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 50
1
,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(ο360)，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。 【思考题】
1．量角器的最小刻度是'30。为了提高此量角器的精度，在量角器上附加一个角游标，使游标30分度正好与量角器的29分度等弧长。求该角游标的精度(即可读出的最小角度)，并读出下图所示的角度。
答：因为量角器的最小刻度是30’，游标30分度与量角器29分度等弧长，所以游标的精度为130
03'='
，图示角
度为ο149'45 。
2．用螺旋测微器进行测量时要考虑螺距误差吗？
答：不要。因为用螺旋测微器进行测量时，活动套筒（即微分筒)只向一个方向转动，所以不考虑螺距误差。 3．设计一种修正齿孔面积的方案。
答：齿孔形状如图1所示。齿孔面积S 等于长方形 面积XY 减去修正面积△S 。由图1、图2可知修正面积 等于正方形和内切圆面积之差，所以只要测出内切圆 的半径，就可求出△S 。
用读数显微镜测出图1中的X 1、X 2、Z 1、Z 2，得 内切圆的半径：
2
)
()(1212z z x x R ---=
则修正面积为：
222)4()2(R R R S ππ-=-=?
图2
实验三 电阻的测量和伏安特性的研究
【预习题】
1．测量二极管伏安特性曲线时，为什么正向曲线的测量要用外接法，而反向曲线的测量要用内接法? 答：因为二极管正向电阻较小，反向电阻较大，所以正向曲线的测量宜采用电流表外接法，反向曲线的测量宜采用电流表内外接法。
2．电源、电表、滑线变阻器接到电路中要注意什么？
答：在使用电源时，应注意：(1)注意人身安全，一般安全电压为36V 。高于36V 操作时尽量用一只手操作。 (2)不能使总电路中的总电流超过额定电流值，更不能使电源短路（即不能使外电阻接近于零）。(3)直流电表的正、负极应与直流电源的正、负极对应联接（即正接正，负接负），否则会使电表损坏。而交流电没有正负极之分。(4)在电路中必须连电源开关，接线时和不进行测量时，要使电源开关断开且将输出旋钮逆时针调至零，线路接好经查无误后打开电源。做完实验，一定要先切断电源，然后再拆去其他部分。
使用电表时应注意以下几点：（1）选择电表：根据待测电流（或电压）的大小，选择合适量程的电流表（或电压表）。如果选择的量程小于电路中的电流（或电压），会使电表损坏；如果选择的量程太大，指针偏转角度太小，读数就不准确。使用时应事先估计待测量的大小，选择稍大的量程试测一下，再根据试测值选用合适的量程，一般要尽可能使电表的指针偏转在量程的2/3以上位置。（2）电流方向：直流电表指针的偏转方向与所通过的电流方向有关，所以接线时必须注意电表上接线柱的“+”、“-”标记。电流应从标有“+”号的接线柱流入，从标有“-”号的接线柱流出。切不可把极性接错，以免损坏指针。（3）视差问题：读数时，必须使视线垂直于刻度表面。精密电表的表面刻度尺下附有平面镜，当指针在镜中的像与指针重合时，所对准的刻度，才是电表的准确读数。（4）要正确放置电表，表盘上一般都标有放置方式，如用“—”或“┌┐”表示平放；用“↑”或“⊥”表示立放；“∠”表示斜放，不按要求放置将影响测量精度。（5）使用前电表的指针应指零，若不指零，需要调零。
使用滑线变阻器时要注意：通过滑线变阻器的电流不能超过其额定电流。 3．被测低电阻为何要有4个端钮？ 答：消除接触电阻。
【思考题】
1．滑线变阻器主要有哪几种用途？如何使用？结合本次实验分别给予说明。
答：（1）滑线变阻器主要有两种用途：限流和分压。（2）对限流电路（如教材图3-10）：在接通电源前，一般应使C 滑到B 端，使AC R 最大，电流最小，确保安全。以后逐步调节限流器电阻，使电流增大至所需值。对分压电路（如教材图3-11）：在接通电源前，一般应使C 滑到B 端，使R 两端电压最小，确保安全。以后逐步调节分压器电阻，使R 两端电压增大至所需值。（3）本次实验中测二极管特性曲线时，滑线变阻器用于分压；利用四端接线法测量一段电阻丝电阻时，滑线变阻器用于限流。
2．在实验中，若电源电压为6V ，被测电阻约为50Ω，电流表（毫安表）的量程为150/300mA ，150mA 档的内阻约0.4Ω，电压表的量程为1.5/3.0/7.5Ｖ，每伏特电压的内阻约200Ω。如何选用电表量程，电表采用何种接法比较好？
答：（1）因为电源电压为6V ，所以电压表量程应选择7.5V ；又因为通过电阻的电流mA A R V I 12012.050
6====，所以电流表量程应选择150mA 。
（2）由题意知Ω=50X R 、Ω=4.0A R 、Ω=?=15005.7200V R ，则
1254
.050==A x R R A x R R 125= ①
3050
1500
==x V R R x V R R 30= ② 因为当A X R R >>时，应采用电流表内接法测量；当V X R R <<时，应采用电流表外接法测量。所以比较①②两式后可知电流表宜采用内接法。
3．如果低电阻的电势端钮与电流端钮搞错会产生什么现象？为什么？
答：在本实验中，若将待测低电阻的电势端钮与电流端钮接反，则测得的电压为待测低电阻和电流表的接触电阻上共有的，所测阻值比待测低电阻阻值要大。
实验四 热电偶温度计定标
【预习题】
1．什么叫温差电动势？它与哪些因素有关？
答：（1）两种不同的金属或合金，将其两端连接，形成闭合回路，当两连接点的温度不同时，回路中就会产生电动势，这样的电动势就叫温差电动势。
（2）温差电动势与这两种金属或合金材料及冷热端的温度有关。
【思考题】
1．保温杯内冰水混合物的温度是否处处为零？
答：保温杯内冰水混合物的温度理论上应该是处处为C ο0，但在实际实验中保温杯里冰水混合物与外环境有热交换，因而使得保温杯里的水不一定为处处零。 2．热电偶温度计有什么特点？
答：（1）热电偶温度计具有结构简单，价格便宜，准确度高，测温范围广等特点。
（2）由于热电偶将温度转化成电信号进行检测，使温度的测量、控制、 以及对温度信号的放大变换都很
方便，适用于远距离测量和自动控制。
实验六 薄透镜焦距的测定
【预习题】
1．本实验要求用那些方法测量凸透镜和凹透镜的焦距？
答：测量凸透镜焦距的三种方法，自准法、物距像距法、共轭法。测量凹透镜焦距的两种方法，视差法和物距像距法。
2．什么是共轴调节？共轴调整的要求是什么？达不到这些要求对测量有什么影响？
答：在用多个透镜做实验时，各个透镜应调节到有公共的主光轴，并且该主光轴应与导轨平行，这种调节称为共轴调节。共轴调节分为粗调和细调两个步骤。若达不到物点与透镜共轴等高，所成的像偏离主光轴，数据测量不准确。
3．用物距像距法测凹透镜焦距的实验中，对第一次凸透镜所成的像有什么要求？
答：第一次凸透镜所成的像，应为倒立缩小的实像。 【思考题】
1．物屏与像屏间的距离f D 4=和f D 4<时，分别会出现什么现象？试用数学表达式说明之。
答：物屏与像屏间的距离f D 4=时，出现一个与物等大的像。f D 4<时，不成像。证明如下：
，所以不成像。解得成立有
时）当的像。
有唯一解，所以成等大，解得得代入）将0,4
4,42.0161644)4(4412
2
2
22222<> <= =? = ==d D D d D f D d f d f f d f f D d D f f D
2．如果凸透镜的焦距大于光具座的长度，试设计一个实验，在光具座上能测量它的焦距。
答：（1）辅助透镜法：加一个已知小焦距的凸透镜作为辅助透镜。（2）视差法：与教材测凹透镜方法相同。
实验七 单摆设计
【思考题】
1．用秒表手动测量单摆周期时，从测量技巧上来考虑，应注意哪些方面才能使周期测得更准确些？
答：（1）注意定点观察，在摆线通过平衡位置时开、停秒表。
（2）适当增加单摆振动次数，及重复测量。
2．在室内天棚上挂一单摆，摆长很长无法用尺直接测出来，请设计用简单的工具和方法测量其摆长。
答：测出单摆振动的周期T ，查出本地重力加速度g ，即可通过g
l
T π
2=计算出摆长l 。
实验八 用直流电桥测量电阻
【预习题】
1．怎样消除比例臂两只电阻不准确相等所造成的系统误差？
答：可以交换0R 和x R ，进行换臂测量，这样最终'00R R R x ?=，就与比例臂没有关系了。 【思考题】
1．改变电源极性对测量结果有什么影响？
答：在调节检流计平衡时，改变极性对未知电阻的测量没有影响。测量电桥灵敏度时，改变电源极性会改变
指针偏转方向，但对偏转格数没有影响。总之，改变电源极性对测量结果没有影响。 2．影响单臂电桥测量误差的因素有哪些？
答： （1）电桥灵敏度的限制，（2）电阻箱各旋钮读数的准确度等级（3）电阻箱各旋钮的残余电阻（接触电阻）
实验九 液体粘滞系数的测定
【预习题】
1．在一定的液体中，若减小小球直径，它下落的收尾速度怎样变化？减小小球密度呢？
答：在一定的液体中，小球下落的收尾速度与小球的质量和小球最大截面积有关。
即 2
3
234
r r K r V K s m K v ππρπρ?==＝收尾
化简后得： ρ
r K v 32＝
收尾
从上式可见，小球的收尾速度与小球半径和密度的平方根成正比，其中K 为比例系数。
2．试分析实验中造成误差的主要原因是什么？若要减小实验误差，应对实验中哪些量的测量方法进行改进？
答：在实验中，小球的半径r 和下落速度收尾v 是对粘滞系数η测量误差影响最大的两个因素。
（1）小球直径的测量：因为该量的绝对量值较小，如测量仪器选用不当或测量方法不当都会造成测量的相对误差较大。应选用规则的小球，小球直径尽量小些。测量仪器的精度要较高。如选用螺旋测微器，读数显微镜。
（2）收尾v 的测量：收尾v 的测量又决定于测量距离S 和t 这两个量的测量。在可能的条件下，增加S 的量值是很重要的（即提高了本身测量精度，又提高了t 的测量精度）；在t 的测量中，秒表的启动和停止的判断果断，直接影响测量结果，实验前可进行训练。当然改进测量方法，如用光电计时装置，可提高t 的测量的准确度。
（3）温度对液体的粘滞系数的影响极大，故在用一组小球测量液体粘滞系数时，在第一个小球下落前要测量一次液体温度，最后一个小球下落后又要测量一次液体温度，取其平均值为液体粘滞系数测量时的温度。 【思考题】
1．什么是粘滞阻力？
答：液体流动时，流速层间的内摩擦力f 与摩擦面积S 、速度梯度
dr dv 成正比：dr dv S f ∝或dr
dv
S f η=,比例系数η称为粘滞系数。单位为帕斯卡·秒，用P a ·s
表示。
2．什么是收尾速度？
答：做直线运动的物体所受合外力为“0”时所具有的速度。在这一时刻后物体将以“收尾速度”作匀速直线运动。
3．在实验中如何确定A 、B 两标线？
答：确定小球下落时合适的计时点（A 点）十分必要，可根据小球由液面从静止状态开始下落的运动方程：ma f Vg mg =--0ρ来进行分析讨论。式中：浮力为00(ρρVg 为液体的密度；V 为小球的体积）、粘滞阻力为f 。导出小球由液面从静止状态开始下落到合外力为“0”时的这距离h 的计算公式：
)1(1011.12
2
44
ρ
ρηρ'-
?
