氦氖（He-Ne）激光器实验
实验讲义
黑龙江大学物理科学与技术学院
【实验目的】
1、 了解激光器的结构、特性、工作条件和工作原理；
2、 掌握测量激光束光斑大小和发散角的方法；
3、 理解基模激光束横向光场高斯分布的特性及激光束发散角的意义；
4、 了解扫描干涉仪原理，掌握其使用方法；
5、 学习观测激光束横模、纵模的实验方法。
【实验原理】 一、激光原理概述
1、 普通光源的发光——受激吸收和自发辐射
普通常见光源的发光（如电灯、火焰、太阳等的发光）是由于物质在收到外来能量（如光能、电能、热能等）作用时，原子中的电子就会吸收外来能量而从低能级跃迁到高能级，即原子被激发。激发的过程是一个“受激吸收”过程。处在高能级E 2的电子寿命很短（一般为10-8~10-9s ），在没有外界作用时会自发地向低能级（E 1）跃迁，跃迁时将产生光（电磁波）辐射。辐射光子能量为
h ν = E 2 –E 1 (1)
这种辐射称为自发辐射。原子的自发辐射过程完全是一种随机过程，各发光原子的发光过程各自独立，互不关联，即所辐射的光在发射方向上是无规则的射向四面八方，另外位相、偏振状态也各不相同。由于激发能级有一个宽度，所以发射光的频率也不是单一的，而有一个范围。在通常热平衡条件下，处于高能级E 2上的原子数密度N 2，远比处于低能级的原子数密度低，这是因为处于能级E 的原子数密度N 的大小随能级E 的增加而指数减小，即
()kT /E exp N -∝ (2)
这是著名的玻尔兹曼分布规律。于是在上、下两个能级上的原子数密度比为
()[]kT /E E exp N /N 1212--∝ (3)
式中k 为波尔兹曼常数，T 为绝对温度。因为E 2>E 1，所以N 2 []040012≈-∝exp N /N (4) 可见，在20oC 时，全部氢原子几乎都处于基态，要使原子发光，必须外界提供能量使原子达到激发态，所以普通广义的发光是包含了受激吸收和自发辐射两个过程。一般说来，这种光源所辐射光的能量是不强的，加上向四面八方发射，更使能量分散了。 2、 受激辐射和光的放大 由量子理论知识了解，一个能级对应电子的一个能量状态。电子能量由主量子数n (n =1,2, ……)决定。但是实际描写原子中电子运动状态，除能量外，还有轨道角动量L 和自旋角动量S ，它们都是量子化的，由相应的量子数来描述。对轨道角动量，玻尔曾给出了量子化共识L n = nh ，但这不严格，因这个式子还是在把电子运动看作轨道运动基础上得到的。严格的能量量子化以及角动量量子化都应该由量子力学理论来推导。 量子理论告诉我们，电子从高能态向低能态跃迁时只能发生在l (角动量量子数)相差±1的两个状态之间，这就是一种选择规则。如果选择规则不满足，则跃迁几率很小，甚至接近零。在原子中可能存在这样一些能级，一旦电子被激发到这种能级上时，由于不满足跃迁的选择规则，可使它在这种能级上的寿命很长，不易发生自发跃迁到低能级上。这种能级称为亚稳态能级。但是，在外加光的诱发和刺激下可以使其迅速跃迁到低能级，并放出光子。这种过程是被“激”出来的，故称受激辐射。受激辐射的概念是爱因斯坦于1917年在推导普朗克的黑体辐射公式时，第一个提出来的。他从理论上预言了原子发生受激辐射的可能性，这就是激光的基础。 受激辐射的过程大致如下：原子开始处于高能级E2，当一个外来光子所带的能量hν正好为某一对能级之差E2-E1，则这原子可以再次外来光子的诱发下从高能级E2向低能级E1跃迁。这种受激辐射的光子有显著的特点，就是原子可发出与诱发光子全同的光子，不仅频率（能量）相同，而且发射方向、偏振方向以及光波的相位都完全一样。于是，入射一个光子，就会出射两个完全相同的光子。这意味着原来光信号被放大，这种在受激过程中产生并被放大的光，就是激光。 2 1 (a) 自发辐射 E2 E1 (a)受激吸收 (a)受激辐射 图1 双能级原子中的三种跃迁 3、粒子数反转 一个诱发光子不仅能引起受激辐射，而且它也能引起受激吸收，所以只有当处在高能级的原子数目比处在低能级的还多时，受激辐射跃迁才能超过受激吸收，而占优势。