实验3.8 偏振光的观测与研究
偏振光的理论意义和价值是，证明了光是横波。同时，偏振光在很多技术领域得到了广泛的应用。如偏振现象应用在摄影技术中可大大减小反射光的影响，利用电光效应制作电光开关等。
【实验目的】
1．通过观察光的偏振现象，加深对光波传播规律的认识。
2．掌握偏振光的产生和检验方法。
3．观察布儒斯特角及测定玻璃折射率。
4．观测圆偏振光和椭圆偏振光。
【实验仪器】
光具座、激光器、光点检流计、起偏器、检偏器、1/4波片、1/2波片、光电转换装置、观测布儒斯特角装置、带小孔光屏、钠光灯。
【实验原理】
按照光的电磁理论，光波就是电磁波，电磁波是横波，所以光波也是横波。在大多数情况下，电磁辐射同物质相互作用时，起主要作用的是电场，因此常以电矢量作为光波的振动矢量。其振动方向相对于传播方向的一种空间取向称为偏振，光的这种偏
振现象是横波的特征。
根据偏振的概念，如果电矢量的振动只限于某
一确定方向的光，称为平面偏振光，亦称线偏振光；
如果电矢量随时间作有规律的变化，其末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭圆（或圆），这样的光称为椭圆偏振光（或圆偏振光）；若电矢量的取向与大小都随时间作无规则变化，各方向的取向率相同，称为自然光，如图3-26所示；若电矢量在某一确定的方向上最强，且各向的电振动无固定相位关系，则称为偏振光。
1．获得偏振光的方法
（1）非金属镜面的反射，当自然光从空气照射在折射率为n
的非金属镜面（如玻璃、水等）上，反射光与折射光都将成为部分偏振光。当入射角增大到某一特定值φ0时，镜面反射光成为完全偏振光，其振动面垂直于射面，这时入射角φ称为布儒斯特角，也称起偏振角，由布儒斯特定律得：
0tan n φ= （3-51）
其中，n 为折射率。
（2）多层玻璃片的折射，当自然光以布儒斯特角入射到叠在
一起的多层平行玻璃片上时，经过多次反射后透过的光就近似于线偏振光，其振动在入射面内。
图3-26 自然光
（3）晶体双折射产生的寻常光（o 光）和非常光（e 光），均
为线偏振光。
（4）用偏振片可以得到一定程度的线偏振光。
2．偏振片、波片及其作用
（1）偏振片
偏振片是利用某些有机化合物晶体的二向色性，将其渗入透
明塑料薄膜中，经定向拉制而成。它能吸收某一方向振动的光，而透过与此垂直方向振动的光，由于在应用时起的作用不同而叫
法不同，用来产生偏振光的偏振片叫做起偏器，用来检验偏振光
的偏振片叫做检偏器。
按照马吕斯定律，强度为I 0的线偏振光通过检偏器后，透射
光的强度为：
θ20cos I I = （3-52）
式中θ为入射偏振光的偏振方向与检偏器偏振化方向之间
的夹角，显然当以光线传播方向为轴转动检偏器时，透射光强
度I 发生周期性变化。当θ=0°时，透射光强最大；当θ=90°时，透射光强为极小值（消光状态）；当0°<θ<90°时，透射光强介
于最大和最小之间。
自然光通过起偏器后可变为线偏振光，线偏振光振动方向
与起偏器的透光轴方向一致。因此，如果检偏器的透光轴与起
偏器的透光轴平行，则在检偏器后面可看到一定光强，如果二者垂直时，则无光透过，如图3-27所示。其中（a）图为起偏器透光轴P1与检偏器透光轴P2平行的情况；（b）图为起偏器透光轴P1与检偏器透光轴P2垂直的情况。此时透射光强为零，此种现象称为消光。在实验中要经常利用“消光”现象来判断光的偏振状态。
图3-27 偏振光
（2）波片
波片也称相位延迟片，是由晶体制成的厚度均匀的薄片，其光轴与薄片表面平行，它能使晶片内的o光和e光通过晶片后产生附加相位差。根据薄片的厚度不同，可以分为1/2波长片，1/4波长片等，所用的1/2、1/4波长片皆是对钠光而言的。
当线偏振光垂直射到厚度为L，表面平行于自身光轴的单轴晶片时，则寻常光（o光）和非常光（e光）沿同一方面前进，但传播的速度不同。这两种偏振光通过晶片后，它们的相位差φ为：
()o e 2π
n n L ?λ=-
（3-53） 其中，λ为入射偏振光在真空中的波长，n o 和n e 分别为晶片
对o 光e 光的折射率，L 为晶片的厚度。
我们知道，两个互相垂直的，同频率且有固定相位差的简谐
振动，可用下列方程表示（通过晶片后o 光和e 光的振动）：
()e o sin sin X A t Y A t ωω?=???=+??