?=r h ρ为小球的密度，/ρ为液体的密度，η为液体粘滞系数（可进行粗测，也可通过查表得到）
。一般地计时起点的的位置（A 点）在液面下方5㎝就能实现小球匀速下落。至于下标线B 点的位置在保证离容器底部有一定距离
情况下尽可能增大S 的距离。
实验十 模拟法描绘静电场
【预习题】
1．用二维稳恒电流场模拟静电场，对实验条件有哪些要求？
答：（1）稳恒场中电极形状与被模拟的静电场的带电体几何形状相同。
（2）稳恒场中的导电介质应是不良导体且电阻率分布均匀，电流场中的电极（良导体）的表面也近似是
一个等位面。
（3）模拟所用电极系统与被模拟电极系统的边界条件相同。
2．等势线与电场线之间有何关系？
答：等势线与电场线处处正交。
3．如果电源电压增加一倍，等势线和电场线的形状是否变化？电场强度和电势分布是否变化？为什么？
答：电源电压增加一倍，等势线和电场线的形状不变，但原先电势为U 的等势线变为电势为2U 的等势线。根
据（10-9）、（10-10）可知，电场强度和电势分布变化：当r 不变时，Ur →2Ur ，Er →2Er 。 【思考题】
1．出现下列情况之一时，用我们实验中所用装置画出的等位面和电力线形状有无变化？
（1）电源电压提高一倍；
（2）导电纸上的导电材料的导电率相同但厚度不同； （3）电压表读数有比实际值大10%的系统性误差； （4）电极边缘和导电纸接触不良；
（5）测量时电源电压不稳定，在缓慢增加。 答：等势面和电场线形状变化情况为：
（1）形状不变，但根据（10-9）可知，原先电势为Ur 的等势线变为电势为2Ur 的等势线。 （2）形状不变，根据（10-9）、（10-10）可知，Ur 、Er 与厚度t 无关。
（3）形状不变，但根据（10-9）可知，所测电势为Ur 的等势线实为电势为
11
10
U 的等势线。 （4）形状有变化，接触不好导致电极的有效形状不再是圆形或圆环形。
（5）形状有变化，对于同一电势来说，后测量的点所测出的等势线电势半径将逐渐减小。
2．怎样由测得的等位线描绘电力线？电力线的疏密和方向如何确定？将极间电压的正负交换一下，实验得到的等位线会有变化吗？ 答：见图所示。电场线的疏密由等势线的疏密确定，等势线密的地方电场线也密。电场线的方向由正电位指向负电位。如果将极间电压正负极交换一下，得到的等势线将会发生变化。原来电势高的等势线将变成电势低的等势线，相反原来电势低的等势线将变成电势高的等势线。
实验十一 液体表面张力系数的测定
【预习题】
1．如何装配及使用焦利氏秤？
答：（1）安装好弹簧，小镜及玻璃管并初步调好他们之间的相互位置后，调正三足底座上的底脚螺丝，使立管处于铅直状态。此时，小镜在玻璃管内与玻璃管内壁应不触碰。
（2）调节旋钮时要平稳，视线平视，做到“三线对齐”。
【思考题】
1．为什么在拉液膜的过程中始终保持“三线合一”？
答：普通弹簧秤是上端固定，加负载后向下伸长，而焦利氏秤是控制弹簧的下端的位置不变，加负载后，弹簧伸长，调节旋钮，使“三线合一”保证了下端位置不变，相当于弹簧向上拉伸，由标尺和游标确定弹簧伸长量。 2．测金属丝框的宽度L 时应测它的内宽还是外宽？为什么？
答：应测外宽，因为表面张力与液膜周界成正比，而金属丝框形成的液膜其周界为外侧宽度。 3．若空立管不垂直，对测量有什么影响？试做定性分析。
答：如图所示： θ
(1) 中空立柱垂直时： '?2l 设弹簧在受垂直力mg 时伸长量为1l ?，受水的表面张力时的 2l ? 伸长量为2l ?
（2） 中空立柱不垂直时（与垂直方向有夹角θ）： '?1l θ 1l ? 弹簧在受垂直力mg 时伸长量仍为1l ?，但中空立柱的伸长量 则为'?1l =
θ
cos 1l ?
受水的表面张力时的伸长量仍为2l ? ，但相应的中空立柱的 0l ′
θ 0l 伸长量则为'?2l =θ
cos 2
l ? 垂直时
1
l mg K ?=
α
=L
l K 22??=
L
l l mg
221
???=1
2
2l l L mg ???
不垂直时
1
l mg K ?=
=θ
cos 1?'?l mg ； α'=L
l K 22
??=L l l mg 2cos cos 2
1???
??????'???'?θθ=12
2l l L mg '?'??
从三角形的几何关系可知： 12l l ??='
?'
?1
2
l l ；
所以α=α'。故对测量结果无影响。
实验十三 拉伸法测金属丝的扬氏弹性摸量
【预习题】
1．如何根据几何光学的原理来调节望远镜、光杠杆和标尺之间的位置关系？如何调节望远镜？
答：（1）根据光的反射定律分两步调节望远镜、光杠杆和标尺之间的位置关系。第一步：调节来自标尺的入射光线和经光杠杆镜面的反射光线所构成的平面大致水平。具体做法如下：①用目测法调节望远镜和光杠杆大致等高。②用目测法调节望远镜下的高低调节螺钉，使望远镜大致水平；调节光杠杆镜面的仰俯使光杠杆镜面大致铅直；调节标尺的位置，使其大致铅直；调节望远镜上方的瞄准系统使望远镜的光轴垂直光杠杆镜面。第二步：调节入射角（来自标尺的入射光线与光杠杆镜面法线间的夹角）和反射角（经光杠杆镜面反射进入望远镜的反射光与光杠杆镜面法线间的夹角）大致相等。具体做法如下：沿望远镜筒方向观察光杠杆镜面，在镜面中若看到标尺的像和观察者的眼睛，则入射角与反射角大致相等。如果看不到标尺的像和观察者的眼睛，可微调望远镜标尺组的左右位置，使来自标尺的入射光线经光杠杆镜面反射后，其反射光线能射入望远镜内。
（2）望远镜的调节：首先调节目镜看清十字叉丝，然后物镜对标尺的像（光杠杆面镜后面2D 处）调焦，直至在目镜中看到标尺清晰的像。
2．在砝码盘上加载时为什么采用正反向测量取平均值的办法？
答：因为金属丝弹性形变有滞后效应，从而带来系统误差。
【思考题】
1．光杠杆有什么优点？怎样提高光杠杆测量微小长度变化的灵敏度？
答：（1）直观 、简便、精度高。
（2）因为
D x b L 2?=
?，即b D L x 2=??，所以要提高光杠杆测量微小长度变化的灵敏度L
x
??，应尽可能减小光杠杆长度b （光杠杆后支点到两个前支点连线的垂直距离），或适当增大D （光杠杆小镜子到标尺的距离为D ）。
2．如果实验中操作无误，得到的数据前一两个偏大，这可能是什么原因，如何避免？
答：可能是因为金属丝有弯曲。避免的方法是先加一两个发码将金属丝的弯曲拉直。 3．如何避免测量过程中标尺读数超出望远镜范围？
答：开始实验时，应调节标尺的高低，使标尺的下端大致与望远镜光轴等高，这样未加砝码时从望远镜当中看到的标尺读数接近标尺的下端，逐渐加砝码的过程中看到标尺读数向上端变化。这样就避免了测量过程中标尺读数超出望远镜范围。
实验十四 冰的熔解热的测定
【思考题】
1．设计一实验，通过实验的方法测定量热器的水当量。
答：用混合法，将质量分别为1m 、2m ，温度分别为1t 、2t 的两份水放入量热器里混合，热平衡方程式
)())((2211t T cm T t w W m c -=-++，式中c
m c W 0
0=
为量热器的水当量（0m 、0c 分别为量热器的质量和材料的比热容），w 为温度计的水当量，c 为水的比热容，测出各温度和质量即可求出W 。
2．为了减小实验误差，操作时应注意哪些问题？
答：（1）在测量量热器质量时注意使量热器干燥。
（2）加入热水的温度不超过室温10℃，水量为量热器的五分之二 （3）加冰前读出热水的温度
（4）冰块大小合适，应该是熔化的冰，但表面用纸吸干水。
（5）加冰后搅动冰块，仔细观察混合后混度的变化，读出最低温度。
实验十五 牛顿环和劈尖干涉
【预习题】
1．何为等厚干涉?
答：对分振幅薄膜干涉，当入射角一定、入射光波波长一定，光程差仅是膜厚e 的函数，干涉条纹是厚度相同点的轨迹时，这样的干涉为等厚干涉。
2．如何正确调节读数显微镜? 在测量中怎样避免空程误差?
答：先将显微镜降到靠近牛顿环装置附近,然后慢慢而又小心地自下而上调节镜筒,直至看到清晰的牛顿环为止。在测量中为了避免空程误差，应作到两点：①先转动测微鼓轮向右侧(或向左侧)移动,将显微镜的十字叉丝超过第35条暗纹(到40条),然后再退到35条暗纹,进行测量；②测量中读数显微镜只向一方向移动，中途不可倒退。 3．测量牛顿环直径时要注意哪些问题?
答：应注意两点：① 在测量中，测微鼓轮只能向一个方向旋转，否则会产生空程误差.② 测量牛顿环直径时, 注意左右两侧环纹不要数错,且十字叉丝纵丝对准暗纹中心，防止工作台震动。 【思考题】
1．若把牛顿环倒过来放置,干涉图形是否变化?
答：不变。
2．在测量牛顿环直径时,若实际测量的是弦,而不是牛顿环直径,对结果有何影响?
答：没有影响。
3．实验中如何使十字叉丝的水平丝与镜筒移动方向平行?若与镜筒移动方向不平行, 对测量有何影响?
答：测量过程中如何竖叉丝始终与干涉圆环相切则十字的水平丝与镜筒移动方向平行，若不是，则须调节目镜叉丝的方位。若与镜筒移动方向不平行, 干涉圆环直径的测量将产生误差。 4．牛顿环和劈尖干涉条纹有何相同和不同之处? 为什么?
答：牛顿环和劈尖干涉条纹有何相同为都是等厚干涉。不同之处为牛顿环的干涉条纹为明暗相间的同心圆，相邻条纹间距不等；劈尖的干涉条纹为明暗相间的直条纹，且相邻条纹间距相等。因为牛顿环和劈尖干涉条纹都是厚度相同点的轨迹，牛顿环厚度相同点的轨迹是圆，劈尖厚度相同点的轨迹是直线。
5．用什么方法来鉴别待测光学面为平面、球面和柱面? 球面是凸球面还是凹球面? 如何鉴别?
答：将一平晶置于待测光学面上，当（1）待测光学面为平面时，干涉条纹为明暗相间的直条纹，且相邻条纹间距相等；（2）待测光学面为球面时，干涉条纹为明暗相间的同心圆；（3）待测光学面为柱面时，干涉条纹为明暗相间的直条纹，条纹对称于平面和柱面的交线，相邻条纹间距不等。（4）当轻按球面，干涉圆环向外扩张时球面是凸球面；干涉圆环向内收缩时球面是凹球面。
实验十六 示波器的使用
【预习题】
1．示波器为什么能把看不见的变化电压显示成看得见的图象？简述其原理。
答：（1）示波管内高速电子束使荧光屏上产生光亮点，而电子束的偏转角度（光点在荧光屏上的位移）是 受X 轴和Y 轴偏转板上所加电压的控制。
（2）若只在X 轴偏转板上加一个锯齿波电压（该电压随时间从-U 按一定比例增大到+U ），则光点就会从
荧光屏左端水平地移动到右端（称为扫描），由于荧光屏上的发光物质的特性使光迹有一定保留时间，因而在屏幕水平方向形成一条亮迹（称为扫描线）。
（3）若只在Y 轴偏转板上加信号电压，则随着信号幅度的变化光点就会在荧光屏竖直方向作上下移动形
成一条竖直亮迹。
（4）如在Y 轴偏转板加上电压信号，同时又在X 轴偏转板加上锯齿波扫描电压，则电子束受到水平和竖
直电场的共同作用，光点的轨迹呈现二维图形（光点在X 方向均匀地从左向右水平移动的同时又在Y 方向随信号幅度的变化在竖直方向作上下移动），即将Y 轴偏转板上电压信号幅度随时间变化的规律在屏幕上展开成为函数曲线（即信号波形）。
（5）要得到清晰稳定的信号波形，扫描电压的周期x T 与信号电压的周期y T 必须满足y x nT T ，以保证x T 的
起点始终与电压信号固定的一点相对应（称同步），屏幕上的波形才能稳定。
（6）为了得到可观察的图形，锯齿波扫描电压必须重复扫描．
2．观察波形的几个重要步骤是什么?
答：（1）开启示波器电源开关后，将耦合开关置“⊥”，，调整辉度、聚焦以及垂直、水平位移旋钮使屏幕中部出现亮度适中细小的亮点。
（2）观察、测量时将耦合开关置“AC ”或“DC ”， 触发选择开关置“INT ”，将信号用同轴电缆线连接
到Y 轴输入端。
（3）调节Y 轴灵敏度选择开关和X 轴扫描选择开关以及触发电平旋钮，使信号幅度在屏幕范围内（屏幕竖直标尺的2/3左右），且有2—5个完整稳定的波形。
（4）定量测量时还应注意将扫描微调旋钮和Y 轴微调旋钮置于校准位置（顺时针旋转至最大）。
3．怎样用李萨如图形来测待测信号的频率?