由此可见，为使光源发射激光，而不是发出普通光的关键是发光原子处在高能级的数目比低能级上得多。这种情况，称为粒子数反转。但在热平衡条件下，原子几乎都处在最低能级（基态）。因此，如何从技术上实现粒子数反转则是产生激光的必要条件。 二、激光器的结构 激光器一般包括三个部分： 1、激光工作介质 激光的产生必须选择合适的工作介质，可以是气体、液体、固体或半导体。在这种介质 中可以实现粒子数反转，以制造获得激光的必要条件。显然亚稳态能级的存在，对实现粒子数反转是非常有利的。现有工作介质近千种，可产生的激光波长包括从真空紫外到远红外，非常广泛。 2、 激励源 为了使工作介质中出现粒子数反转，必须用一定的方法去激励原子体系，使处于上能级的粒子数增加。一般可以用气体放电的办法来利用具有动能的电子去激发介质原子，称为电激励；也可用脉冲光源来照射工作介质，称为光激励；还有热激励、化学激励等。各种激励方式被形象地称为泵浦或抽运。为了不断得到激光输出，必须不断地“泵浦”以维持处于上能级的粒子数比下能级多。 3、 谐振腔 有了合适的工作物质和激励源后，可实现粒子数反转，但这样产生的受激辐射强度很弱，无法实际应用。于是人们就想到了用光学谐振腔进行放大。所谓光学谐振腔，实际是在激光器两端，面对面装上两块反射率很高的反射镜。一块几乎全反射，另一块光大部分反射、少量透射出去，以使激光科透过这块镜子而射出。被反射回到工作介质的光，继续诱发新的受激辐射，光被放大。因此，光在谐振腔中来回振荡，造成连锁反应，雪崩似的获得放大，产生强烈的激光，从部分反射镜一端输出。 三、激光光斑大小和发散角 激光束的发散角和横向光斑大小是激光应用中的两个重要参数，激光束虽有方向性好的特点，但它不是理想的平行光，而具有一定大小的发散角。在激光准直和激光干涉测长仪中都需要设置扩束望远镜来减小激光束的发散度。 1、 激光束的发散角 激光器发出的激光束在空间传播如图2所示，光束截面最细处成为束腰。我们将柱坐标(z, r , φ)的原点选在束腰截面的中点，z 是光束传播方向。束腰截面半径为ω0，距束腰为z 处的光斑半径为ω(z )，则 ()2 12 2 001/z z ??? ???? ? ??? ? ? ?+ =πωλωω (5) 其中λ是激光波长。上式可改写成双曲线方程 ()12 2 02 0=?? ????-??????λπωωω/z z (6) Z 图2 激光束的发散角 定义双曲线渐近线的夹角q 为激光束的发散角，则有 ()z z 220 ωπω λ q == (7) 因此，只要测得离束腰很远的z 处的光斑大小2ω(z )，便可算出激光束发散角。 2、 激光束横向光场分布 如图2，激光束沿z 轴传播，其基模的横向光场振幅E 00随柱坐标值r 的分布为高斯分布的形式 ()()()[ ]z /r exp z E r E 2 2 0000ω -= (8) 式中E 00(z )是离束腰z 处横截面内中心轴线上的光场振幅，ω(z )是离束腰z 处横截面的光束半径，E 00(r )则是该横截面内离中心r 处的光场振幅。由于横向光场振幅分布是高斯分布，故这样的激光束称为高斯光束。当量值r = ω(z )时，则E 00(r )为E 00(z )的1/e 倍。 光束半径ω(z )定义为振幅下降到中心振幅1/e 的点离中心的距离。实际测量中，我们测得的是光束横向光强分布，光强正比于振幅的平方，即 (9) 式中I 表示所对应的光强。光束半径ω(z )也可定义为光强下降为中心光强e -2倍的点离中心点 的距离。 图3画出了激光束横向振幅分布（虚线）和光强分布（实线），并且已将E 00(z )和I 00(z )归一化。在光束半径ω(z )范围内集中了86.5%的总功率。 I 00(r )E 00(r ) 1.0 1/e 1/e 2 ω(z ) 图3 高斯光束的振幅分布和光强分布 3、 光束半径和发散角的测量 氦氖激光器结构简单、操作方便、体积不大、输出的波长为632.8nm 的红光。本实验对氦氖激光束的光束半径和发散角进行测量。