从两式中消去t ，经三角运算后得到全振动的方程式为：
222222cos sin e o e o X Y XY A A A A ??++= （3-54）
由此式可知；
①当?=K π（K = 0，1.2.……）时，为线偏振光。
②当()π212K ?=+（K = 0，1.2.……）时，为正椭圆偏振光。在A o = A e 时，为圆偏振光。
③当?为其他值时，为椭圆偏振光。
在某一波长的线偏振光垂直入射于晶片的情况下，能使o 光
和e 光产生相位差?= (2K + 1)π（相当于光程差为λ/2的奇数倍）的晶片，称为对应于该单色光的二分之一波片（λ/2波片），与此
相似，能使o 光和e 光产生相位()π212
K ?=+（相当于光程差为λ/4的奇数倍）的晶片，称为四分之一波片（λ/4波片）。本实验中所
用波片（λ/4）是对6328A （H e -N e 激光）而言的。
如图3-28所示，当振幅为A 的线偏振光垂直入射到λ/4波片
上，振动方向与波片光轴成θ角时，由于o 光和e 光的振幅分别
为A sin θ和A cos θ，所以通过λ/4波片后合成的偏振状态也随角度
θ的变化而不同。
① 当θ=0°时，获得振动方向平行于光轴的线偏振光。
② 当θ=λ/2时，获得振动方向垂直于光轴的线偏振光。
③ 当θ=λ/4时，A e = A o 获得圆偏振光。
④ 当θ为其他值时，经过λ/4波片后为椭圆偏振光。
3．椭圆偏振光的测量
椭圆偏振光的测量包括长、短轴之比及长、短轴方位的测定。
如图3-29所示，当检偏器方位与椭圆长轴的夹角为?时，则透射光强为：
222212cos sin I A A ??=+
图3-28 图3-29
当?=πK 时
21max A I I ==
当()π212
K ?=+时 22
min A I I == 则椭圆长短轴之比为 min max 21I I A A = （3-55）
椭圆长轴的方位即为max
I 的方位。 【实验内容与步骤】
1．起偏与检偏鉴别自然光与偏振光
（1）在光源至光屏的光路上插入起偏器P 1，旋转P 1，观察光
屏上光斑强度的变化情况。
（2）在起偏器P 1后面再插入检偏器P 2，固定P 1方位，旋转
P 2，旋转360°，观察光屏上光斑强度的变化情况。有几个消光方
位？
（3）以硅光电池代替光屏接收P 2出射的光束，旋转P 2，每
转过10°记录一次相应的光电流值，共转180°，在坐标纸上作出
I 0～cos 2θ关系曲线。
2．观察布儒斯特角及测定玻璃折射率
（1）在起偏器P 1后插入测布儒斯特角装置，再在P 1和装置
之间插入一个带小孔的光屏。调节玻璃平板，使反射光束与入射
光束重合，记下初始角1?。
（2）一面转动玻璃平板，一面同时转动起偏器P 1，使其透过
方向在入射面内。反复调节直到反射光消失为止，此时记下玻璃
平板的角度2
?，重复测量三次，求平均值，算出布儒斯特角
021???=-。 （3）把玻璃平板固定在布儒斯特角的位置上，去掉起偏器P 1，
在反射光束中插入检偏器P 2，旋转P 2，观察反射光的偏振状态。
3．观测椭圆偏振光和圆偏振光
（1）如图3-30所示，先使起偏器P1和检偏器P2偏振轴垂直（即检偏器P2后的光屏上处于消光状态），在起偏器P1和检偏器P2之间插入λ/4波片，转动波片使P2后的光屏上仍处于消光状态。用硅光电池（及光点检流计组成的光电转换器）取代光屏。
图3-30
（2）将起偏器P1转过20°，调节硅光电池使透过P2的光全部进入硅光电池的接收孔内。转动检偏器P2找出最大电流的位置，并记下光电流的数值。重复测量3次，求平均值。
（3）转动P1，使P1的光轴与λ/4波片的光轴的夹角依次为30°、45°、60°、75°、90°值，在取上述每一个角度时，都将检偏器P2转动一周，观察从P2透出光的强度变化。
4．观察线偏振光通过1/2波片时的现象（在前面实验的基础上进行）
（1）固定起偏器，转动检偏器至消光位置并固定不动。
（2）在起偏器与检偏器之间插入1/2波长片。
（3）转动1/2波长片一周，能看到几次消光？
（4）转1/2波长片，并在“出光”一侧观察直至出现消光现
象。记下此时1/2波长片与检偏器的角度值。
（5）转动1/2波长片，其角度α=15°，此时，消光被破坏，在转动检偏器至消光位置，再记下此时1/2波长片与检偏器的角度值。
（6）继续进行类似的调节，使得1/2波长片转过的角度依次为30°，45°，60°，75°和90°，相应的调节检偏器至消光位置，记下此时的角度值。
将以上所记角度值填入表3-10中。
表3-10线偏振光通过1/2波片的数据记录
从上面实验结果可以得出什么规律？怎样解释这一规律。
【数据处理】
（1）数据表格自拟。
（2）在坐标纸上描绘出I p ～cos 2θ关系曲线。
（3）求出布儒斯特角021???=-，并由公式（3-51）求出平板玻
璃的相对折射率。
（4）由公式（3-55）求出20°时椭圆偏振光的长、短轴之比，
并以理论值为准求出相对误差。
【思考题】
1．如何应用光的偏振现象说明光的横波特性？怎样区别自然
光和偏振光？
2．玻璃平板在布儒斯特角的位置上时，反射光束是什么偏振