答：1．将示波器功能置于外接状态（触发选择开关置“EXT ”，触发信号极性开关置“X ”）。将信号发生器的正弦波信号用同轴电缆线连接到X 轴输入端，待测频率的信号用同轴电缆线连接到Y 轴输入端，分别调节信号发生器幅度旋钮和Y 轴灵敏度选择开关，使亮迹形成的图形在屏幕范围内。
2．调节信号发生器输出信号的频率，使合成的李萨如图形为稳定的“○”形，从信号发生器上读出输出信号的的频率值Fx 1，根据合成李萨如图形的两个信号频率比与图形切点数的关系Fx ：Fy =N Y ：N X ，求出Fy 1 。
3．再改变信号发生器输出信号的频率，使合成的图形为“∞” 、“ 8”、“000”等，N Y ：N X 分别为“1：
2”、“2：1”、“1：3”等，相应地读出信号发生器输出信号的频率为F X2 、 F X3 、 F X4 等 ，求出F Y2 、 F Y3 、
F Y4 等，算出的F Y
的平均值即为待测信号的频率。
【思考题】
1．在示波器的荧光屏上得到一李萨如图形，Y 轴、X 轴与图形相交时交点数之比
3
4
=y x N N ，已知Hz f x 100=，求y f 。
答：Hz f N N f x y x y 1331003
4
=?=?=
。 2．为什么在共振状态下测声速? 如何判断系统是否处于共振状态?
答：本实验中将电信号转换为超声波信号的器件是压电陶瓷换能器，该换能器有一最佳响应的频率，当电信号频率等于该响应的频率时，压电陶瓷片产生共振，输出信号最大，便于测量。示波器屏幕上的信号幅度为最大值时，系统处于共振状态。
实验十七 分光计的使用 用光栅测波长
【预习题】
1．分光计主要由几部分组成？各自作用是什么？ 答：（1）分光计主要由底座、平行光管、载物台、望远镜和刻度盘五个部分组成。（2）底座上承载着其它四个部分，其中载物台、望远镜和刻度盘都可绕底座上的主轴转动；平行光管用来产生平行光；载物台用来放置被测样品；望远镜用来接收平行光；刻度盘与游标盘配合用来读取数据。 2．分光计调节要求是什么？
答：分光计的调节要达到三个要求：（1）望远镜能接收平行光。（2）平行光管能发出平行光。（3）望远镜的光轴和平行光管的光轴与仪器的主轴垂直。载物台与仪器的主轴垂直。 3．用光栅测波长时，光栅应如何放置？为什么？
答：用光栅测波长时按图17-7放置光栅。因为这样放置可方便调节。当调节平行光垂直照射光栅表面时（即光栅平面与平行光管轴线垂直），只须调节螺钉Ⅰ和
Ⅱ；调节平行光管的狭缝与光栅刻痕平行时，只须调节螺钉Ⅲ。
【思考题】
1．为什么要用各半调节法调节望远镜的主轴垂直于仪器的主轴？
答：综合考虑调节载物台调平螺钉Ⅰ或Ⅱ与调节望远镜水平度调节螺钉对正反两面亮十字反射像与分划板上方的水平刻线间高度差的相互影响，从而加快调节速度。
2．当狭缝过宽或过窄时，将会出现什么现象？为什么？
答：当狭缝过宽时，衍射条纹将变粗，相互靠近的条纹无法分开，在测量时难以确定条纹的中心位置。 当狭缝过窄时，将看不见衍射条纹，因而无法测量。
3．用公式λθk =sin d 测光波波长应保证什么条件？实验中如何检查条件是否满足？
答：用公式λθk =sin d 测光波波长应保证：平行光垂直照射在光栅上。实验中通过检查0级谱线和光栅面反射的绿十字像的位置检查条件是否满足。0级谱线应与竖叉丝重合，且被测量用（中叉丝）的水平叉丝平分。光栅面反射的绿十字像应与调整叉丝（上叉丝）重合。
实验十九 光具组基点的测定
【预习题】
1．主点（或面）、节点（或面）的含义是什么？它们在什么条件下重合在一起？
答：主点是横向放大率1+=β的一对共轭点。若将物体垂直于系统的光轴放置在第一主点H 处，则必成一个与物体同样大小的正立像于第二主面H '处。过主点垂直于光轴的平面，分别称为第一、第二主面（如图中MH 、M ' H '所示）。第一、第二主面主面是一对横向放大率1+=β的共轭面。节点是角放大率1+=γ的一对共轭点。如
图所示：入射光线（或其延长线）通过第一节点N 时，出射光线（或其延长线）必通过第二节点N '，并与过N 的入射光线平行。过节点垂直于光轴的平面分别称为第一、第二节面。
当共轴球面系统处于同一媒质时，两主点分别与两节点重合。
2．实验中确定节点的依据是什么？如何确定？
答：入射光线通过第一节点N 时，出射光线必通过第二节点N '，并与过N 的入射光线平行。实验时不断改变光具组在上层导轨上的位置并使上层导轨饶回转轴转动，当屏上则像点位置不动时，光具组的第二节点N '恰好在回转轴O 点的位置上。
3．如何调共轴，在实验中调共轴有什么必要性？
答：用两次成像法调节共轴。实验中调共轴可减小测量误差。
【思考题】
1．当顺时针转动上层导轨时，屏上的像反时针移动，此时节点是在转轴的哪一方？反之如何？试绘图说明。 答：当顺时针转动上层导轨时，屏上的像反时针移动，此时节点在转轴的左侧（图1）；反之在转轴的右侧（图2）。
图1 图2
2．第一主面靠近第一透镜，第二主点靠近第二透镜，在什么条件下才是对的？（光具组由二薄透镜组成） 答：当0φH H '即21f f d '+'φ时，第一主面靠近第一透镜，第二主点靠近第二透镜。 3．由一凸透镜和一凹透镜组成的光具组，如何测量其基点？（距离d 可自己设定）
答：根据自己选定的d ，计算主点及焦点的大小，若焦点在光具组外，测量方法同实验所介绍方法相同。若焦点在光具组内，则需增加一凸透镜，使光具组内焦点的像经凸透镜后成像在屏上，再改变光具组在上层导轨上的位置并使上层导轨饶回转轴转动，当屏上的像点不动时，转轴O 点的位置即节点位置，焦点的位置可根据凸透镜的焦距和所测像距算出。
实验二十 棱镜玻璃折射率的测定
【预习题】
1．为什么汞灯光源发出的光经过三棱镜以后会形成光谱？
答：当复合光入射三棱镜以后，由于棱镜的色散作用，不同波长的光将被分散开来。汞灯光源是复合光源，所以它发出的光经过三棱镜以后就会形成光谱。 2．怎样用反射法测定棱镜的顶角？
答：反射法测定棱镜的顶角即教材中所介绍的自准直法。具体方法如下： 将待测棱镜置于分光计的载物台上。固定望远镜，点亮小灯照亮目镜中的 叉丝，旋转棱镜台，使棱镜的一个折射面对准望远镜，用自准直法调节望 远镜的光轴与此折射面严格垂直，即使十字叉丝的反射像和调整叉丝完全 重合。如图20-5所示，记录刻度盘上两游标读数21,v v ；再转动游标盘联带 载物平台，依同样方法使望远镜光轴垂直于棱镜第二个折射面，记录相应的
游标读数2
1,'v v '；同一游标两次读数之差等于棱镜角A 的补角θ： )]
'()'[(2
11122v v v v -+-=θ
即棱镜角θ-=ο
180A ，重复测量几次，计算棱镜角A 的平均值和标准不确定度。
3．何为最小偏向角？实验中如何确定最小偏向角？
答：当入射光线与折射光线左右对称时，即当i i '=，γγ'=时，光线的偏向角δ最小，此角称为最小偏向角，以m δ表示。实验中将三棱镜放置在调好的分光计载物台上，放置时注意将棱镜一底角对准平行光管，眼睛从另一
底角方向找到经棱镜折射后形成的谱线。然后慢慢转动棱镜台，缓慢改变入射角1i ,谱线会向一方向移动。当棱镜台转到某一位置，该谱线不再移动，这时无论棱镜台向何方向转动，该谱线匀向相反方向移动，这个谱线反向移动的极限位置就是棱镜对该谱线最小偏向角的位置。 【思考题】
1．在用棱脊分束法测三棱镜的顶角时，为什么三棱镜放在载物台上的位置，要使得三棱镜的顶角离平行光管远
图20-5自准直法
一些，而不能太靠近平行光管呢?试画出光路图，分析其原因。
答：用棱脊分束法测三棱镜的顶角时若三棱镜太靠近平行光管，反射光将不能进入望远镜，在目镜中将不能看到平行光管狭缝的的像。其光路图如下：
2．设计一种不测最小偏向角而能测棱镜玻璃折射率的方案。
答：具体方法请学生自行设计。
实验二十一 多普勒效应的研究与应用
【思考题】
1．电磁波与声波的多普勒效应原理是否一致？
答：是一致的。多普勒效应是当波源和接收器之间有相对运动而产生接收器的频率与波源的频率不同的现象。 2．本实验中，频率的调节是以什么为标准的？为什么？
答：调节发生器驱动频率以接收器的谐振电流达到最大，作为频率的调节标准。因为在超声应用中，要将发生器与接收器频率匹配，即将驱动频率调到谐振频率，这时其接收器谐振频率最大。才能有效的发射与接收超声波。
实验二十二 霍尔效应及磁场的测定
【预习题】
1．当磁感应强度B 的方向与霍耳元件的平面不完全垂直时，测得的磁感应强度实验值比实际值大还是小？为什么？请作图说明。
答：小一些。因为当磁感应强度B 的方向与霍耳元件的平面不完全垂直时，实验所测得的磁感应强度为实际磁强应强度B 在与霍尔元件平面垂直方向上的一个分量。如图所示，设磁感应强度B 与霍耳元件平面法线间的夹角为θ，则实验值为θcos B B ='。因为1cos πθ，所以实验值B '比实际值B 小。
【思考题】
1．在“用霍尔元件测螺线管磁场”实验中，若某一同学将工作电流回路接入“霍尔电压”接线柱上，而将电位差计（或数字电压表）接在“工作电流”接线柱上。他能测得磁场吗？为什么？
答：能。由霍尔元件的工作原理可得，半导体中的电荷受到洛伦兹力产生偏转，将工作电流回路接入“霍尔电压”接线柱上,电荷同样受到洛伦兹力发生偏转，将在“工作电流”接线柱上产生霍尔电压。
2．根据实验结果比较螺线管中部与端口处的磁感应强度，求：=中部
端口
B B ，分析其结果。 答： 端口的磁感应强度端口B 应为中部磁感应强度中部B 的一半，由于存在漏磁现象，实际测量出的中部端口B B 2
1
<。
实验二十三 密立根油滴实验
【思考题】
1．实验时，怎样选择适当的油滴，如何判断油滴是否静止？ 答：（1）在工作、平衡状态下，电压调至350以上。喷油，通过正负及电压调节在150以上能静止的小油滴。
（2）带电静止的油在0时会匀速下降，在工作电压平衡时不上下游动。 2．油滴太大或太小或者可带电荷量太多，对试验结果会产生什么影响？ 答：（1）油滴太大或太小，使得油滴的运动受空气阻力的作用变化太大，难以平衡。
（2）电荷太多，一是难平衡，二是下降速度太快测不准，三是电荷多总电压量大，单位电荷更是不准确。
实验二十四 导热系数的测定
【预习题】
1．实验中为什么要在样品上、下表面的温度几乎保持不变时，才能测1ε和2ε？
答：本实验中采用稳态法测不良导体导热系数，所谓稳态法，是要求利用热源在待测样品内部形成一个稳定的温度分布，然后进行测量。在加热过程中，当样品上、下表面的温度几乎保持不变时，传热达到动态平衡，样品内部形成一个稳定的温度分布内，这时才能测量温度示值1ε和2ε。 【思考题】
1．什么是稳态法？在实验中如何实现它？
答：所谓稳态法，是要求利用热源在待测样品内部形成一个稳定的温度分布，然后测量该状态的热量传递t Q
??，
代入式h
T T S K t Q
21-??=??中可解出导热系数K 。
在实验中加热过程中，观察样品盘上、下表面的温度，若在10min 内保持不变（1ε和2ε不变）可认为已达到稳态。
利用公式
2
T T t
T
cm t Q =??-=??将传热速率转换成在稳态附近样品下表面温度变化速率，即温度示值的变化速率
（t
t T ??=
??εα1），测出稳态附近样品下表面温度示值ε随时间t 的变化，作ε—t 曲线，并从曲线上求出2
εεε=??t ，代
入公式2
)(4212εεε
εεπ=??--
=t
D mch K 中即可。
2．观察实验过程中环境温度的变化，分析散热速率与时间的关系，讨论环境温度的变化对实验结果的影响。
答：环境温度较高，则样品盘侧面散热较少，系统误差小。（若不考虑侧面散热，夏天和冬天测出的导热系
数同，因稳态温度梯度和稳态散热速率均与环境温度有关。夏天t ??ε
小，而1ε－2ε也小。）
在过程中，开始时候，环境温度相对较低，随着实验的进行，环境温度逐渐升高，导致测量数据变小。 3．分析用稳态传热法测定不良导体热系数中误差的主要来源。
答：（1）样品侧面不严格绝热；
（2）以散热盘的冷却速率代替样品盘的散热速率，而样品与散热盘之间接触不甚严密； （3）冷却速率测量引起的误差在整个误差中所占比例大。
实验二十五 磁场分布的测绘
【预习题】
1．感应法测磁场的基本原理是什么？
答：感应法测磁场的原理是：根据法拉第磁感应定律，处在磁场中导体回路上的感应电动势的大小与穿过它的磁通量的变化率成正比，因此在待测磁场中引入试探线圈，在交变磁场中不同部位，转动线圈，测出各处线圈中最大的感应电动势和线圈的方向，可得各点磁感应强度的大小和方向。 2．为什么测定圆线圈轴上
x U U -0曲线，便能确定x B B -0
的分布规律？ 答：因为max 0kU B =，m B S N U 2
0ω=
3．怎样利用试探线圈测量磁场的大小和方向？
答：可将探测线圈放在待测点，转动线圈的方向，直到数字电压表读数最大为止。把所得读数代入（9）式即可算出该点的磁场。
4．如何测定磁场的方向？为什么不根据转动试探线圈使毫伏表达最大值来确定磁场方向？
答：确定磁场的方向原可用数字电压表读数最大值时所对应的试探线圈法线方向来表示，但是磁通量Φ的变化率小，因此测量方向的误差较大，当试探线圈转过90°时，磁场方向与试探线圈法线方向相垂直，Φ的变化率最大，误差较小，所以我们利用数字电压表读数的最小值来确定磁场的方向。 5．如何描绘磁感应线？
将探测线圈的小铜钉放在待测点的位置，用手按探测线圈，小铜钉就在坐标纸上记下一个小圆点，表示待测点的位置，转动探测线圈使数字电压表读数最小值（为0），与探测线圈法向垂直的方向即为此范围内磁场方向，用细铅笔在坐标纸上沿探测线圈底边画一直线，然后以首尾相接，再找出下一小区域内磁感应线，将这些折线连成光滑曲线即成。 【思考题】
1．试分析感应法测磁场的优缺点和适应的条件？
答：电磁感应法测量磁场的优点是，原理简单，且可直接测得磁场的大小和方向，缺点是，如果磁场分布不匀用普通的探测线圈只能测出线圈平面内磁感应强度法向分量的平均值，而不能测出非均匀磁场中各点的值，除非将探测线圈做得非常小，但这又会使S N 0很小而影响测量的灵敏度。适应的条件：交变磁场。
2．怎样用感应法测量磁场的绝对值？
答：由θωcos 20m B S N U =
可知，角θ越小，交流数字电压表的读数越大，当试探线圈法线与圆线圈轴方向一致时，0=θ，则m B S N U 2
0ω=
为最大值。测量时，可将探测线圈放在待测点，转动线圈的方向，直到数字电压表读数
最大为止。把所得读数代入（9）式即可算出该点的磁场。
3．若亥姆霍兹线圈中通以直流电，其磁场又如何测定？试画出测量线路图，简要说明其实验步骤。 答：让线圈以一定的速度转动，测线圈电动势。
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22
2220
4)(p
p
m
A ω
βωω+-=
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?与偏振光通过溶液的L 长度和溶液浓度C 成正比，即 L c ??=α?