实验测量装置如图4所示。所用的激光器是平凹 ()()()()[ ] ()()[ ] z /r exp z I z /r exp z E r E r I 2 2 002 2 2 002 000022ω ω -=-== 形谐振腔氦氖激光器，其腔长为L、凹面曲率半径为R，则可得到其束腰处的光斑半径为 4 1 1 / L R L ? ? ? ? ? - = π λ ω(10) 由这个ω0值，也可从q = 2λ/πω0算出激光 束的发散角q。这种激光器输出光束的束 腰位于谐振腔输出平面镜的位置，我们测 量距束腰距离z约为3~5m处的光束半径。 为了缩短测量装置的长度，采用了平面反 射镜折返光路，如图3。测量狭缝连同其 后面的硅光电池作为一个整体沿光束直径 方向作横向扫瞄，由和硅光电池连接的反 射式检流计给出激光束光强横向分布。根 据测得的激光束光强横向分布曲线，求出 光强下降到最大光强的e-2(0.13533)倍处的 光束半径ω(z)，它就是激光光斑大小的描述。图4 测量装置示意图 然后根据q = 2ω(z)/z算出光束发散角q。 测量时应使测量狭缝的宽度是光斑大小的1/10以下。 四、共焦球面扫描干涉仪工作原理 1958年法国人柯勒斯根据多光束的干涉原理，提出了一种共焦球面干涉仪。到了60年代，这种共焦系统广泛用作激光器的谐振腔。同时，由于激光科学的发展，迫切需要对激光器的输出光谱特性进行分析。全息照相和激光准直要求的是单横模激光器；激光测长和稳频技术不仅要求激光器具有单横模性质，而且还要求具有单纵模输出。于是在共焦球面干涉仪的基础上发展了一种球面扫描干涉仪。这种干涉仪以压电陶瓷作扫描元件或用气压进行扫描，其分辨率可达107以上。 共焦腔结构有很多优点。首先由于共焦腔具有高度的模简并特性，所以不需要严格的模匹配，甚至光的行迹有些离轴也无甚影响。同时对反射镜面的倾斜程度也没有过分苛刻的要求，这一点对扫描干涉仪是特别有利的。由于共焦腔衍射损失小而且在反射镜上的光斑尺寸很小，因此可以大大降低对反射面的加工要求，便于批量生产、推广使用。 共焦球面扫描干涉仪由两个曲率半径r相等、镀有高反膜层的球面镜M1、M2组成，二者之间的距离L称作腔长。压电陶瓷内外两面加上锯齿波电压后，驱动一个反射镜作周期性运动，用以改变腔长L而实现光谱扫描。由于腔长L恰等于曲率半径r，所以两反射镜焦点重合，组成共焦系统。当一束波长为λ的光近轴入射到干涉仪内时，在忽略球差情况下，光线走一闭合路径，即光线在腔内反射，往返两次之后又按原路行进。从图5可以看出，一束入射光将有1、2组透射光。若m是光线在腔内往返的次数，则1组经历了4m次反射；2组经历了4m+2次反射。设反射镜的反射率为R，Harcher给出了1、2两组的透射光强分别为 1 2 2 2 2 2011211-??? ? ? ?????? ??-+??? ??-=βsin R R R T I I (11) 12 2I R I = (12) 图5 共焦球面扫描干涉仪内部光路图 这里I 0是入射光强，T 是透射率，β是往返一次所形成的相位差，即 λπβ/L n 222= (13) n 2是腔内介质的折射率。 当πβk =(k 是任意整数)，即 λk L n =24 (14) 时透射率有极大值 ( ) 2 2 2 011R /T I /I T max -== (15) 由于腔内存在着各种各样的吸收，我们假设吸收率为A ，则有 1=++A T R (16) 在反射率R ≈1情况下，可有 2 141? ?? ? ? +≈ T A T max (17) 据式(14)可知，改变腔长L 或改变折射率n 2，就可以使不同波长的光以最大透射率透射，实现光谱扫描。可用改变腔内气体气压的方法来改变n 2，本实验中将锯齿波电压加到压电陶瓷上驱动和压电陶瓷相连的反射镜来改变腔长L ，以达到光谱扫描的目的。 五、激光器的振荡模式 激光器内能够发生稳定光振荡的形式称为模式。通常将模式分为纵模和横模两类。纵模描述了激光器输出分立频率的个数；横模描述了在垂直于激光传播方向的平面内光场的分布情况。