光？它的振动是在平行于入射面内还是在垂直于入射面内？
3．/4λ波片与P 1的夹角为何值时产生圆偏振光？为什么？
4．两片偏振片用支架安置于光具座上，正交后消光，一片不
动，另一片的2个表面旋转180°，会有什么现象？如有出射光，是什么原因？
5．2片正交偏振片中间再插入一偏振片会有什么现象？怎样
解释？
6．波片的厚度与光源的波长什么关系？
附：光学实验中常用光源
能够发光的物体统称为光源。实验室中常用的是将电能转换为光能的光源—电光源。常见的有热辐射光源和气体放电光源及激光光源3类。
1．热辐射光源
常用的热辐射光源是白炽灯。普通灯泡就是白炽灯，可作白色光源，应按仪器要求和灯泡上指定的电压使用，如光具座、分光计、读数显微镜等。
2．气体放电光源
实验室常用的钠灯和汞灯（又称水银灯）可作为单色光源，它们的工作原理都是以金属Na或Hg蒸汽在强电场中发生的游离放电现象为基础的弧光放电灯。
在220V额定电压下，低压钠灯发出波长为589.0nm和589.6nm的两种单色黄光最强，可达85%，而其他几种波长为818.0nm和819.1nm等的光仅有15%。所以，在一般应用时取589.0nm和589.6nm的平均值589.3nm作为钠光灯的波长值。
汞灯可按其气压的高低，分为低压汞灯、高压汞灯和超高压汞灯。低压汞灯最为常用，其电源电压与管端工作电压分别为220V和20V，正常点燃时发出青紫色光，其中主要包括7种可见
的单色光，它们的波长分别是612.35nm（红）、579.07nm和576.96nm（黄）、546.07nm（绿）、491.60nm（蓝绿）、435.84nm （蓝紫）、404.66nm（紫）。
使用钠灯和汞灯时，灯管必须与一定规格的镇流器（限流器）串联后才能接到电源上去，以稳定工作电流。钠灯和汞灯点燃后一般要预热3～4分钟才能正常工作，熄灭后也需冷却3～4分钟后，方可重新开启。
3．激光光源
激光是20世纪60年代诞生的新光源。激光（Laser）是“受激辐射光放大”的简称。它具有发光强度大、方向性好、单色性强和相干性好等优点。激光器是产生激光的装置，它的种类很多，如氦氖激光器、氩离子激光器、二氧化碳激光器、红宝石激光器等。
实验室中常用的激光器是氦氖（H e-N e）激光器。它由激光工作的氦氖混合气体、激励装置和光学谐振腔3部分组成。氦氖激光器发出的光波波长为632.8nm，输出功率在几毫瓦到十几毫瓦之间，多数氦氖激光管的管长为200～300mm，两端所加高压是由倍压整流或开关电源产生，电压高达1500～8000V，操作时应严防触摸，以免造成触电事故。由于激光束输出的能
量集中，强度较高，使用时应注意切勿迎着激光束直接用眼睛
观看。
目前，气体放电灯的供电电源广泛采用电子整流器，这种整
流器内部由开关电源电路组成，具有耗电小、使用方便等优点。
光学实验中，常把光束扩大或产生点光源以满足具体的实验
要求，图3-31和图3-32表示两种扩束的方法，它们分别提供球
面光波和平面光波。
图3-31 图3-32
大学物理实验预习报告
实验原理及仪器介绍： 圆柱体密度计算公式如式（1）所示。 H D m V m 2 4πρ== （1） 液体密度计算公式如式（2）所示。 水 水 待测液体待测液体水 水 待测液体 待测液体 m m m m ρρρρ?= ?= （2） 实验仪器： 1.游标卡尺 如图1所示，游标卡尺有两个主要部分，一条主尺和一个套在主尺上并可以沿它滑动的副尺（游标）。游标卡尺的主尺为毫米分度尺，当下量爪的两个测量刀口相贴时，游标上的零刻度应和主尺上的零位对齐。 如果主尺的分度值为a ，游标的分度值为b ，设定游标上n 个分度值的总长与主尺上（ n-1 ）分度值的总长相等，则有 a n n b )1(-= （3） 图1 游标卡尺示意图
主尺与副尺每个分度值的差值即游标尺的分度值，也就是游标尺的精度（最小读数值）： - =-a b a n a n a n =-)1( （4） 常用的三种游标尺有50,20,10=n ,即精度各为、、。 游标尺的读数方法是：先读出游标零线以左的那条线上毫米级以上的读数L 0，即为整数值；然后再仔细找到游标尺上与主尺刻线准确对齐的那一条刻线（该刻线的两边不对齐成对称状态），数出这条刻线是副尺上的第k 条，则待测物的长度（即为小数值）为 n a k L L ? +=0 （5） 图2是50=n 分度游标卡尺的刻度及读数举例。图上读数： 00.0215.00120.0515.60L L k mm =+?=+?= 图2 游标卡尺读数示意图 螺旋测微器 如图3所示，螺旋测微器是在一根测微螺杆上配一螺母套筒，上有分度的标尺。测微螺杆的后端连接一个有50个分度的微分套筒，螺距为50mm 。当微分套筒转过一个分度时，测微螺杆就会在螺母套筒内沿轴线方向改变。也就是说，螺旋测微器的精密度（分度值）是。由此可见，螺旋测微器是利用螺旋（测微螺杆的外螺纹和固定套筒的内螺纹精密配合）的旋转运动，将测微螺杆的角位移转变为直线位移的原理实现长度测量的量具。 图3 螺旋测微器示意图 在使用螺旋测微器时，应该检查零线的零位置，当螺杆的一端与测砧相接触时，往往会0