2．什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 2
1
0<，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 2
10<。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：
1
1'
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：
2
2'2
'
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。
实验三十四 用波尔共振仪研究受迫振动
【预习题】
1．受迫振动的振幅和相位差与哪些因素有关?
答：受迫振动达到稳定状态时，其振幅与相位差由下式给出
22222
024)(ωβωωθ+-=m ， ???
?
???>---=---<--=--=0
202202200
2
0220220])(arctan[)2arctan(])(arctan[)2arctan(ωωπ
πβπωωβωωωπβωωβω
?T T T T T T T T
从上面式子可知，受迫振动的振幅与相位差的数值取决于强迫力矩m 、强迫力频率ω、系统的固有频率0ω和阻尼系数β四个因素，而与振动起始状态无关。
2．实验中采用什么方法来改变阻尼力矩的大小?它利用了什么原理?
答：改变电流数值即可使阻尼大小相应变化。它利用了电磁感应原理，当线圈中通过直流电流后，摆轮受到一个电磁阻尼力的作用。
3．实验中都采用哪些方法测定β值? 答：方法一：公式法
利用阻尼系数公式β T
5ln
5
i i +=
θθ，i 为阻尼振动的周期次数, i θ为第i 次的振幅, T 为阻尼振动周期的平均值,可测出
10个摆轮振动周期,然后取其平均值。 方法二：作图法
由
ωθθ~)/(2
r 曲线求β值，方法如下: 在阻尼系数较小(
2
β<<
20ω)和共振位置附近(ω≈ω0), 当r θθ2
1=，即2
1
)(2=r θθ时,有 βωω±=-0, 此ω对应于图
21)(
2=r θθ处两个值1ω、2ω,故2
1
2ωωβ-= （文中θ和ω分别表示某次受迫振动的振幅和圆频率） 【思考题】
1．实验中如何用频闪原理来测量相位差?的?
答：闪光灯受摆轮信号光电门控制，每当摆轮上长型凹槽通过平衡位置时，光电门接受光，引起闪光。在稳定情况时，由闪光灯照射下，由于视觉延迟效应，可以看到有机玻璃指针好像一直“停”在某一刻度处，即频闪现象。
2．为什么实验时,选定阻尼电流后,要求阻尼系数和幅频特性、相频特性的测定一起完成,而不能先测定不同电流时的β值,再测定相应阻尼电流时的幅频和相频特性?
答：选定阻尼电流,阻尼系数测定做完后，再做幅频特性、相频特性的测定时，仪器默认阻尼为之前阻尼，且不可改变阻尼参数，故只能连带一起做完，再选其它阻尼系数，重复刚才的步骤。
实验三十五 非平衡电桥的原理与应用
【预习题】
1．非平衡电桥原理
当电桥处于平衡状态时，桥路上的检流计G 中无电流通过，
若某一桥臂上的电阻值变化，使电桥失去平衡，则0≠G I ，G I 的大小与该桥臂上电阻变化有关，如果该电阻的变化仅与某非电量（比如温度）的变化有关，就可以用电流G I 的大小来表征非电量的大小，这就是利用非平衡电桥测量非电量的基本原理。
【思考题】
1．平衡电桥与非平衡电桥有哪些不同？本实验中两部分实验内容各采用的是什么电桥？
非平衡电桥在构成形式上与平衡电桥相似，但测量方法上有很大差别。
平衡电桥是调节R 3使0=G I ，从而得到 32
1
R R R Rx =
， 非平衡电桥是根据电桥中电阻Rx ，因外界因素的改变而发生变化引起电桥的不平衡0≠G I 来测量桥路中电流来计算引起电阻变化的因素。
本实验中温度计定标采用了非平衡电桥，电阻温度系数测定采用的是平衡电桥。
实验三十六 音频信号光纤传输技术
【思考题】
1． 音频信号光纤传输系统由哪几部分组成？
答：音频信号光纤传输系统由：光信号的发送（或电光转换器）、光纤传输 、光信号的接收（或光电转换器） 三部分组成。
2．发光二极管(LED)和光电二极极管（SPD ）在本系统中的作用是什么？
答：在音频信号的光纤传输实验中，发光二极管(LED)的作用是：将音频电信号转换成频率一定但光的强弱随音频信号变化的光信号；
光电二极极管（SPD ）的作用是：将光的强弱变化转换成电流大小的变化。
4
34
314342221R R R R R R R R R U I G
AB G +++???? ??+-
=
实验三十七 电路故障分析实验
【预习题】
1．在电路故障分析实验中，常用的检查故障方法有几种，各有什么特点？
答：常用的检查故障方法有三种：电压测量法、电阻测量法和电流测量法。
电压测量法：用电压表检查故障，是最常用的方法，特点是可以带电测量，用来检查串联电路最为简便，如果是并联电路出现故障，则不易查出。
电阻测量法：用欧姆表检查故障，也是常用的方法，但欧姆表不能带电测量，一定要关掉电源、将待测元件与电路断开。
电流测量法：用电流表检查故障需将电路断开，电流表串入电路测量，因此不大方便。
2．在电路故障分析实验中，简述分析、排除故障的原则？
答：（1）根据现象缩小范围，故障发生后往往出现异常现象，根据这些现象判断故障的大致部位，以缩小检查范围；
（2）顺序检查，故障范围确定之后，再用顺序检查的方法依次寻找故障； （3）认真分析，识破假象。
【思考题】
1．让故事中摆渡人顺利运物过河，最少要扳动几次开关？其扳动顺序及作用（结果）和开关最终状态如何？ 答：4次；
顺序：左（上）—中（上）—右（上）—左（下）； 作用：左（上）—送羊过河
中（上）—送狼过河运回羊 右（上）—送菜过河 左（下）—送羊过河； 最终状态：左（下）、中（上）、右（上）。 左路开关—换向作用； 中路开关—控制电源；
实验三十八 电阻应变片灵敏度的测定
【预习题】
1．何谓等强度悬臂梁？
当在梁的自由端加载时，梁的各处所受到的正应力相等，这样的悬臂梁称之为等强度悬臂梁。 2．本实验是如何采用转换测量法的？
本实验涉及两种转换，参量换测法，能量换测法。参量换测法将微小量x ε通过对悬臂梁载荷及梁的参数关系来求出。能量换测法将对电阻变化率这个微小量测量转换为宏观i U ，U 的测量 。
两种转换将难测的微小变量转换为易测宏观变量，而且测量方便。 【思考题】
1．实验中是如何测量应变片的电阻变化率
R
R
?这个微小量的？ 先通过无载时调零电路，将电桥调至平衡，加载后电桥BD 端有电压输出，通过半差电路，可求出U U R
R i
2=
?，i U 为电桥BD 端的电压，用数字电压表测出，U 为电桥桥压，也用数字式电压表测出。对电阻变化率这个微小量测量转换为宏观i U ，U 的测量 。
2．调节电桥平衡时应注意些什么？ （1）电源电压先调得较小一点。
（2）然后，调节滑线变阻器W ，使得数字电压表（电压表的量程开始可以在200mV,再换成20mV ）的读数接近零。
（3）再调节电阻箱5R ，让数字电压表读数为零。
（4）慢慢增大电源电压，调节W 和5R ，最终在电源电压为5V 左右时，数字电压表读数仍为零。
实验三十九 等厚干涉的研究与应用
【预习题】
1．什么是等厚干涉,你所了解的等厚干涉有哪些?
答:以介质膜层厚度相同处的上下两表面反射的光发生的干涉称为等厚干涉,牛顿环劈尖等干涉为等厚干涉. 2．用读数显微镜测双曲线等源干涉顶点间的距离要注意哪些问题?
答: (1)调节读数显微镜目镜和光源的位置,高度,使十字叉纹清晰且视觉亮度合适.
(2)自下而上调节读数显微镜镜筒,直到看到清晰的双曲线等厚干涉条纹,且条纹对比度要好.
(3)使干涉条纹中心轴与平条中心轴一致,移动显微镜使十字叉纹的一条与镜筒移动方向垂直,而另一条
与镜筒移动方向平行.
(4)注意消除螺旋误差.
3．为什么要正确定位平条位置和放正,放稳砝码?
答:正确定位平条位置,保证平条对支座的对称,使得两端的距相等。
放正，放稳砝玛，保证实验系统的稳定性，从而保证变形后的板表示与平板玻璃片之间形成的空气膜层的稳定性，进而获得稳定的干涉条纹便于进行测量。 【思考题】
1．观察条纹的对称性，并分析干涉条纹不对称的原因。
答：平条位置放置不对称，砝玛放置不稳定，砝玛缺口未均匀分布，待测材料的均匀性欠佳（如密度，平条厚度等）以及装置的对称性不够。
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 2222
22
2λθπλθπλθ
πλθπλθπa 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 (42λ
θ
πa 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： a
f f l λ
θ'10'2sin 2≈=?主
次极大的条纹宽度为： a
f 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 ?=≈=?21
22sin 2'10'λ
θ 次极大的条纹宽度为： ‘次’
‘次l a f a
f l ?==≈?212''λλ 所以当缝宽增加一倍时，条纹宽度是原来的21
倍。
（2）当缝宽缝宽减半时：
①衍射花样的光强的变化：
当缝宽为2
a 时，可以将宽度为a 的整个单缝看作两个宽度2
a ，中心间距为2
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） 光强分布公式为：
)sin 2(4)sin 2(sin )sin 2(2sin sin 2)sin 2(sin 22222
220λθ
πλθπλθ
πλθπλθπ
a
con I a a a a A I a a =???