激光的线宽和相干长度由纵模决定，而光束发散角、光斑直径和能量的横向分布则由横模决定。我们用符号“TEM mnq ”来描述激光谐振腔内电磁场的情况。TEM 代表横向电磁场，m 、n 角标表示沿垂直于传播方向某特定横模的阶数，q 表示纵模的阶数。一般q 可以很大，m 、n 都很小。 1、 激光器的纵模 当腔长L 是半个波长的整数倍时，才能在腔内形成驻波，形成稳定的振荡，故有 2/q L λ= （18） q 即为纵模的阶数，λ是光波在激活物质中的波长，故有λ = c /n 2ν，c 是光速。代入上式得 L n /qc q 22=ν (19) νq 为在腔内形成稳定振荡的频率，不同的整数q 值对应着不同的输出频率νq 。相邻两纵模（△ q =1）的频率差为 L n /c 22=?ν (20) 激光器对不同频率有不同的增益，只有当增益值大于阈值的频率才能形成振荡而产生激光。例如L =1m 的氦氖激光器，其相邻纵模频率差 △ν = c /2L =1.5 ×108 Hz ，若其增益曲线的频宽为1.5×109Hz,则可输出10个纵模。腔长L 越短，则△ν越大，输出的纵模就越少。对于增益频宽1.5×109Hz 的激光，若L 小于0.15m ，则将输出一个纵模，即输出单纵模的激光。 2、 激光器的横模 对于满足形成驻波共振条件的各个纵模来说，还可能存在着横向场分布不同的横模。同一纵模不同横模，其频率亦有差异。某一个任意的TEM mnq 模的频率νmnq 经计算得 ()?? ? ????????????????? ??-???? ??-+++=2 1212111224/mnq r L r L arccos n m q L n c πν （21） 其中r 1、r 2分别是谐振腔两反射镜的曲率半径。若横模阶数由m 增到m ′=m +△m ，n 增到n ′=n +△n ，则有 ()?? ? ????????????????? ??-???? ??-?+?++++=''2 1212111224/q n m r L r L arccos n m n m q L n c πν (22) 两式相减得不同横模之间的频率差 ()?? ? ????????????????? ??-???? ??-?+?=?2 12121112/mnq r L r L arccos n m L n c πν （23） 将横模频率差的式(23)和纵模频率差的式(20)相比，二者差一个分数因子，并且相邻横模(△m 、△n =1)之间的频率差△ν 一般总是小于相邻纵模频率差c /2n 2L 。 例如，增益频宽为1.5×109Hz 、腔长L =0.24m 的平凹（r 1=1m 、r 2=∞）谐振激光器，其纵模频率差按式（20）算得为6.25×108Hz ；对于横模TEM 00和横模TEM 01之间的频率差用△ν00、01(即△m =0-0=0、△n =1-0=1)表示，将各值代入，可得相邻横模频率差 ()3 2 128 01 00100212401124011012402103?=?? ????????????????? ??∞-??? ??-+??=?...arccos .n /πν、 Hz 。 这支激光器的增益频宽1.5×109Hz 里含有2.5个纵模。当用扫描干涉仪来分析这支激光器的模式时，若它仅存在TEM 00模，有时可看到3个尖峰，有时看到两个尖峰；当还存在TEM 01模时，可有两组或三组尖峰，有的组可能有一个峰。这些都是由于激光器腔长L 的变化所得 到的。用扫描干涉仪分析激光器模式是很方便的。 图6 共焦球面扫描干涉仪内部结构示意图 六、共焦球面干涉仪的性能指标 在共焦球面扫描干涉仪的一端用压电陶瓷环驱动反射镜，使该镜片在轴线方向作微小振动，从而使各激光模式依次通过干涉仪，由光电接收器转换为电信号，经放大将该信号接到专用示波器的Y 输入端，同时将改变腔长的锯齿波电压接到示波器的X 输入端。这时，示波器的横向座标就是干涉仪的频率变化，从而荧光屏上即显示出透过干涉仪的激光模式频谱。 