1,2,3,4,5,8有答案，6,7没有，但可以参考复 习 大学物理实验模拟试题一 一、填空题（总分42分，每空1分） 1． 测量结果的有效数字的位数由 和 共同决定。 2． 50分度的游标卡尺，其仪器误差为 。 3． 量程为10mA 电流表，其等级为1.0，当读数为6. 5mA 时，它的最大误差为 。 4． 不确定度表示 。 5． lg35.4= 。 6． 在分光计实验中，望远镜的调节用的是 法。 7． S 是表示多次测量中每次测量值的 程度，它随测量次数n 的增加变化很 ，表示 偏离真值的多少，它 随测量次数n 的增加变化很 。 8． 在杨氏模量实验中，若望远镜的叉丝不清楚，应调节望远镜 的焦距，若观察到的标尺像不清楚则应调节望远镜 的焦距。钢丝的伸长量用 法来测定。 9． 计算标准偏差我们用 法，其计算公式为 。 N S
10．表示测量数据离散程度的是精密度，它属于偶然误差，用误差（偏差）来描述它比较合适。 11．用20分度的游标卡尺测长度，刚好为15mm,应记为 mm。12．根据获得测量结果的不同方法，测量可分为测量和测量；根据测量的条件不同，可分为测量和测量。 13．电势差计实验中，热电偶的电动势与温差的关系为关系，可用 法、法和法来求得经验方程。14．789.30×50÷0.100= 。 15．10.1÷4.178= 。 16．2252= 。 17．用分光仪测得一角度为300，分光仪的最小分度为1，，测量的结果为。 18．对于连续读数的仪器，如米尺、螺旋测微计等，就以作为仪器误差。 19．分光计测角度时由于度盘偏心引起的测量角度误差按正弦规律变化，这是误差。 20．在示波器内部，同步、扫描系统的功能是获得电压信号，这种电压信号加在偏转板上，可使光点匀速地沿X 方向从左向右作周期性运动。 21．系统误差有确定性的特点，偶然误差有随机性
长度测量 长度是一个基本物理量，许多其他的物理量也常常化为长度量进行测量；如用温度计测量温度就是确定水银柱面在温度标尺上的位置；测量电流或电压就是确定指针在电流表或电压表标尺上的位置等。因此，长度测量是一切测量的基础。物理实验中常用的测量长度的仪器有：米尺、游标卡尺、螺旋测微器（千分尺）、读数显微镜等。通常用量程和分度值表征这些仪器的规格。量程表示仪器的测量范围；分度值表示仪器所能准确读到的最小数值。分度值的大小反映了仪器的精密程度。一般来说，分度值越小，仪器越精密。 【实验目的】 1. 掌握游标卡尺、螺旋测微器、读数显微镜的测量原理和使用方法； 2. 学习正确读取和记录测量数据； 3. 掌握数据处理中有效数字的运算法则及表示测量结果的方法； 4.熟悉直接和间接测量中的不确定度的计算. 【实验仪器】 不锈钢直尺，游标卡尺，螺旋测微器，读数显微镜，铁环、细金属丝、钢珠 【实验原理】 一、游标卡尺 用普通的米尺或直尺测量长度，只能准确地读到毫米位。毫米以下的1位要凭视力估计，实验中要使读数准确到0.1mm或更小时，一般采用游标
游标上分度格数 主尺上最小分度值== -=y m x y x 1δ卡尺和螺旋测微计。 1．游标卡尺的结构 游标卡尺又叫游标尺或卡尺，它是为了使米尺测量的更准确一些，在米尺上附加了一段能够滑动的有刻度的小尺，叫做游标。利用它可将米尺估读的那位数值准确地读出来。因此，它是一种常用的比米尺精密的测长仪器。利用游标卡尺可以用来测量物体的长度、孔深及内外直径等。 游标卡尺的外形如图4-1-1所示。它主要由两部分构成：与量爪AA ’相连的主尺D ；与量爪BB ’及深度尺C 相连的游 标E 。游标E 可紧贴着主尺D 滑动。量爪A 、B 用来测量厚度和外径，量爪A ’、B ’用来测量内径，深度尺C 用来测量槽的深度，他们的读数值都是由游标的0线于主尺的0线之间的距离表示出来。 2．游标卡尺的测量原理 游标卡尺在构造上的主要特点是：游标刻度尺上m 个分格的总长度和主刻度尺上的(m －1)个分格的总长度相等。设主刻度尺上每个等分格的长度为y ，游标刻度尺上每个等分格的长度为x ，则有 mx ＝（m －1）y (4-1-1) 主刻度尺与游标刻度尺每个分格的差值是 图4-1-1 游标卡尺 （4-1-2
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？
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？ 答：遵守误差均分原理。 2．测钢丝直径时，为何在钢丝上、中、下三部位的相互垂直的方向上各测一次直径，而不是在同一部位采样数据？ 答：钢丝不可能处处均匀。 3．钢丝长度是杨氏模量仪上下两个螺丝夹之间的长度还是上端螺丝夹到挂砝码的砝码钩之间的长度？
