数的测定算出物体的转动惯量。 一、实验目的 1.熟悉扭摆的构造、使用方法和转动惯量测量仪的使用； 2.利用扭摆法测量不同形状物体的转动惯量和扭摆弹簧的扭摆常数； 3.验证转动惯量的平行轴定理； 4.学会测量时间的累积放大法； 5.掌握不确定度的计算方法。 二、实验原理 1.基本原理 转动惯量的测量，基本实验方法是转换测量，使物体以一定的形式运动，通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量的关系，进行转换测量。实验中采用扭摆法测量不同形状物体的转动惯量，就是使物体摆动，测量摆动周期，通过物体摆动周期T与转动惯量I的关系 来测量转动惯量。 2.间接比较测量法，确定扭转常数K 已知标准物体的转动惯量I1，被测物体的转动惯量I0，被测物体的摆动周期T0，标准物体被测物体的摆动周期T1，通过间接比较法可测得：
也可以确定出扭转常数K 定出仪器的扭转常数K，测出物体的摆动周期T，就可计算出转动惯量I。 3.验证平行轴定理 平行轴定理：若质量为m的物体（小金属滑块）绕通过质心轴的转动惯量为I0时，当转轴平行移动距离x时，则此物体的转动惯量变为。为了避免相对转轴出现非对 称情况，由于重力矩的作用使摆轴不垂直而增大测量误差。实验中采用两个金属滑块辅助金属杆的对称测量法，验证金属滑块的平行轴定理。这样，I0为两个金属滑块绕通过质心轴的转动惯量，m为两个金属滑块的质量，杆绕摆轴的转动惯量I杆，当转轴平行移动距离x时（实际上移动的是通过质心的轴），测得的转动惯量 I＝I杆+I0+mx2 两个金属滑块的转动惯量 I x＝I－I 杆＝I0+mx2 4.光电转换测量周期 光电门和电脑计数器组成光电计时系统，测量摆动周期。光电门（光电传感器）由红外发射管和红外接受管构成，将光信号转换为脉冲电信号，送入电脑计数器测量周期（计数测量时间）。 三、实验仪器 扭摆、金属载物盘、塑料圆柱体、金属空心圆筒、实心塑料球、金属细长杆（两个滑块可在上面自由移动）、数字式计时器、电子天平。（由于待测物体的尺寸已经给出，故不需要游标卡尺、米尺等测量长度的工具）
湖南XX学院 电路设计研究型报告 题目：电路综合实验 专业：测控技术与仪器 班级：测控xxxx班 学生组员：郭x(组长)、黄x、余x 指导老师：厉x 日期：2014年6月13日
电路课程研究性实验 实验报告 成员表现评估： 黄X：优秀 余X：优秀 郭X：优秀 （一）实验内容 一、R、L、C元件参数的测量 1.用电压、电流表判别黑匣子元件性质。 2. 用交流电压、电流表及功率表分别测量R、L、C元件交流参数，讨论实验误差引起的原因。 二、正弦电源下电路稳态特性的研究 1.用示波器分别观察R、L、C元件在正弦电源下响应的电压、电流波形。 2.用示波器分别观察R、L、C元件伏安关系曲线。 3. 用示波器分别观察RLC元件串联的在正弦电压情况下感性、容性和电阻性响应的电压、电流波形。 实验员：黄X 余X 郭X 报告及其记录：郭X
（二）．实验目的： 1学习用示波器观察和分析RC，RL，RLC的电路的响应 2 通过电路方波响应波形的观察，判别元件性质 3 学会用电压、电流表判别黑匣子元件性质。 4 学习用三表法测量交流电路的参数及其误差分析 5 了解RLC元件在正弦电压情况下的电压电流波形 6.学习正确选用交流仪器和设备 7.掌握功率表、调压器的使用 8 综合运用所学知识，自主完成实验，提高科学素养，增加实 验动手能力，提高积极思考问题解决问题的能力。 9.通过这次实验，增强了自信心，磨练战胜困难的毅力，提高 解决问题的能力，通过这次实验，增进了对集体的参与意识 与责任心，给今后的工作中带来大的帮助和借鉴。