图7 示波器上显示的激光模式频谱 扫描干涉仪的性能指标如下： 1、 自由光谱范围△λ 由干涉方程式（14）式4n 2L = k λ 对k 和λ求全微分得k △λ = λ△k ，则 ()L n k l k '==?=?22 4//λλλ （24） 该式所表示的△λ就是干涉仪的自由光谱范围。由ννλλ//?=?可知，用△ν频率间隔来表示光谱自由范围则有 L n c '=?24/ν (25) 自由光谱范围△ν在n 2=1时，仅由扫描干涉仪腔长L ＇决定。它表征波长在λ ~ λ +△λ范围内的光，产生的干涉圆环不相互重叠。 2、 分辨本领R 0 干涉仪的分辨本领R0定义为波长λ和在该处可分辨的最小波长间隔δλ的比值，即 （26） λ/ δλ R= 3、精细常数F 精细常数F是描述干涉仪谱线的细锐程度的，它被定义为干涉仪的自由光谱范围和分辨极限之比，即 δλ λ/ ν δν ? =（27） F? / = F也表征了在自由光谱范围内可分辨的光谱单元数目。干涉仪精细常数受反射镜面的规整度和反射率R的影响。共焦球面干涉仪的反射率R和精细常数F之间有 ()2 F- =π（28） / 1R R 【实验仪器】 He-Ne激光器、光功率指示仪、硅光电池接收器、狭缝、微动位移台； 扫描干涉仪、高速光电接收器及其电源、锯齿波发生器、示波器。 【实验内容】 一、光斑大小和发散角的测定 1.测量前准备 按图4摆好光路各部件，打开氦氖激光器电源，调整激光器输出镜，产生激光振荡，直到输出光能量最大。调整标尺及平面反射镜使激光束照亮测量狭缝，取Z值约3~5m，狭缝宽度小于光斑大小1/10，接好光功率计。 2.光强横向分布的测量 移动微动平台，使狭缝和硅光电池接收器同时扫过光束，移动的方向应与光传播方向垂直，记录光功率指示仪的读值。进行激光束的光强横向分布测量，测量20组数据，并测量Z值。 3.光斑半径ω(z)及发散角σ 的确定 以平均值做出光功率指示仪随测量位移之间的变化曲线，由曲线求出光斑ω(z)，并算出q 值，用式（10）计算发散角，将q = 2ω(z)/z的确定值和式（10）的q值进行比较。 二、共焦球面扫描干涉仪与氦氖激光束的模式分析 4.根据激光器的腔长，用式（20）计算相邻纵模频率差，再用式（23）计算1阶横模频率 间隔差。 5.以计算所得的自由光谱范围在示波器上定标（L＇=3cm），测出自由光谱范围△ν 相对应 的标尺长度，计算出二者的比值——每厘米代表的频率间隔值。由示波器上显示的纵模、横模波形测出纵模频率间隔，横模频率间隔，和理论值进行比较。 【注意事项】 1、操作过程中切忌直接迎着激光传播方向观察； 2、注意激光高压电源，以免触电和短路； 3、测量发散角时应减小振动，避免光斑在狭缝口晃动； 4、扫描干涉仪的压电陶瓷易碎，在实验过程中应轻拿轻放； 5、扫描干涉仪的通光孔，在平时不用时应用胶带封好，防止灰尘进入； 6、锯齿波发生器不允许空载，必须连接扫描干涉仪后，才能打开电源。【思考题】 1、通常使用的He-Ne激光器，其输出功率为什么也是不够稳定的？ 2、激光多模输出及其不稳定性在精密测量中有什么影响？ 【参考文献】 屠钦澧，《激光实验原理和方法》，北京理工大学出版社，1988年6月第1版 单片机原理及其接口技术实验指导书 实验1 Keil C51的使用（汇编语言） 一.实验目的： 初步掌握Keil C51（汇编语言）和ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱的操作和使用，能够输入和运行简单的程序。 二.实验设备： ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱一台、具有一个RS232串行口并安装Keil C51的计算机一台。 三.实验原理及环境： 在计算机上已安装Keil C51软件。这个软件既可以与硬件（ZY15MCU12BD型综合单片机实验箱）连接，在硬件（单片机）上运行程序；也可以不与硬件连接，仅在计算机上以虚拟仿真的方法运行程序。