?
?
?
? ??= )2sin (422λ
θπa con I I a
a =
其中0A 为缝宽为2
a
时，狭缝在0=θ方向的合振幅。 由光强分布公式可知，当缝宽减半时，光强是原来的)
2sin (41
2λ
θπa con 倍，即光强减小。
②条纹宽度的变化：
当缝宽减半时：
中央主极大的宽度为： 主‘主l a f a
f
f l ?==≈=?22
22sin 2'
,
'
'10'λ
λ
θ
次极大的条纹宽度为： ‘
次’
‘次
l a
f a
f l ?==≈?22
'
'
λ
λ
所以当缝宽减半时，条纹宽度是原来的2倍。
实验四十一 光电效应法测普朗克常数
【预习题】
1．什么叫光电效应？
答：光电效应是指一定频率的光照射在金属表面时，会有电子从金属表面逸出的现象。 2．饱和光电流的大小与哪些因素有关？
答：入射光的频率只有超过某个临界频率时，才会有光电流产生。当入射光频率不变时，饱和光电流与入射光强成正比，此外还与此时的频率有关，频率越大，光电流越大。 【思考题】
1．为什么当反向电压加到一定值后，光电流会出现负值？
答：实验中，存在阳极光电效应所引起的反向电流和暗电流（即无光照射时的电流），测得的电流实际上是包括上述两种电流和由阴极光电效应所产生的正向电流三个部分，所以当反向电压加到一定值后，光电流会出现负值。 2．当加在光电管两极间的电压为零时，光电流却不为零，这是为什么？
答：当电子吸收了光子能量νh 后，一部分消耗于电子的逸出功A ，另一部分就转变为电子离开金属表面后的初始动能，正是由于有这样的一部分初始动能，光电子才得以到达阳极，形成光电流。 3．正向光电流和反向光电流的区别何在?
答：正向光电流是阴极光电池被光照射后产生。而反向光电流是由阳极光电效应所引起的，因为制作过程中会有少量阴极材料溅射在阳极上。它们方向相反，但正向光电流要比反向电流大得多。
实验四十二 夫兰克-赫兹实验
【预习题】
1．夫兰克-赫兹管的K G A U I 2~曲线为什么是起伏上升的？
答：当G2K 空间电压逐渐增加时，电子在G2K 空间被加速而取得越来越大的能量。但起始阶段，由于电压较低，电子的能量较少，即使在运动过程中它与原子相碰撞也只有微小的能量交换（为弹性碰撞）。穿过第二栅极的电子
所形成的板流A I 将随第二栅极电压K G U 2的增加而增大（如oa 段）。当G2K 间的电压达到氩原子的第一激发电位0U 时，电子在第二栅极附近与氩原子相碰撞，将自己从加速电场中获得的全部能量交给后者，并且使后者从基态激发到第一激发态。而电子本身由于把全部能量给了氩原子，即使穿过了第二栅极也不能克服反向拒斥电场而被折回第二栅极（被筛选掉）。所以板极电流将显著减小．随着第二栅极电压的增加，电子的能量也随之增加，在与氩原子相碰撞后还留下足够的能量，可以克服反向拒斥电场而达到板极A ，这时电流又开始上升（bc 段）。直到G2K 间电压是二倍氩原子的第一激发电位时，电子在G2K 间又会因二次碰撞而失去能量，因而又会造成第二次板极电流的下降（cd 段），同理，凡在 02nU U K G =（ n ＝1，2，3 ……）
处板极电流A I 都会相应下跌，形成规则起伏变化的K G A U I 2~ 曲线。
【思考题】
1．考察K G A U I 2~周期变化与能级关系，如果出现差异，估计是什么原因？
答：凡在02nU U K G =（ n ＝1，2，3 ……）的地方板极电流A I 都会相应下跌，形成规则起伏变化的2~GK A U I 曲线。0U 是氩原子的第一激发电位。实验中，若电流太小，可能是灯丝电压值太小；若灯丝电压过高，则K G U 2较大时，可能会出现峰被削平的现象。K G U 2较小时，周期性的起伏不太明显，这是因为穿越第二栅极的电子本身就不多，故电流较小，因而不易分辨。
实验四十七 碰撞打靶研究抛体运动
【预习题】
1．推导由x 和 y 计算0h 的公式。
答：上图是碰撞打靶的简单示意图，质量为1m 的撞击球在距底盘高为h 时，具有重力势能的大小为01gh m E P =（以底盘位置为重力势能零点），当它摆下时与位于升降台上（高为 y ）的被撞击球2m 发生正碰，碰撞前撞击球具有的动能为（不计空气阻力）
2010121)(v m y h g m E k =
-=
若碰撞是弹性碰撞，则两球碰撞过程中，系统的机械能守恒
222
101122111222m v m v m v =+
式中
12
m m 、分别为撞击球和被撞击球的质量，0v 为碰撞前撞击
球的速度，12v v 、分别为碰撞后两球的速度。两球在碰撞过程中，水平方向不受外力，系统动量守恒，即：
101122
m v m v m v =+
碰撞后，被撞击球2m 作平抛运动，其运动学方程为
t v x 2= 2
2212gt d y =-
式中t 是从抛出开始计算的时间，x 是物体在该时间内水平方向移动的距离，2
2
d y -是物体在该时间内竖直下落的距离，g 是重力加速度。
由x 和 y 值，得0
h 的计算公式：y d y m x m m h +-+=
)
2(8)(22
122210
2．推导由x '和 y 计算高度差h h h ?=-0的公式。
答：由y d y m x m m h +-+=
)
2(8)(22
12
2210 得: )
2(8)()(22
1222210d y m x x m m h h h -'-+=
?=-
当21m m =时，)
2(2d y x
x h -??≈?
3．如果不放被撞球，撞击球在摆动回来时能否达到原来的高度？这说明了什么？
答：如果不放被撞球，撞击球在摆动回来时不能达到原来的高度。这说明撞击球由于受空气阻力、悬线摩擦力作用在摆动时有能量损失。
碰撞打靶示意图
【思考题】
1．找出本实验中，产生h ?的各种原因（除计算错误和操作不当原因外）。
答：由于能量损失产生h ?的原因：
一、碰撞前因撞击球受空气阻力、悬线摩擦力作用等造成的损失； 二、碰撞时因不是真正弹性碰撞造成的损失；
三、碰撞后因被撞球与小平台的摩擦及被撞球受空气阻力的作用等造成的损失。
2．此实验中绳子的张力对小球是否做功？为什么？
答：若撞击球下落时两细绳是拉直的，实验中细绳不可伸长，则实验中绳子的张力始终垂直于小球的运动方向，对小球不做功。
3．本实验中，球体不用金属，用石蜡或软木可以吗？为什么？
答：实验中，若球体不用金属，改用石蜡或软木不可以。因为石蜡或软木在碰撞时能量损失很大, 被撞击球难以击中靶心。
实验五十三 微波光学实验－布拉格衍射
【预习题】
1．微波有哪些特点？
答：微波是电磁波频谱中极为重要的一个波段，波长在1mm-1m 之间，频率为8103?Hz ～11
103?Hz 。具有波长短、频率高、穿透性强等特点，因其直线传播和良好的反射特性使它在通信、雷达、导航等方面得到广泛应用。同时微波可以穿透地球周围的电离层而不被反射，这一不同于短波的反射特性，使其可广泛用于宇宙通信、卫星通信等方面。而其量子特性（在微波波段，单个量子的能量约为10-6eV-10-3eV,刚好处于原子或分子发射或吸收的波长范围内）为研究原子和分子结构提供了有力的手段。
2．晶体（模拟晶体）在布拉格衍射中实际起什么作用？
答：实验中仿照X 射线入射真实晶体发生衍射的基本原理，人为做了一块放大了的晶体模型，以微波代替X 射线向模拟晶体入射，观察入射波射到“晶体”的不同晶面上发生的衍射。使得布拉格衍射实验更形象、直观、感性地呈现在我们眼前。晶体（模拟晶体）在布拉格衍射中实际起着衍射光栅的作用。 【思考题】
1．什么叫晶面和晶面间距？
答：晶体是由许多质点（代表原子、离子或分子）在三维空间作有规则排列而成的固体物质。组成晶体的质点可以看成分别处在一系列相互平行、间距一定的平面族上，这些平面称为晶面，通常用晶面指数来表示。晶面族是一组平行且等间距的平面，其中最邻近的二晶面间的距离称为晶面间距，用hkl d 表示，简写为d 。 2．为什么（100）面只能看到二级衍射？其他面呢？
答：对于（100）面，mm a d 400100==，
由布拉格方程 λθn d =sin 2100 （n=1，2，3…）
λ
θ
sin 2100d n =
由于1sin ≤θ，所以2
.34
22100
?=
＝
极大λ
d n 极大n < 3 对于（100）面，将只能看到一、二级衍射。 对于其他面，λ
hkl
d n 2=
极大
实验一霍尔效应及其应用 【预习思考题】 1．列出计算霍尔系数、载流子浓度n、电导率σ及迁移率μ的计算公式，并注明单位。 霍尔系数，载流子浓度，电导率，迁移率。 2．如已知霍尔样品的工作电流及磁感应强度B的方向，如何判断样品的导电类型？ 以根据右手螺旋定则，从工作电流旋到磁感应强度B确定的方向为正向，若测得的霍尔电压为正，则样品为P型，反之则为N型。 3．本实验为什么要用3个换向开关？ 为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的影响，需要在测量时改变工作电流及磁感应强度B的方向，因此就需要2个换向开关；除了测量霍尔电压，还要测量A、C间的电位差，这是两个不同的测量位置，又需要1个换向开关。总之，一共需要3个换向开关。 【分析讨论题】 1．若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，按式（5.2-5）测出的霍尔系数比实际值大还是小？要准确测定值应怎样进行？ 若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，则测出的霍尔系数比实际值偏小。要想准确测定，就需要保证磁感应强度B和霍尔器件平面完全正交，或者设法测量出磁感应强度B和霍尔器件平面的夹角。 2．若已知霍尔器件的性能参数，采用霍尔效应法测量一个未知磁场时，测量误差有哪些来源？
误差来源有：测量工作电流的电流表的测量误差，测量霍尔器件厚度d的长度测量仪器的测量误差，测量霍尔电压的电压表的测量误差，磁场方向与霍尔器件平面的夹角影响等。 实验二声速的测量 【预习思考题】 1. 如何调节和判断测量系统是否处于共振状态？为什么要在系统处于共振的条件下进行声速测定？ 答：缓慢调节声速测试仪信号源面板上的“信号频率”旋钮，使交流毫伏表指针指示达到最大（或晶体管电压表的示值达到最大），此时系统处于共振状态，显示共振发生的信号指示灯亮，信号源面板上频率显示窗口显示共振频率。在进行声速测定时需要测定驻波波节的位置，当发射换能器S1处于共振状态时，发射的超声波能量最大。若在这样一个最佳状态移动S1至每一个波节处，媒质压缩形变最大，则产生的声压最大，接收换能器S2接收到的声压为最大，转变成电信号，晶体管电压表会显示出最大值。由数显表头读出每一个电压最大值时的位置，即对应的波节位置。因此在系统处于共振的条件下进行声速测定，可以容易和准确地测定波节的位置，提高测量的准确度。 2. 压电瓷超声换能器是怎样实现机械信号和电信号之间的相互转换的？ 答：压电瓷超声换能器的重要组成部分是压电瓷环。压电瓷环由多晶结构的压电材料制成。这种材料在受到机械应力，发生机械形变时，会发生极化，同时在极化方向产生电场，这种特性称为压电效应。反之，如果在压电材料上加交变电场，材料会发生机械形变，这被称为逆压电效应。声速测量仪中换能器S1作为声波的发射器是利用了压电材料的逆压电效应，压电瓷环片在交变电压作用下，发生