（三）：实验原理 一、R、L、C元件参数的测量 1. 调压器提供实验电压，电压表监测元件电压，电流表监测元件电流，在被测元件两端并接一只适当容量的试验电容器，若电流表读数增大则被测元件为容性；反之为感性。 实验操作如【1——1】图接线 实验结果 据图将电压表和电流表的示数记录到表-1中 由表格数据可知电路并入一个电容器后电流表的示数变小，故被测元件为感性。
数字图像处理实验报告 实验二图像变换实验 1．实验目的 学会对图像进行傅立叶等变换，在频谱上对图像进行分析，增进对图像频域上的感性认识，并用图像变换进行压缩。 2．实验内容 对Lena或cameraman图像进行傅立叶、离散余弦、哈达玛变换。在频域，对比他们的变换后系数矩阵的频谱情况，进一步，通过逆变换观察不同变换下的图像重建质量情况。 3. 实验要求 实验采用获取的图像，为灰度图像，该图像每象素由8比特表示。具体要求如下： （1）输入图像采用实验1所获取的图像（Lena、Cameraman）； （2）对图像进行傅立叶变换、获得变换后的系数矩阵； （3）将傅立叶变换后系数矩阵的频谱用图像输出，观察频谱； （4）通过设定门限，将系数矩阵中95%的（小值）系数置为0，对图像进行反变换，获得逆变换后图像； （5）观察逆变换后图像质量，并比较原始图像与逆变后的峰值信噪比（PSNR）。 （6）对输入图像进行离散余弦、哈达玛变换，重复步骤1-5； （7）比较三种变换的频谱情况、以及逆变换后图像的质量（PSNR）。 4. 实验结果 1. DFT的源程序及结果 J=imread('10021033.bmp'); P=fft2(J); for i=0:size(P,1)-1 for j=1:size(P,2) G(i*size(P,2)+j)=P(i+1,j); end end Q=sort(G); for i=1:size(Q,2) if (i “迈克尔逊干涉仪”实验报告 【引言】 迈克尔逊干涉仪是美国物理学家迈克尔逊(A.A.Michelson)发明的。1887年迈克尔逊和莫雷(Morley)否定了“以太”的存在，为爱因斯坦的狭义相对论提供了实验依据。迈克尔逊用镉红光波长作为干涉仪光源来测量标准米尺的长度，建立了以光波长为基准的绝对长度标准，即1m=1 553 164．13个镉红线的波长。在光谱学方面，迈克尔逊发现了氢光谱的精细结构以及水银和铊光谱的超精细结构，这一发现在现代原子理论中起了重大作用。迈克尔逊还用该干涉仪测量出太阳系以外星球的大小。 因创造精密的光学仪器，和用以进行光谱学和度量学的研究，并精密测出光速，迈克尔逊于1907年获得了诺贝尔物理学奖。 【实验目的】 （1）了解迈克尔逊干涉仪的原理和调整方法。 （2）测量光波的波长和钠双线波长差。 【实验仪器】 迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、钠光灯、扩束镜 【实验原理】 1.迈克尔逊干涉仪结构原理 图1是迈克尔逊干涉仪光路图，点光源 S发出的光射在分光镜G1，G1右表面镀有半 透半反射膜，使入射光分成强度相等的两束。 反射光和透射光分别垂直入射到全反射镜M1 和M2，它们经反射后再回到G1的半透半反射 膜处，再分别经过透射和反射后，来到观察区 域E。如到达E处的两束光满足相干条件，可 发生干涉现象。 G2为补偿扳，它与G1为相同材料，有 相同的厚度，且平行安装，目的是要使参加干 涉的两光束经过玻璃板的次数相等，波阵面不会发生横向平移。 M1为可动全反射镜，背部有三个粗调螺丝。 M2为固定全反射镜，背部有三个粗调螺丝，侧面和下面有两个微调螺丝。 2.可动全反镜移动及读数 可动全反镜在导轨上可由粗动手轮和微动手轮的转动而前后移动。