一、判断题（“对”在题号前（）中打√.“错”打×）（10分） （）1、误差是指测量值与真值之差.即误差=测量值－真值.如此定义的误差反映的是测量值偏离真值的大小和方向.既有大小又有正负 符号。 （）2、残差（偏差）是指测量值与其算术平均值之差.它与误差定义一样。 （）3、精密度是指重复测量所得结果相互接近程度.反映的是随机误差大小的程度。 （）4、测量不确定度是评价测量质量的一个重要指标.是指测量误差可能出现的范围。 （）5、在验证焦耳定律实验中.量热器中发生的过程是近似绝热过程。 （）6、在落球法测量液体粘滞系数实验中.多个小钢球一起测质量.主要目的是减小随机误差。 （）7、分光计设计了两个角游标是为了消除视差。 （）8、交换抵消法可以消除周期性系统误差.对称测量法可以消除线性系统误差。 （）9、调节气垫导轨水平时发现在滑块运动方向上不水平.应该先调节单脚螺钉再调节双脚螺钉。 （）10、用一级千分尺测量某一长度（Δ仪=0.004mm）.单次测量结果为N=8.000mm.用不确定度评定测量结果为N=（8.000±0.004）mm。 二、填空题（20分.每题2分） 1．依照测量方法的不同.可将测量分为和两大类。 2．误差产生的原因很多.按照误差产生的原因和不同性质.可将误差分为疏失误差、和。 3．测量中的视差多属误差；天平不等臂产生的误差属于误差。 4．已知某地重力加速度值为9.794m/s2.甲、乙、丙三人测量的结果依次分别为：9.790±0.024m/s2、9.811±0.004m/s2、9.795±0.006m/s2.其中精密度最高的是 .准确度最高的是。 5．累加放大测量方法用来测量物理量.使用该方法的目的是减小仪器造成的误差从而减小不确定度。若仪器的极限误差为0.4.要求测量的不确定度小于0.04.则累加倍数N＞。 6．示波器的示波管主要由、和荧光屏组成。 7．已知y=2X1-3X2+5X3.直接测量量X1.X2.X3的不确定度分别为ΔX1、ΔX2、ΔX3.则间接测量量的不确定度Δy= 。 8．用光杠杆测定钢材杨氏弹性模量.若光杠杆常数（反射镜两足尖垂直距离）d=7.00cm.标尺至平面镜面水平距离D=105.0㎝.求此时光杠杆的放大倍数K= 。 9、对于0.5级的电压表.使用量程为3V.若用它单次测量某一电压U.测量值为2.763V.则测量结果应表示为U= .相对不确定度为B= 。 10、滑线变阻器的两种用法是接成线路或线路。 三、简答题（共15分） 1．示波器实验中.（1）CH1（x）输入信号频率为50Hz.CH2（y）输入信号频率为100Hz；（2）CH1（x）输入信号频率为150Hz.CH2（y） 输入信号频率为50Hz；画出这两种情况下.示波器上显示的李萨如图形。（8分） 2．欲用逐差法处理数据.实验测量时必须使自变量怎样变化？逐差法处理数据的优点是什么？（7分）
大学物理实验教案
实验目的： 1．掌握游标卡尺、螺旋测微计和移测显微镜的测量原理和使用方法。 2．根据仪器的精度和有效数字的定义，正确记录原始数据。 3．掌握直接测量和间接测量的数据处理方法，并用不确定度报告测量结果。 实验仪器： 游标卡尺、螺旋测微计、移测显微镜、滚珠、圆管、毛细管、铝块。 实验原理： 1． 游标卡尺 普通测长度的尺子其准确度有一定的局限性，主要是由于其分度值（即仪器能准确鉴别的最小量值）较大。例如米尺的分度值为1mm 而不能更小，否则，刻度线太密将无法区分。为此，在主尺上装一个能够沿主尺滑动的带有刻度的副尺，称为游标，这样的装置称为游标卡尺。 游标卡尺的结构如图1 所示。主尺 D 是一根钢制的毫米分度尺，主尺头上附有钳口 A 和刀口A ′，游标E 上附有钳口 B 、刀口 B ′ 和尾尺 C ，可沿主尺滑动。螺丝F 可将游标固定在主尺上，当钳口AB 密接时，则刀口 A ′B ′对齐，尾尺C 和主尺尾部也对齐，主尺上的0线与游标上的0线重合。 图1 游标卡尺 钳口AB 用来测物体的长度及外径，刀口 A ′B ′用来测物体的内径，而尾尺C 则用来测物体的深度。它们的读数值，都是表示游标的0线与主尺的0线之间的距离。 游标卡尺的规格有多种，其精密程度各不相同，但不论哪一种，它的原理和读数方法都是一样的。常用游标尺的设计，在游标尺上刻有m 个分格，游标上m 个分格的总长，正好与主尺上（m –1）个分格的总长相等，如果用 y 表示主尺上最小分格的长度，x 表示游标上每一小格的长度，则 (m –1)y = mx 所以，主尺与游标上每个分格长度的差值是 m y x y = - 这个量就是游标卡尺的分度值。通常主尺最小分格y 都为1mm ，因此，游标的分格数越多，分度值就越小，卡尺的精密度就越高。 常用的游标卡尺的分度值有0.1mm 、0.05mm 、0.02mm 三种。 利用游标卡尺测物体的长度时，把物体放于钳口之间，游标右移。游标0线对准主尺上某一位置，毫米以上整数部分l 0可以从主尺上直接读出，毫米以下部分△l 从副尺上读出。
学实验报告 课程名称：_____ 大学物理实验（一）_________ 实验名称：实验1 基本测量______________ 学院：______________________________________ 专业：______ 课程编号： ________________________ 组号：16 指导教师: ________________ 报告人：__________ 学号_______________ 实验地点__________ 科技楼906 __________ 实验时间：______ 年_______ 月 ____ 日星期________ 实验报告提交时间:
四、实验容和步骤 五、数据记录 1用游标卡尺R测量圆筒的外径D径d、和高H 表1
2、用螺旋测微计测量粗铜丝、细铜丝的直径表2单位：________ 千分尺零点：____________ 千分尺基本误差：_____________ 六、数据处理： 1、计算圆筒的外径D ,并计算D（5分） 2、计算圆筒的径d ,并计算d（5 分）
2 3、计算圆筒的高 H ,并计算 H （5分） 4、计算粗铜丝直径 D 1及 D 1 （6分） 5、计算细铜丝直径 D 2及 D 2 （6分） 6、间接量B D 1D 2 D 1 D 2 ，计算B 的平均值、相对误差和绝对误差。 （5 分） 提示: D 2 D i D 2
七、实验结果与讨论 实验结果1: 圆筒的外径： D P = D D ( ) 实验结果2: 圆筒的径：d P = d d ( ) 实验结果3: 圆筒的高：H P = H H ( ) 实验结果4: 粗铜丝的直径： D i P = D i D i ( ) 实验结果5: 粗铜丝的直径： D2 P = D2 D2 ( ) 实验结果讨论：6: B P = B B ( )
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。
大学物理实验模拟试题五（附含答案） 一、填空（每题1分，共6分） 1、对某物理量进行直接测量，测量结果有效数字的位数由 、 决定。 2、对某物理量y 进行了n 次测量，各测量值为i y ，仪器误差为仪?，其A 类 不确度为： ； B 类不确定度为： ；合成不确定度 为： 。 3、用???±=表示测量结果，它的物理含义是： 。 4、测某物理量y ，得出cm y 753.15=，不确定度为cm y 321.0=?，结果应表示为： 。 5、测得金属环外径D D D ?±=，内径d d d ?±=，高h h h ?±=，则金属环 体积的不确定度：=?V ；相对不确定度： =V E 。 6、计算：=?-28.14)03.1734.17( ； =?+2.13)62.83.15(2 。 二、问答题（从下面8道题中只能选择6道 ，在不选题前用“ ” 标明，未 标明者，以前6道题计分，共18分） 1、在杨氏模量实验中的几个长度量L 、D 、b 、d 、n ?，哪个量的不确定度对结果影响最大？要减少测量结果的不确定度，主要应减少哪个长度量的不确定度？为什么？ 2、请画出示波管的结构图，并标明各部分的名称。 3、分光计测量角度之前应调整到什么状态？ 4、牛顿环实验中，为什么不用公式λKR r K =而用()λ n m D D R n m --=42 2测平凸透镜的曲率半径R ？ 5、简述霍尔效应测量磁场的原理。 6、示波器实验中，（1）用示波器观察信号波形时，若已知信号频率为 400Hz ， 要在荧光屏上出现2个周期的完整波形，扫描频率应该是多少？（2）显示李萨如图形时，1Y （x ）输入端信号频率为100Hz ，2Y （y ）输入端信号频率为50Hz ，画出该情况下示波器上显示的李萨如图形。 7、惠斯通电桥实验中，连好线路并合上开关1K 、2K ，如下图。调节s R 时
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
一、判断题（“对”在题号前（）中打√，“错”打×）（10分） （）1、误差是指测量值与真值之差，即误差=测量值－真值，如此定义的误差反映的是测量值偏离真值的大小和方向，既有大小又有正负符号。 （）2、残差（偏差）是指测量值与其算术平均值之差，它与误差定义一样。 （）3、精密度是指重复测量所得结果相互接近程度，反映的是随机误差大小的程度。（）4、测量不确定度是评价测量质量的一个重要指标，是指测量误差可能出现的范围。（）5、在验证焦耳定律实验中，量热器中发生的过程是近似绝热过程。 （）6、在落球法测量液体粘滞系数实验中，多个小钢球一起测质量，主要目的是减小随机误差。 （）7、分光计设计了两个角游标是为了消除视差。 （）8、交换抵消法可以消除周期性系统误差，对称测量法可以消除线性系统误差。（）9、调节气垫导轨水平时发现在滑块运动方向上不水平，应该先调节单脚螺钉再调节双脚螺钉。 （）10、用一级千分尺测量某一长度（Δ仪=0.004mm），单次测量结果为N=8.000mm，用不确定度评定测量结果为N=（8.000±0.004）mm。 二、填空题（20分，每题2分） 1．依照测量方法的不同，可将测量分为和两大类。 2．误差产生的原因很多，按照误差产生的原因和不同性质，可将误差分为疏失误差、和。 3．测量中的视差多属误差；天平不等臂产生的误差属于误差。 4．已知某地重力加速度值为9.794m/s2，甲、乙、丙三人测量的结果依次分别为：9.790±0.024m/s2、9.811±0.004m/s2、9.795±0.006m/s2，其中精密度最高的是，准确度最高的是。 5．累加放大测量方法用来测量物理量，使用该方法的目的是减小仪器
大学物理实验课后答案 Final revision by standardization team on December 10, 2020.