实验一：物体密度 1、量角器的最小刻度是0.5.为了提高此量角器的精度，在量角器上附加一个角游标，使游标30个分度正好与量角器的29个分度的等弧长。求：（1、）该角游标的精度；（ 2、）如图读数 答案：因为量角器的最小刻度为30’.游标30分度与量角器29 分度等弧长，所以游标精度为30/30=1，图示角度为149。45’ 2、测定不规则的固体密度时，若被测物体浸入水中时表面吸附着水泡，则实验结果所得密度值是偏大还是偏小?为什么？ 答案：如果是通过观察水的体积的变化来测量不规则物体的体积,那么计算的密度会减小,因为质量可以测出,而吸附气泡又使测量的体积增大（加上了被压缩的气泡的体积）所 以密度计算得出的密度减小 实验二：示波器的使用 1、示波器有哪些组成部分？每部分的组成作用？ 答案：电子示波器由Y偏转系统、X偏转系统、Z通道、示波管、幅度校正器、扫描时间校正器、电源几部分组成。 Y偏转系统的作用是：检测被观察的信号，并将它无失真或失真很小地传输到示波管的垂直偏转极板上。 X偏转系统的作用是：产生一个与时间呈线性关系的电压，并加到示波管的x偏转板上去，使电子射线沿水平方向线性地偏移，形成时间基线。 Z通道的作用是：在时基发生器输出的正程时间内产生加亮信号加到示波管控制栅极上，使得示波管在扫描正程加亮光迹，在扫描回程使光迹消隐。 示波管的作用是：将电信号转换成光信号，显示被测信号的波形。 幅度校正器的作用是：用于校正Y通道灵敏度。 扫描时间校正器的作用是：用于校正x轴时间标度，或用来检验扫描因数是否正确。 电源的作用是：为示波器的各单元电路提供合适的工作电压和电流。 2、为什么在实验中很难得到稳住的李萨如图形，而往往只能得到重复变化的某一组李萨如图形？ 答案：因为在实验中很难保证X、Y轴的两个频率严格地整数倍关系,故李莎茹图形总是在不停旋转,当频率接近整数倍关系时,旋转速度较慢； 实验三：电位差计测量电动势 1、测量前为什么要定标？V0的物理意义是什么?定标后在测量Ex时，电阻箱为什么不能在调节? 答案：定标是因为是单位电阻的电压为恒定值，V0的物理意义是使实验有一个标准的低值，电阻箱不能动是因为如果动了电阻箱就会改变电压，从而影响整个实验；为了保持工 作电流不变.设标准电压为En,标准电阻为Rn,则工作电流为I=En/Rn,保持工作电流不变,当测量外接电源时,调节精密电阻Ra,使得电流计示数为零,有E=I*Ra,若测试过程中调节了电位器Rc,则导致I产生变化,使测得的E不准（错误）
实验一． 1求λ时为何要测几个半波长的总长？ 答:多测几个取平均值，误差会减小 2为何波源的簧片振动频率尽可能避开振动源的机械共振频率？ 答 当簧片达到某一频率（或其整数倍频率）时，会引起整个振动源（包括弦线）的机械共 振，从而引起振动不稳定。 3弦线的粗细和弹性对实验各有什么影响，应该如何选择？ 答 弦线应该比较细，太粗的话会使振动不明显，弹性应该选择较好的，因为弹性不佳会造 成振动不稳定 4横波在弦线上传播的实验中，驻波是由入射波与反射波迭加而成的，弦线上不振动的点称 为波节，振动最大的点称为波腹，两个波节之间的长度是半波长 5因振簧片作水平方向的振动，理论上侧面平视应观察不到波形，你在实验中平视能观察得 到吗？什么情况能观察到，为什么？ 答 平视不能观察到，因为。。。。。。 6为了使lg λ—lgT 直线图上的数据点分布比较均匀，砝码盘中的砝码质量应如何改变？ 答 每次增加相同重量的砝码 实验二. 1.外延测量法有什么特点？使用时应该注意什么问题？ 答 当需要的数据在测量数据范围之外而不能测出，为了求得这个值，采用作图外推求值的 方法，即先用已测的数据绘制出曲线，再将曲线按原规律延长到待求值范围，在延长线部分 求出所需要的值 使用时要注意在所要值两边的点要均衡且不能太少并且在研究的范围内 没有突变的情况 2.物体的固有频率和共振频率有什么不同？它们之间有何联系？ 答 物体的固有频率和共振频率是不同的概念，固有频率指与方程的根knl=4.7300对应的振 动频率，它们之间的关系为f 固= f 共2^4/11Q 前者是物体的固有属性，由其结构，质量材质等决定，而后者是当外加强迫力的频率等于物 体基频时，使其发生共振时强迫力的频率 实验三． 1．为什么实验应该在防风筒（即样品室）中进行？ 答：因为实验中的对公式 要成立的条件之一是：保证两样品的表面状况相同，周围介质（空气）的性质不变， m:强迫对流时m=1;自然对流时m=5/4; (实验中为自然冷却即自然对流) 所以实验要在防风筒（即样品室）中进行，让金属自然冷却。 2．用比较法测定金属的比热容有什么优点？需具备什么条件？ 答：优点是可以简单方便测出待测金属的比热容。如果满足下列条件：两样品的形状尺寸都 相同（例如细小的圆柱体）；两样品的表面状况也相同； 于是当周围介质温度不变（即室温恒定），两样品又处于相同温度时，待测金属的比热容为： 3．如何测量不同的金属在同一温度点的冷却速率？ 答：法一：测出不同金属在该温度点附近下 降相同的温度差Δθ以及所需要的时间Δt,可 得各个金属在该温度点的冷却速率。 法二：通过实验，作出不同金属的θ～t 冷却曲线，在各个冷却曲线上过该温度点切 线，求出切线的斜率，可得各温度点的冷却速率。 4、可否利用本实验中的方法测量金属在任意温度时的比热容？
力学和热学 电磁学 近代物理 是否可以测摆动一次的时间作周期值？为什么？ 答：不可以。因为一次测量随机误差较大，多次测量可减少随机误差。 将一半径小于下圆盘半径的圆盘，放在下圆盘上，并使中心一致，讨论此时三线摆的周期和空载时的周期相比是增大、减小还是不一定？说明理由。 答：当两个圆盘的质量为均匀分布时，与空载时比较，摆动周期将会减小。因为此时若把两盘看成为一个半径等于原下盘的圆盘时，其转动惯量I0小于质量与此相等的同直径的圆盘，根据公式T0 三线摆在摆动中受空气阻尼，振幅越来越小，它的周期是否会变化？对测量结果影响大吗？为什么？ 答：周期减小，对测量结果影响不大，因为本实验测量的时间比较短。 金属丝弹性模量的测量 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或适当地减小光杠杆前后脚的垂直距离，可以提高灵敏度，因为光杠杆的放大倍数为 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。 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。 实验三，随即误差的统计规律 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次重复测量，得到一系列测量值，找出它的最大值和最小
测非线性电阻的伏安特性 [思考题]： ⒈从二极管伏安特性曲线导通后的部分找出一点，根据实验中所用的电表，试分析若电流表接，产生的系统误差有多大？如何对测量结果进行修正？ 答：如图5.9-1，将开关接于“1”，称电流表接法。由于电压表、电流表均有阻（设为R L 与R A ），不能严格满足欧姆定律，电压表所测电压为（R L ＋R A ）两端电压，这种“接入误差”或 “方法误差”是可以修正的。测出电压V 和电流I ，则V I ＝R L ＋R A ， 所以R L ＝V I －R A ＝R L ′＋R A ①。 接入误差是系统误差，只要知道了R A ，就可把接入误差计算出来加以修正。通常是适当选择电表和接法，使接入误差减少至能忽略的程度。 由①式可看出，当R A <
迈克尔逊干涉仪的使用 [预习思考题] 1、根据迈克尔逊干涉仪的光路，说明各光学元件的作用。 答：在迈克尔逊干涉仪光路图中（教材Ｐ１８１图5.13--4），分光板G将光线分成反射与透射两束；补偿板G/使两束光通过玻璃板的光程相等；动镜M１和定镜M２分别反射透射光束和反射光束；凸透镜将激光汇聚扩束。 2、简述调出等倾干涉条纹的条件及程序。 答：因为公式λ＝２△d △k 是根据等倾干涉条纹花样推导出来的，要用此 式测定λ，就必须使M１馆和M2/（M2的虚像）相互平行，即M１和M2相互垂直。另外还要有较强而均匀的入射光。调节的主要程序是： ①用水准器调节迈氏仪水平；目测调节激光管（本实验室采用激光光源）中心轴线，凸透镜中心及分束镜中心三者的连线大致垂直于定镜M２。 ②开启激光电源，用纸片挡住M１，调节M２背面的三个螺钉，使反射光点中最亮的一点返回发射孔；再用同样的方法，使M１反射的最亮光点返回发射孔，此时M１和M2/基本互相平行。 ③微调M２的互相垂直的两个拉簧，改变M２的取向，直到出现圆形干涉条纹，此时可以认为M１与M２/已经平行了。同方向旋动大、小鼓轮，就可以观察到非定域的等倾干涉环纹的“冒”或“缩”。 3、读数前怎样调整干涉仪的零点？
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 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。 U 实验方法原理根据欧姆定律，R =，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， I 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,?U2 = 0.075V ； (2) 由?I = I max ×1.5% ，得到?I 1 = 0.075mA,?I 2 = 0.75mA； (3) 再由u= R ( ?U )2 + ( ?I ) 2 ，求得u= 9 ×101?, u= 1?； R 3V 3I R1 R2 (4) 结果表示R1 = (2.92 ± 0.09) ×10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。?, R 2 = (44 ±1)? (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
物理实验全解 实验一霍尔效应及其应用 【预习思考题】 1．列出计算霍尔系数、载流子浓度n、电导率σ及迁移率μ的计算公式，并注明单位。 霍尔系数，载流子浓度，电导率，迁移率。 2．如已知霍尔样品的工作电流及磁感应强度B的方向，如何判断样品的导电类型？ 以根据右手螺旋定则，从工作电流旋到磁感应强度B确定的方向为正向，若测得的霍尔电压为正，则样品为P型，反之则为N型。 3．本实验为什么要用3个换向开关？ 为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的影响，需要在测量时改变工作电流及磁感应强度B的方向，因此就需要2个换向开关；除了测量霍尔电压，还要测量A、C间的电位差，这是两个不同的测量位置，又需要1个换向开关。总之，一共需要3个换向开关。 【分析讨论题】 1．若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，按式（5.2-5）测出的霍尔系数比实际值大还是小？要准确测定值应怎样进行？ 若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，则测出的霍尔系数比实际值偏小。要想准确测定，就需要保证磁感应强度B和霍尔器件平面完全正交，或者设法测量出磁感应强度B 和霍尔器件平面的夹角。 2．若已知霍尔器件的性能参数，采用霍尔效应法测量一个未知磁场时，测量误差有哪些来源？ 误差来源有：测量工作电流的电流表的测量误差，测量霍尔器件厚度d的长度测量仪器的测量误差，测量霍尔电压的电压表的测量误差，磁场方向与霍尔器件平面的夹角影响等。实验二声速的测量 【预习思考题】 1. 如何调节和判断测量系统是否处于共振状态？为什么要在系统处于共振的条件下进行声速测定？ 答：缓慢调节声速测试仪信号源面板上的“信号频率”旋钮，使交流毫伏表指针指示达到最大（或晶体管电压表的示值达到最大），此时系统处于共振状态，显示共振发生的信号指示灯亮，信号源面板上频率显示窗口显示共振频率。在进行声速测定时需要测定驻波波节的位置，当发射换能器S1处于共振状态时，发射的超声波能量最大。若在这样一个最佳状态移动S1至每一个波节处，媒质压缩形变最大，则产生的声压最大，接收换能器S2接收到的声压为最大，转变成电信号，晶体管电压表会显示出最大值。由数显表头读出每一个电压最大值时的位置，即对应的波节位置。因此在系统处于共振的条件下进行声速测定，可以容易和准确地测定波节的位置，提高测量的准确度。 2. 压电陶瓷超声换能器是怎样实现机械信号和电信号之间的相互转换的？ 答：压电陶瓷超声换能器的重要组成部分是压电陶瓷环。压电陶瓷环由多晶结构的压电材料制成。这种材料在受到机械应力，发生机械形变时，会发生极化，同时在极化方向产生电场，这种特性称为压电效应。反之，如果在压电材料上加交变电场，材料会发生机械形变，这被称为逆压电效应。声速测量仪中换能器S1作为声波的发射器是利用了压电材料的逆压电效应，压电陶瓷环片在交变电压作用下，发生纵向机械振动，在空气中激发超声波，把电信号转变成了声信号。换能器S2作为声波的接收器是利用了压电材料的压电效应，空气的振动使压电陶瓷环片发生机械形变，从而产生电场，把声信号转变成了电信号。