可动全反镜位置的读数为： ××.□□△△△ (mm) （1）××在mm刻度尺上读出。 北航物理研究性实验报告 专题：模拟示波器的使用及其应用 学号：10151192 班级：101517 姓名：王波 目录 目录 (2) 摘要 (3) 一．实验目的 (3) 二．实验原理 (3) 1.模拟示波器简介 (3) 2.示波器的应用 (6) 三．实验仪器 (6) 四．实验步骤 (7) 1.模拟示波器的使用 (7) 2.声速测量 (8) 五．数据记录与处理 (8) 六．讨论 (10) 摘要 示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器，它能直观、动态地显示电压信号随时间变化的波形，便于人们研究各种电现象的变化过程，并可直接测量信号的幅度、频率以及信号之间相位关系等各种参数。示波器是观察电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果的重要仪器，也是调试、检验、修理和制作各种电子仪表、设备时不可或缺的工具。 一．实验目的 1.了解示波器的主要结构和波形显示及参数测量的基本原理，掌握 示波器、信号发生器的使用方法； 2.学习用示波器观察波形以及测量电压、周期和频率的方法； 3.学会用连续波方法测量空气速度，加深对共振、相位等概念的理 解； 4.用示波器研究电信号谐振频率、二极管的伏安特性曲线、同轴电 缆中电信号传播速度等测量方法。 二．实验原理 1.模拟示波器简介 模拟示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像并显示在荧光屏上以便测量和分析的电子仪器。它主要由阴极射线示波管，扫描、触发系统，放大系统，电源系统四部分组成。 示波管结构图 （1）工作原理 模拟示波器的基本工作原理是：被测信号经Y轴衰减后送至Y1放大器，经延迟级后到Y2放大器，信号放大后加到示波管的Y轴偏转板上。 若Y轴所加信号为图所示的正弦信号，X输入开关S切换到“外”输入，且X轴没有输入信号，则光点在荧光屏竖直方向上按正弦规律上下运动，随着Y轴方向信号的提高，由于视觉暂留，在荧光屏上显示一条竖直扫描线。同理，如在X轴所加信号为锯齿波信号，且Y轴没有输入信号，则光点在荧光屏上显示一条水平直线。 迈克尔逊干涉仪实验报 告 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208] 迈克耳逊干涉仪 一. 实验目的 1.了解迈克尔逊干涉仪的结构和原理，掌握调节方法； 2.用迈克尔逊干涉仪测量钠光波长和精细结构。 二. 实验仪器 迈克尔逊干涉仪、钠光灯、透镜等。 三. 实验原理 迈克耳孙干涉仪原理如图所示。两平面反射镜M1、M2、光源 S和观察点E （或接收屏）四者北东西南各据一方。M1、M2相互垂直，M2是固定的，M1可沿导轨做精密移动。G1和G2是两块材料相同薄厚均匀相等的平行玻璃片。G1的一个表面上镀有半透明的薄银层或铝层，形成半反半透膜，可使入射光分成强度基本相等的两束光，称G1为分光板。G2与G1平行，以保证两束光在玻璃中所走的光程完全相等且与入射光的波长无关，保证仪器能够观察单、复色光的干涉。可见G2作为补偿光程用，故称之为补偿板。G1、G2与平面镜M1、M2倾斜成45°角。 如上图所示一束光入射到G1上，被G1分为反射光和透射光，这两束光分别经M1和M2反射后又沿原路返回，在分化板后表面分别被透射和反射，于E处相遇后成为相干光，可以产生干涉现象。图中M′2是平面镜M2由半反膜形成的虚像。观察者从E处去看，经M2反射的光好像是从M′2来的。