（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，其相对误差为％，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）*（*10^-9）=*10^-7 a^2/8=(5*10^-5)^2/8=*10^-10 所以Lλ< 二、判断题（“对”在题号前（）中打√×）（10分） （√）1、误差是指测量值与真值之差，即误差=测量值－真值，如此定义的误差反映的是测量值偏离真值的大小和方向，既有大小又有正负符号。 （×）2、残差（偏差）是指测量值与其算术平均值之差，它与误差定义一样。（√）3、精密度是指重复测量所得结果相互接近程度，反映的是随机误差大小的程度。 （√）4、测量不确定度是评价测量质量的一个重要指标，是指测量误差可能出现的范围。 （×）7、分光计设计了两个角游标是为了消除视差。 （×）9、调节气垫导轨水平时发现在滑块运动方向上不水平，应该先调节单脚螺钉再调节双脚螺钉。 （×）10、用一级千分尺测量某一长度（Δ仪=0.004mm），单次测量结果为N=8.000mm，用不确定度评定测量结果为N=（8.000±0.004）mm。 三、简答题（共15分） 1．示波器实验中，（1）CH1（x）输入信号频率为50Hz，CH2（y）输入信号频率为100Hz；（2）CH1（x）输入信号频率为150Hz，CH2（y）输入信号频率为50Hz；画出这两种情况下，示波器上显示的李萨如图形。（8分） 差法处理数据的优点是什么？（7分） 答：自变量应满足等间距变化的要求，且满足分组要求。（4分） 优点：充分利用数据；消除部分定值系统误差 四、计算题（20分，每题10分） 1、用1/50游标卡尺，测得某金属板的长和宽数据如下表所示，求金属板的面 解：（1）金属块长度平均值：)(02.10mm L = 长度不确定度： )(01.03/02.0mm u L == 金属块长度为：mm L 01.002.10±= %10.0=B （2分） （2）金属块宽度平均值：)(05.4mm d = 宽度不确定度： )(01.03/02.0mm u d == 金属块宽度是：mm d 01.005.4±= %20.0=B （2分） （3）面积最佳估计值：258.40mm d L S =?= 不确定度：2222222 221.0mm L d d s L s d L d L S =+=??? ????+??? ????=σσσσσ 相对百分误差：B ＝%100?S s σ=0.25％ （4分） （4）结果表达：21.06.40mm S ±= B ＝0.25％ （2分） 注：注意有效数字位数，有误者酌情扣 5、测量中的千分尺的零点误差属于已定系统误差；米尺刻度不均匀的误差属于未 （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< 对测量结果做总体评定时，一般均应把系统误差和随机误差联系起来看，下列说法正确的是（） 答案 所选答案： [未给定] 正确答案： A. 准确度高即测量结果接近真值的程度高，系统误差较小 D. 精密度表示测量结果中的随机误差大小的程度 问题 2 得0 分，满分3.3 分 关于正态分布的性质，错误的是（） 答案 所选答案： [未给定] 正确答案： B. 绝对值小的误差出现的可能性（概率）小，绝对值大的误差出现的可能 性大 D. 误差为零处的概率密度最小 问题 3 得0 分，满分3.3 分 关于不确定度的说法，不正确的是（） 答案 所选答案： [未给定] 正确答案： A. 当重复测量次数较少时，可用求得置信概率为0.95的A类不确定度分 量 B. 用统计学方法估算出的是B类分量 C. 用非统计方法估算出的是A类分量 问题 4 得0 分，满分3.3 分 下列说法正确的是（） 答案 所选答案： [未给定] 正确答案： C. 仪器误差属于系统误差仪器误差属于系统误差 D. 量程为0～25mm的一级螺旋测微计，示值误差为±0.004mm 问题 5 得0 分，满分3.3 分 关于螺旋测微器的说法正确的是（） 答案 所选答 案： [未给定] 正确答案： A. 螺旋测微计分零级、一级和二级3种精度级别，通常实验室使用的为一级螺旋测微计，其示值误差随量程而异 C. 量程为0～25mm的一级螺旋测微计，仪器误差为±0.004mm D. 螺旋测微计的最小分度值是0.01mm 问题 6 得0 分，满分3.3 分 测量仪器和量具本身总是存在一定误差，我们习惯上称之为仪器误差，下列说法正确的是（） 答案 所选答案： [未给定] 正确答案： A. 长度的测量和基本数据处理 【实验目的】 1、理解游标卡尺、螺旋测微计和读数显微镜的原理，掌握它们的使用方法； 2、练习有效数字运算和误差处理的方法。 【实验仪器和用品】 游标卡尺（0—125mm ，0.02mm ）、螺旋测微计（0—25mm ，0.01mm ）、读数显微镜（JCD 3，0.01mm ）、空心圆管、小钢球等。 【实验原理】 1、游标卡尺的构造原理及读数方法 游标卡尺分主尺和游标（副尺）两部分。主尺上刻有标准刻度125mm 。游标上均匀刻有50个分度，总长度为49mm ，游标上50个分度比标准的50mm 短1mm ，1个分度比标准的1mm 短 1 50 mm ，即0.02mm ，这0.02mm 就是游标卡尺的最小分度值（即精度）。游标卡尺的卡口合并时，游标零线与主尺零线恰好对齐。