大物实验上答题答案(已分类) B。电子陶瓷的逆压电效应，将声压变化转化为电压变化；压电陶瓷的正压电效应将电压变化转化为声压变化 ℃，属于铝的正压电效应，将声压变化转化为电压变化。金属铝的逆压电效应将电压变化转化为声压变化 d，属于铝的正压电效应，将电压变化转化为声压变化。金属铝的逆压电效应，将声压变化转换为电压变化声速测量52 下列选项中的哪一项与测量声速的实验无关a .该实验使用v=s/t来测量声速b .共振干涉测量法c .相位比较 d .该实验使用波长和频率的乘积来测量声速a .声速测量53 下列哪一项陈述是正确的: | 超声波声速的理论值是固定的，与温度、湿度和气压无关。接收器和发射器越近，实验结果越好。在用相位比较法测量声速的实验中，当椭圆出现两次时，记下实验数据。在处理实验数据时，使用分步D声速测量 双光栅测量弱振动位移 58 光的多普勒效应是指由光源、接收器、传播介质或中间反射器之间的相对运动引起的接收光波频率和光源频率的变化，由此产生的频率变化称为多普勒频移以下陈述是正确的() A。只有当光源、光栅和接收器都在移动时，多普勒频移才会发生。
B。只有当光源、光栅和接收器在同一条直线上时，接收到的光信号才能包含多普勒频移信息 C。只有当光源、光栅和接收器在同一条直线上并且光栅垂直于该直线移动时，接收的光信号才包含多普勒频移信息。以上三种说法都是错误的。D 59 如果激光从固定光栅发射，光波的电矢量方程为E1=E0COSω0t，而当激光从相应的移动光栅发射时，光波的电矢量变为E2 = E0COS[ω0t+δφ(t)]在双光栅测量微弱振动位移的实验中，硅光电池接收到()a. E1 = e0cos ω 0t b。E2 = E0COS[ω0t+δφ(t)]) c。E1 = e0cos ω 0t和E2 = e0cos[ω0t+δφ(t)]叠加d。以上三种说法都是错误的C 双光栅测量微弱振动位移 60 判断动光栅和静光栅平行的正确方法是a .观察两个光栅的边缘是否与眼睛平行 B。当从附在音叉上的光栅发射的两束衍射光的叠加点最小时，移动光栅和静止光栅是平行的 °c。查看入射到光栅上的光是否垂直于光栅表面D.查看入射到光栅上的光是否平行于光栅表面当B 双光栅测量作为外力驱动音叉谐振曲线的弱振动位移61 时，信号的功率是固定的，因为
“大学物理实验”思考题 1. 什么是测量误差，从形成原因上分哪几类？A 类和B 类不确定度指什么？试举例（比如导线直径的测量）计算分析说明。 测量结果和实际值并不完全一致，既存在误差。 误差分为系统误差，随机误差，粗大误差。 A类不确定度：在同一条件下多次重复测量时，由一系列观察结果用统计分析评定的不确定度。 B类不确定度：用其他方法（非统计分析）评定的不确定度。 2. 就固体密度的测量实验来分析间接测量结果与不确定度。 3. 螺旋测微器、游标卡尺、读数显微镜都是测量长度的工具，试具体各举一个例子详细说明这些仪器是如何读数的？另外，在螺旋测微器实验中，为什么要关注零点的问题？如何来进行零点修正呢？ 螺旋测微器:螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm,可动刻度有50个等分刻度,可动刻度旋转一周,测微螺杆可前进或后退0.5mm,因此旋转每个小分度,相当于测微螺杆前进或推后0.5/50=0.01mm. 游标卡尺：以游标零刻线位置为准，在主尺上读取整毫米数．看游标上哪条刻线与主尺上的某一刻线（不用管是第几条刻线）对齐，由游标上读出毫米以下的小
数．总的读数为毫米整数加上毫米小数. 读数显微镜与螺旋测微器类似 4. 图线法、逐差法、最小二乘法都是处理数据的常用方法，它们各有什么好处？如何进行？试各举一个例子加以详细说明。 图线法简便，形象，直观。 逐差法提高了实验数据的利用率,减小了随机误差的影响,另外也可减小中仪器误差分量。 最小二乘法理论上比较严格，在函数形式确定后，结果是唯一的，不会因人而异。 5. 测量微小的形变量，常用到光杠杆，请叙述光杠杆的测量原理，并导出基本测量公式。 6. 迅速调出光杠杆是一个技术性很强的实验步骤，请具体说明操作的基本步骤。 （1）调整望远镜水平,光杠杆平面镜竖直 （2）调整望远镜与光杠杆平面镜高度相同 （3）沿望远镜外侧边沿上方使凹口、瞄准星、平面镜在同一直线上，左、右移动望远镜在镜子里找到竖直尺的像;若找不到,可微调镜子的角度,直到找到为止。（4）旋动望远镜目镜,使十字叉丝清晰;再旋动聚焦手轮,直到看清竖直尺的像。 7. 测量一个物体的杨氏模量，可以有很多方法。请说出拉伸法的基本原理，并给出相应的测量公式。作为设计性实验，你能不能再设计一种测量方法，请具体写出该测量方法的实验原理和测量要点。 逐差法
1、电磁感应【Q】在实验中我们发现，旋转的铝盘会对磁铁产生牵引力，发过来磁铁也会对铝盘有一个反作用力（磁阻尼力），这个阻尼力会影响实验精度吗？【A】并不会影响实验精度，且铝盘会以一个恒定的频率在转动！原因：步进电机的工作原理，是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。因此，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。【Q】大家是否发现在我们这个实验中，铝盘上面挖了六个小孔，你们认为这些小孔会对牵引力产生影响吗？【A】小孔会对牵引力产生影响，牵引力相比没孔的铝盘会变小；每一根铝丝两端都会产生感应电动势，铝盘就相当于多个电源的并联，但是由于小孔的存在，产生的电流可能不稳定，牵引力会有小幅波动，但是小孔并不是改变磁通量的“罪魁祸首【Q】测量磁悬浮力或牵引力时，永磁体的位置对结果有什么影响？比如正对着铝盘圆心与偏离角度的区别；还有永磁体靠近铝盘中心时所受的力与磁体位于铝盘边缘时相比，大小
如何？【A】做了几次试验，发现当磁铁在盘内较大距离时力不大，到盘边时较大，远离盘后减小。可推知力与磁铁到盘中心的距离是一个单峰的函数，有水平渐近线。【Q】大家想一下，如果那个轴承完全无摩擦，那么它的转速会无限增大吗？【A】【Q】如何改进？？【A】此实验的磁悬浮力和磁牵引力装置应增加一个角度指针，因为我们在做距离和力的大小的关系试验中，每次都要将测力器杆取出，然后重新固定，这当中是不是会因为角度的不同产生较大的误差呢？所以可以增加一个角度小指针，来校正测力杆放置的方向，减免误差我们是准备加一个升降装置的，最好带刻度的。 1.测量磁悬浮传动系统的轴承转速时，测得的转速不是很稳定，而转速的测定时以一定时间内通过轴承的光束的个数为依据的。所以我建议增加轴承上计数孔的个数，这样测得的数目会增多，可以减小不稳定因素的干扰，所得读数会相对集中一些。 2.我做实验时的传感器支架稳定性不好，每次垫一个垫片测磁牵引力和磁悬浮力时，旋转的铝盘很容易擦到永磁铁。不仅如此，
实验七 单摆设计 【思考题】 1．用秒表手动测量单摆周期时，从测量技巧上来考虑，应注意哪 些方面才能使周期测得更准确些？ 答：（1）注意定点观察，在摆线通过平衡位置时开、停秒表。 （2）适当增加单摆振动次数，及重复测量。 2．在室内天棚上挂一单摆，摆长很长无法用尺直接测出来，请设 计用简单的工具和方法测量其摆长。 答：测出单摆振动的周期T ，查出本地重力加速度g ，即可通过g l T π2=计算出摆长l 。 实验八 用直流电桥测量电阻 【预习题】 1．怎样消除比例臂两只电阻不准确相等所造成的系统误差？ 答：可以交换0R 和x R ，进行换臂测量，这样最终'00R R R x ?=， 就与比例臂没有关系了。 【思考题】 1．改变电源极性对测量结果有什么影响？ 答：在调节检流计平衡时，改变极性对未知电阻的测量没有 影响。测量电桥灵敏度时，改变电源极性会改变指针偏转方向， 但对偏转格数没有影响。总之，改变电源极性对测量结果没有影 响。 2．影响单臂电桥测量误差的因素有哪些？ 答： （1）电桥灵敏度的限制，（2）电阻箱各旋钮读数的准 确度等级（3）电阻箱各旋钮的残余电阻（接触电阻） 实验九 液体粘滞系数的测定 【预习题】 1．在一定的液体中，若减小小球直径，它下落的收尾速度怎样变 化？减小小球密度呢？
答：在一定的液体中，小球下落的收尾速度与小球的质量和小 球最大截面积有关。 即 23234r r K r V K s m K v ππρπρ?==＝收尾 化简后得： ρr K v 32＝收尾 从上式可见，小球的收尾速度与小球半径和密度的平方根成正 比，其中K 为比例系数。 2．试分析实验中造成误差的主要原因是什么？若要减小实验误差， 应对实验中哪些量的测量方法进行改进？ 答：在实验中，小球的半径r 和下落速度收尾v 是对粘滞系数η测 量误差影响最大的两个因素。 （1）小球直径的测量：因为该量的绝对量值较小，如测量仪 器选用不当或测量方法不当都会造成测量的相对误差较大。应选用 规则的小球，小球直径尽量小些。测量仪器的精度要较高。如选用 螺旋测微器，读数显微镜。 （2）收尾v 的测量：收尾v 的测量又决定于测量距离S 和t 这两个量 的测量。在可能的条件下，增加S 的量值是很重要的（即提高了本 身测量精度，又提高了t 的测量精度）；在t 的测量中，秒表的启动 和停止的判断果断，直接影响测量结果，实验前可进行训练。当然 改进测量方法，如用光电计时装置，可提高t 的测量的准确度。 （3）温度对液体的粘滞系数的影响极大，故在用一组小球测 量液体粘滞系数时，在第一个小球下落前要测量一次液体温度，最 后一个小球下落后又要测量一次液体温度，取其平均值为液体粘滞 系数测量时的温度。 【思考题】 1．什么是粘滞阻力？ 答：液体流动时，流速层间的内摩擦力f 与摩擦面积S 、速度梯度dr dv 成正比：dr dv S f ∝或dr dv S f η=,比例系数η称为粘滞系数。单位为帕斯卡·秒，用P a ·s 表示。 2．什么是收尾速度？ 答：做直线运动的物体所受合外力为“0”时所具有的速度。 在这一时刻后物体将以“收尾速度”作匀速直线运动。 3．在实验中如何确定A 、B 两标线？ 答：确定小球下落时合适的计时点（A 点）十分必要，可根
实验一. 1求入时为何要测几个半波长的总长？ 答：多测几个取平均值，误差会减小 2为何波源的簧片振动频率尽可能避开振动源的机械共振频率？ 答当簧片达到某一频率（或其整数倍频率）时，会引起整个振动源（包括弦线）的机械共振，从而引起振动不稳定。 3弦线的粗细和弹性对实验各有什么影响，应该如何选择？ 答弦线应该比较细，太粗的话会使振动不明显，弹性应该选择较好的，因为弹性不佳会造成振动不稳定 4横波在弦线上传播的实验中，驻波是由入射波与反射波迭加而成的，弦线上不振动的点称为波节，振动最大的点称为波腹，两个波节之间的长度是半波长 5因振簧片作水平方向的振动，理论上侧面平视应观察不到波形，你在实验中平视能观察得到吗？什么情况能观察到，为什么？ 答平视不能观察到，因为。。。。。。 6为了使lg入一lgT直线图上的数据点分布比较均匀，砝码盘中的砝码质量应如何改变？答每次增加相同重量的砝码实验 1.外延测量法有什么特点？使用时应该注意什么问题？ 答当需要的数据在测量数据范围之外而不能测出，为了求得这个值，采用作图外推求值的 方法，即先用已测的数据绘制出曲线，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需要的值使用时要注意在所要值两边的点要均衡且不能太少并且在研究的范围内 没有突变的情况 2.物体的固有频率和共振频率有什么不同？它们之间有何联系？ 答物体的固有频率和共振频率是不同的概念，固有频率指与方程的根kn1=4.7300对应的振 动频率，它们之间的关系为f固=f共11/4Q A2 前者是物体的固有属性，由其结构，质量材质等决定，而后者是当外加强迫力的频率等于物 体基频时，使其发生共振时强迫力的频率 实验三. 1 ?为什么实验应该在防风筒（即样品室）中进行？ 答：因为实验中的对公式 要成立的条件之一是：保证两样品的表面状况相同，周围介质（空气）的性质不变， m:强迫对流时m=1;自然对流时m=5/4;（实验中为自然冷却即自然对流）所以实验要在防风筒（即样品室）中进行，让金属自然冷却。 2.用比较法测定金属的比热容有什么优点？需具备什么条件？ 答:优点是可以简单方便测出待测金属的比热容。如果满足下列条件：两样品的形状尺寸都 相同（例如细小的圆柱体）；两样品的表面状况也相同；于是当周围介质温度不变（即室温恒定），两样品又处于相同温度时，待测金属的比热容为： 3、如何测量不同的金属在同一温度点的冷却速率？ 答：法一：测出不同金属在该温度点附近下降相同的温度差以及所需要的时间△t,