因此干涉仪所产生的干涉和由平面M1与M′2之间的空气薄膜所产生的干涉是完全一样的，在讨论干涉条纹的形成时，只需考察M1和M2两个面所形成的空气薄膜即可。两面相互平行可到面光源在无穷远处产生的等倾干涉，两面有小的夹角可得到面光源在空气膜近处形成的等厚 干涉。若光源是点光源，则上述两种情况均可在空间形成非定域干涉。设M1和M ′2之间的距离为d ，则它们所形成的空气薄膜造成的相干光的光程差近似用下式表示 若M1与M ′2平行，则各处d 相同，可得等倾干涉。系统具有轴对称不变性，故屏E 上的干涉条纹应为一组同心圆环，圆心处对应的光程差最大且等于2d,d 越大圆环越密。反之中心圆斑变大圆环变疏。若d 增加 则中心“冒出”一个条纹，反之d 减小 则中心“缩进”一个条纹。故干涉条纹在中心处“冒出”或“缩进”的个数N 与d 的变化量△d 之间有下列关系 根据该关系式就可测量光波波长λ或长度△d 。 钠黄双线的精细结构测量原理简介： 干涉条纹可见度定义为： 当，时V=1，此时干涉条纹最清晰，可见度最大；时V=0，可见度最小。 从一视见度最低的位置开始算起，测量一次视见度最低处的位置，者其间的光程差为，且由关系算出谱线的精细结构。 四. 实验结果计与分析 钠光的平均波长 次数 初读数 d 1（mm ） 末读数 d 2（mm ） △d=|d 1-d 2| (mm) (nm) (nm) 1 其中λ=2*Δd/100，根据λ0=； = E=% 钠光的精细结构： 基于运动规划的惯性导航系统动态实验 GAGGAGAGGAFFFFAFAF 二零一三年六月十日 实验4.1 惯性导航系统运动轨迹规划与设计实验一、实验目的 为进行动态下简化惯性导航算法的实验研究，进行路径和运动状态规划，以验证不同运动状态下惯导系统的性能。通过实验掌握步进电机控制方法，并产生不同运动路径和运动状态。 二、实验内容 学习利用6045B 控制板对步进电机进行控制的方法，并控制电机使运动滑轨产生定长运动和不同加速度下的定长运动。 三、实验系统组成 USB_PCL6045B 控制板（评估板）、运动滑轨和控制计算机组成。 四、实验原理 IMU安装误差系数的计算方法 GAGGAGAGGAFFFFAFAF USB_PCL6045B 控制板采用了USB 串行总线接口通信方式，不必拆卸计算机箱就可以在台式机或笔记本电脑上进行运动控制芯片PCL6045B 的学习和评估。 USB_PCL6045B 评估板采用USB 串行总线方式实现评估板同计算机的数据交换，由评估板的FIFO 控制回路完成步进电机以及伺服电机的高速脉冲控制，任意 2 轴的圆弧插补，2-4 轴的直线插补等运动控制功能。USB_PCL6045B 评估板上配置了全部PCL6045B 芯片的外部信号接口和增量编码器信号输入接口。由 USB_PCL6045B 评估测试软件可以进行PCL6045B 芯片的主要功能的评估测试。 GAGGAGAGGAFFFFAFAF 图4-1-1USB_PCL6045B 评估板原理框图如图4-1-1 所示，CN11 接口主要用于外部电源连接，可以选择DC5V 单一电源或DC5V/24V 电源。CN12 接口是USB 信号接口，用于USB_PCL6045B 评估板同计算机的数据交换。 USB_PCL6045B 评估板已经完成对PCL6045B 芯片的底层程序开发和硬件资源与端口的驱动，并封装成156 个API 接口函数。用户可直接在VC 环境下利用API 接口函数进行编程。 五、实验内容 GAGGAGAGGAFFFFAFAF“迈克尔逊干涉仪”实验报告
北航物理研究性实验报告——示波器
迈克尔逊干涉仪实验报告
北航惯性导航综合实验四实验报告
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