卡口间放上被测物时，以游标零线为起点往前看，观察主尺上的读数是多少。假设读数是ｘmm 多一点，这“多一点”肯定不足1mm ，要从游标上读。此时，从游标上找出与主尺上某刻度最对齐的一条刻度线，设是第n 条，则这“多一点”的长度应等于0.02nmm ，被测物的总长度应为L=(x+0.02n)mm 。用这种规格的游标卡尺测量物体的长度时，以“mm ”为单位，小数点后必有两位，且末位数必为偶数。游标上每5小格标明为1大格，每小格读数作0.02mm ，每大格就应读作0.10mm 。从游标零线起往后，依次读作0.02mm ，0.04mm ，0.06mm ，……直至第5小格即第1大格读作0.10mm 。 再往后，依次读作0.12mm ，0.14mm ，0.16mm ，……直至第2大格读作0.20mm 。后面的读数依此类推。游标卡尺不需往下估读。如图1-5应读作61.36mm 或6.136cm 2、螺旋测微器的构造原理及读数方法 螺旋测微计主要由弓形体、固定套筒和活动套筒（微分套筒）三部分构成。螺旋测微计的测微原理是机械放大法。固定套筒上有一条水平拱线叫读数基线。基线上边是毫米刻度线，下边是半毫米刻度线。螺旋测微计的螺距是0.5mm ，活动套筒每转动一周，螺杆就前进或者后退0.5mm 。活动套筒的边缘上均匀刻有50个分度，每转动一个分度，螺杆就前进或者后退 0.5 50 mm 即0.01mm 。这0.01mm 就是螺旋测微计的最小分度值（即精度）。实际测量时，分度线不一定正好与读数基线对齐，因此还必须往下估读到0.001mm 。可见，用螺旋测微 6 7 0 3 4 5 主尺 游标 图1-5 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。 大学物理实验习题集 A 一、判断题：（请在答题纸上对应题号后正确的划√ ，错误划×；每小题 2分，共40分） 1. 根据获得结果的不同方法，测量可分为等精度测量和不等精度测量；按测量条件分，又可分为直接测量和间接测量。 2.? 误差的定义：测量值 x 与真值之差，既有大小又有方向。 3.? 多次相同条件下测量值不等带来的测量误差是系统误差。 4. 用精度很高的仪器对物理量进行测量，就能获得该物理量的真值。 5. 测量结果的精密度反映系统误差大小，正确度反映偶然误差大小。 6.? 测量列的算术平均误差和标准误差都是反映偶然误差的特征量，是具有统计意义的误差区间。 7.? 所有的仪器读数都有估读位。 8.? 百分误差× 100% ，它和相对误差表示形式一样。 9.? 间接测量的误差合成，不仅与直接测得量的误差大小有关，而且与直接测得量的误差传递系数有关。 10 . 测量的结果表示中，误差的进位规则是采用“四舍六入五凑偶”。 11 .在有效数字的记录中， 6.48mm 和 6.480mm 是等同的。 12. 大量重复测量的数据是服从“正态分布”的。 13 . 数据处理的中间计算，有效数字的计算应该多保留 1 位，以免造成误差放大。 14 . 一物体长度L≈19.855mm ，若用 20 分度的游标卡尺作单次测量，其测量结果为19.85 ± 0.05mm 。 15 . 某测量数据的单位换算，其有效数字的位数也随着变化。 16 .在设计性实验中，设计过程用算术误差平均讨论，则验证结果也应按算术平均误差进行分析。 17 .用三线摆测量刚体转动惯量实验，直接拨动下圆盘测量转动周期。 18.光的干涉是光波动性的一种表现，牛顿环是典型的等厚干涉现象。 19.光杠杆测量微小变化量的原理是光放大法。 20 .直接测量结果都存在误差，间接测量结果就不一定有误差了。 二、单选题：（请将正确答案写在答题纸上，每题 2 分，共 30 分） 21 、实验报告的内容有几个部分：（） A． 5 个部分 B． 8 个部分 C． 10 个部分 D． 12 个部分 22、关于误差，下列说法正确的是：（） A．仔细测量可以避免误差 B．误差是实验中产生的错误 C．采用精密的仪器，改进实验方法，可以消除误差 D．实验中产生的误差是不可避免的，但可以设法尽量减小 23、某同学用米尺测量一本杂志的长度，测得结果正确的是：（） A． 26.5cm B． 26.501cm C． 265.0cm D． 26.50cm 24、两个完全不同的物理量，测量结果的好坏，只能通过下面哪种误差进行比较：（） A．绝对误差 B．相对误差 C．百分误差 D．以上都不对 25、欲测量一电压V≈1.5(v)，要求≤1.5%，应选用下列哪一种规格的电压表（） A．0.5级，量程5(v) B．1.0级，量程1.5(v) C．1.0级，量程2(v) D．0.5级，量程1.5(v) 26 、螺旋测微计能进行精密的测量，它是依据测量方法中的（）原理制成的。 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 (- =。由此可知，游标上 nx)1 n 1,这就是游标的精度。 的刻度间距与主尺上刻度间距相差 n 1,即主尺上49mm与游标上50格同教材P33图1-2所示的游标卡尺精度为mm 50 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。 3.用用游标卡尺测量某物体长度时,游标上最前与最后的刻线都与主尺上《大学物理实验》模拟试卷与答案
大学物理实验课后答案
大学物理实验题库
大学物理实验长度测量
大学物理实验答案完整版
大学物理实验习题集
大学物理实验答案
相关主题
文本预览