大学物理实验思考题答案 实验一：用三线摆测物体的转动惯量 1. 是否可以测摆动一次的时间作周期值？为什么？ 答：不可以。因为一次测量随机误差较大，多次测量可减少随机误差。 2. 将一半径小于下圆盘半径的圆盘，放在下圆盘上，并使中心一致，讨论此时三线摆的周期和空载时的周期相比是增大、减小还是不一定？说明理由。 答：当两个圆盘的质量为均匀分布时，与空载时比较，摆动周期将会减小。因为此时若把两 盘看成为一个半径等于原下盘的圆盘时，其转动惯量10小于质量与此相等的同直径的圆盘， 根据公式（3-1-5），摆动周期T0将会减小。 3. 三线摆在摆动中受空气阻尼，振幅越来越小，它的周期是否会变化？对测量结果影响大吗？为什么？答：周期减小，对测量结果影响不大，因为本实验测量的时间比较短。 ［实验二］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？ 本帖隐藏的内容需要回复才可以浏览 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。 ［实验三］随机误差的统计规律 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？本帖隐藏的内容需要回复才可以浏览答：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。
简答题 2.1 什么是伽利略相对性原理？什么是狭义相对性原理？ 答：伽利略相对性原理又称力学相对性原理，是指一切彼此作匀速直线运动的惯性系，对于描述机械运动的力学规律来说完全等价。 狭义相对性原理包括狭义相对性原理和光速不变原理。狭义相对性原理是指物理学定律在所有的惯性系中都具有相同的数学表达形式。光速不变原理是指在所有惯性系中，真空中光沿各方向的传播速率都等于同一个恒量。 2.2同时的相对性是什么意思？如果光速是无限大，是否还会有同时的相对性？ 答：同时的相对性是：在某一惯性系中同时发生的两个事件，在相对于此惯性系运动的另一个惯性系中观察，并不一定同时。 如果光速是无限的，破坏了狭义相对论的基础，就不会再涉及同时的相对性。 2.3什么是钟慢效应? 什么是尺缩效应? 答：在某一参考系中同一地点先后发生的两个事件之间的时间间隔叫固有时。固有时最短。固有时和在其它参考系中测得的时间的关系，如果用钟走的快慢来说明，就是运动的钟的一秒对应于这静止的同步的钟的好几秒。这个效应叫运动的钟时间延缓。 尺子静止时测得的长度叫它的固有长度，固有长度是最长的。在相对于其运动的参考系中测量其长度要收缩。这个效应叫尺缩效应。 2.4 狭义相对论的时间和空间概念与牛顿力学的有何不同? 有何联系? 答：牛顿力学的时间和空间概念即绝对时空观的基本出发点是：任何过程所经历的时间不因参考系而差异；任何物体的长度测量不因参考系而不同。狭义相对论认为时间测量和空间测量都是相对的，并且二者的测量互相不能分离而成为一个整体。 牛顿力学的绝对时空观是相对论时间和空间概念在低速世界的特例，是狭义相对论在低速情况下忽略相对论效应的很好近似。 2.5 能把一个粒子加速到光速c吗？为什么? 答：真空中光速C是一切物体运动的极限速度，不可能把一个粒子加速到光速C。从质速
蔗糖水解速率常数的测定 1．蔗糖水解反应速率常数和哪些因素有关？ 答：主要和温度、反应物浓度和作为催化剂的H+浓度有关。 2．在测量蔗糖转化速率常数时，选用长的旋光管好？还是短的旋光管好？ 答：选用长的旋光管好。旋光度和旋光管长度呈正比。对于旋光能力较弱或者较稀的溶液，为了提高准确度，降低读数的相对误差，应选用较长的旋光管。根据公式（a）=a*1000/LC,在其他条件不变的情况下，L越长，a越大，则a的相对测量误差越小。 3．如何根据蔗糖、葡萄糖、果糖的比旋光度数据计算？ 答：α0＝〔α蔗糖〕Dt℃L[蔗糖]0/100 α∞＝〔α葡萄糖〕Dt℃L[葡萄糖]∞/100＋〔α果糖〕Dt℃L[果糖]∞/100 式中：[α蔗糖]Dt℃，[α葡萄糖]Dt℃，[α果糖]Dt℃分别表示用钠黄光作光源在t℃时蔗糖、葡萄糖和果糖的比旋光度，L(用dm表示)为旋光管的长度，[蔗糖]0为反应液中蔗糖的初始浓度，[葡萄糖]∞和[果糖]∞表示葡萄糖和果糖在反应完成时的浓度。 设t＝20℃L=2 dm [蔗糖]0=10g/100mL 则： α0＝66.6×2×10/100＝13.32° α∞＝×2×10/100×（52.2-91.9）＝－3.94° 4．试估计本实验的误差，怎样减少误差？ 答：本实验的误差主要是蔗糖反应在整个实验过程中不恒温。在混合蔗糖溶液和盐酸时，尤其在测定旋光度时，温度已不再是测量温度，可以改用带有恒温实施的旋光仪，保证实验在恒温下进行，在本实验条件下，测定时要力求动作迅速熟练。其他误差主要是用旋光仪测定时的读数误差，调节明暗度判断终点的误差，移取反应物时的体积误差，计时误差等等，这些都由主观因素决定，可通过认真预习实验，实验过程中严格进行操作来避免。 乙酸乙酯皂化反应速率常数测定 电导的测定及其应用 1、本实验为何要测水的电导率？ 答：因为普通蒸馏水中常溶有CO2和氨等杂质而存在一定电导，故实验所测的电导值是欲测电解质和水的电导的总和。作电导实验时需纯度较高的水，称为电导水。水的电导率相对弱电解质的电导率来说是不能够忽略的。所以要测水的电导率。 2、实验中为何通常用镀铂黑电极?铂黑电极使用时应注意什么？为什么？
大学物理实验思考题答案
相关答案 力学和热学 电磁学 光学 近代物理 1. 是否可以测摆动一次的时间作周期值？为什么？ 答：不可以。因为一次测量随机误差较大，多次测量可减少随机误差。 2. 将一半径小于下圆盘半径的圆盘，放在下圆盘上，并使中心一致，讨论此时三线摆的周期和空载时的周期相比是增大、减小还是不一定？说明理由。 答：当两个圆盘的质量为均匀分布时，与空载时比较，摆动周期将会减小。因为此时若把两盘看成为一个半径等于原下盘的圆盘时，其转动惯量I0小于质量与此相等的同直径的圆盘，根据公式(3-1-5)，摆动周期T0将会减小。 3. 三线摆在摆动中受空气阻尼，振幅越来越小，它的周期是否会变化？对测量结果影响大吗？为什么？ 答：周期减小，对测量结果影响不大，因为
本实验测量的时间比较短。 实验2 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。
光学实验思考题集 一、 薄透镜焦距的测定 ⒈远方物体经透镜成像的像距为什么可视为焦距 答：根据高斯公式v f u f '+＝1，有其空气中的表达式为'111f v u =+-，对于远方的物体有u ＝－，代入上式得f′＝v ，即像距为焦距。 ⒉如何把几个光学元件调至等高共轴粗调和细调应怎样进行 答：对于几个放在光具座上的光学元件，一般先粗调后细调将它们调至共轴等高。 ⑴ 粗调 将光学元件依次放在光具座上，使它们靠拢，用眼睛观察各光学元件是否共轴等高。可分别调整： 1) 等高。升降各光学元件支架，使各光学元件中心在同一高度。 2) ； 3) 共轴。调整各光学元件支架底座的位移调节螺丝，使支架位于光具座中心轴线 上，再调各光学元件表面与光具座轴线垂直。 ⑵细调（根据光学规律调整） 利用二次成像法调节。使屏与物之间的距离大于４倍焦距，且二者的位置固定。移动透镜，使屏上先后出现清晰的大、小像，调节透镜或物，使透镜在屏上成的大、小像在同一条直线上，并且其中心重合。 ⒊能用什么方法辨别出透镜的正负 答：方法一：手持透镜观察一近处物体，放大者为凸透镜，缩小者为凹透镜。方法 二：将透镜放入光具座上，对箭物能成像于屏上者为凸透镜，不能成像于屏上 者为凹透镜。 ⒋测凹透镜焦距的实验成像条件是什么两种测量方法的要领是什么 答： 一是要光线近轴，这可通过在透镜前加一光阑档去边缘光线和调节共轴等高来实现；二是由于凹透镜为虚焦点，要测其焦距，必须借助凸透镜作为辅助透镜来实现。 物距像距法测凹透镜的要领是固定箭物，先放凸透镜于光路中，移动辅助凸透 镜与光屏，使箭物在光屏上成缩小的像（不应太小）后固定凸透镜，记下像的坐标位置（P ）；再放凹透镜于光路中，并移动光屏和凹透镜，成像后固定凹透镜（O 2），并记下像的坐标位置（P′）；此时O 2P ＝u ，O 2P′＝v 。 用自准法测凹透镜焦距的要领是固定箭物，取凸透镜与箭物间距略小于两倍凸 透镜的焦距后固定凸透镜（O 1），记下像的坐标位置（P ）；再放凹透镜和平面镜于O 1P 之间，移动凹透镜，看到箭物平面上成清晰倒立实像时，记下凹透镜的坐标位置（O 2），则有f 2 ＝O 2P 。 ⒌共轭法测凸透镜焦距时，二次成像的条件是什么有何优点 @ 答：二次成像的条件是箭物与屏的距离D 必须大于4倍凸透镜的焦距。用这种方 法测量焦距，避免了测量物距、像距时估计光心位置不准所带来的误差，在理 论上比较准确。 6．如何用自准成像法调平行光其要领是什么 答：固定箭物和平面镜，移动箭物与平面镜之间的凸透镜，使其成清晰倒立实像于
简答题 什么是伽利略相对性原理什么是狭义相对性原理 答：伽利略相对性原理又称力学相对性原理，是指一切彼此作匀速直线运动的惯性系，对于描述机械运动的力学规律来说完全等价。 狭义相对性原理包括狭义相对性原理和光速不变原理。狭义相对性原理是指物理学定律在所有的惯性系中都具有相同的数学表达形式。光速不变原理是指在所有惯性系中，真空中光沿各方向的传播速率都等于同一个恒量。 同时的相对性是什么意思如果光速是无限大，是否还会有同时的相对性 答：同时的相对性是：在某一惯性系中同时发生的两个事件，在相对于此惯性系运动的另一个惯性系中观察，并不一定同时。 如果光速是无限的，破坏了狭义相对论的基础，就不会再涉及同时的相对性。 什么是钟慢效应 什么是尺缩效应 答：在某一参考系中同一地点先后发生的两个事件之间的时间间隔叫固有时。固有时最短。固有时和在其它参考系中测得的时间的关系，如果用钟走的快慢来说明，就是运动的钟的一秒对应于这静止的同步的钟的好几秒。这个效应叫运动的钟时间延缓。 尺子静止时测得的长度叫它的固有长度，固有长度是最长的。在相对于其运动的参考系中测量其长度要收缩。这个效应叫尺缩效应。 狭义相对论的时间和空间概念与牛顿力学的有何不同 有何联系 答：牛顿力学的时间和空间概念即绝对时空观的基本出发点是：任何过程所经历的时间不因参考系而差异；任何物体的长度测量不因参考系而不同。狭义相对论认为时间测量和空间测量都是相对的，并且二者的测量互相不能分离而成为一个整体。 牛顿力学的绝对时空观是相对论时间和空间概念在低速世界的特例，是狭义相对论在低速情况下忽略相对论效应的很好近似。 能把一个粒子加速到光速c 吗为什么 答：真空中光速C 是一切物体运动的极限速度，不可能把一个粒子加速到光速C 。从质速关系可看到，当速度趋近光速C 时，质量趋近于无穷。粒子的能量为2 mc ，在实验室中不存在这无穷大的能量。 什么叫质量亏损 它和原子能的释放有何关系 答：粒子反应中，反应前后如存在粒子总的静质量的减少0m ?，则0m ?叫质量亏损。原子能的释放指核反应中所释 放的能量，是反应前后粒子总动能的增量k E ?，它可通过质量亏损算出20k E m c ?=?。 在相对论的时空观中，以下的判断哪一个是对的 （ C ） （A ）在一个惯性系中，两个同时的事件，在另一个惯性系中一定不同时；