如果程序有对硬件的驱动，就需要与硬件连接；如果没有硬件动作，仅有软件操作，就可以使用虚拟仿真。 四：实验内容： 1.掌握软件的开发过程： 1）建立一个工程项目选择芯片确定选项。 2）加入C 源文件或汇编源文件。 3）用项目管理器生成各种应用文件。 4）检查并修改源文件中的错误。 5）编译连接通过后进行软件模拟仿真。 6）编译连接通过后进行硬件仿真。 2.按以上步骤实现在P1.0输出一个频率为1Hz的方波。 3.在2的基础上，实现同时在P1.0和P1.1上各输出一个频率同为1Hz但电平状态相反的方波。 五：程序清单： ORG 0000H AGAIN：CPL P1.0 MOV R0，#10 ;延时0.5秒 LOOP1：MOV R1，#100 LOOP2：MOV R2，#250 DJNZ R2，$ DJNZ R1，LOOP2 DJNZ R0，LOOP1 SJMP AGAIN END 六：实验步骤： 1.建立一个工程项目选择芯片确定选项 如图1-1所示：①Project→②New Project→③输入工程名test→④保存工程文件（鼠标点击保存按钮） 第12章交换机基本配置 交换机是局域网中最重要的设备，交换机是基于MAC来进行工作的。和路由器类似，交换机也有IOS，IOS的基本使用方法是一样的。本章将简单介绍交换的一些基本配置。关于VLAN和Trunk等将在后面章节介绍。 12.1 交换机简介 交换机是第2层的设备，可以隔离冲突域。交换机是基于收到的数据帧中的源MAC地址和目的MAC地址来进行工作的。交换机的作用主要有两个：一个是维护CAM（Conetxt Address Memory）表，该表是计算机的MAC地址和交换端口的映射表；另一个是根据CAM 来进行数据帧的转发。交换对帧的处理有3种：交换机收到帧后，查询CAM表，如果能查询到目的计算机所在的端口，并且目的计算机所在的端口不是交换接收帧的源端口，交换机将把帧从这一端口转发出去（Forward）；如果该计算机所在的端口和交换机接收帧的源端口是同一端口，交换机将过滤掉该帧（Filter）；如果交换机不能查询到目的计算机所在的端口，交换机将把帧从源端口以外的其他所有端口上发送出去，这称为泛洪（Flood），当交换机接收到的帧是广播帧或多播帧，交换机也会泛洪帧。 12.2 实验0：交换机基本配置 1.实验目的: 通过本实验，可以掌握交换机的基本配置这项技能。 2.实验拓扑 实验拓扑图如图12-2所示。 图12-2 实验1拓扑图 3.实验步骤 （1）步骤1：通过PC0以Console方式登录交换机Switch0. 注意配置PC0上的终端. 登录成功后, 通过PC0配置交换机Switch0的主机名 Switch>enable Switch#conf terminal 《微机接口技术》实验指导书 主编李建波 主审黄忠宇、苏显 广东机电职业技术学院 计算机与信息工程系 前言 本实验指导书适用于机电一体化专业，实验时间10学时，5次上机时间。 主要学习内容为80X86语言实验环境配置、汇编源语言格式、输出字符、循环结构、子程序调用，以及加减乘除等指令操作。 学习结束后，要求学生能够独立编写出综合加减乘除等指令，以及循环结构、子程序调用等程序控制程序。 目录 实验项目一熟悉微机实验环境 (4) 实验项目二掌握中断方式显示数字或字符 (6) 实验项目三掌握汇编语言的寻址方式 (8) 实验项目四掌握循环指令的用法 (10) 实验项目五掌握子程序的用法 (12) 实验报告一熟悉微机实验环境 1、实验目的 1、熟悉微机实验环境安装 2、熟悉微机实验环境配置 3、通过练习加法，熟悉程序格式 4、单步运行程序，通过观察窗口观察指令对寄存器中数据的影响 2、实验步骤 1）软件安装 (拷贝三个文件夹) 复制：桌面| 网上邻居\ Techer\ c盘\ wave、comp86和in8088三个文件夹拷贝：将三个文件夹到自己计算机上C:盘根目录下 在资源管理器下可以看到：C:\wave，C:\comp86，C:\in8088三个文件夹2）通过资源管理器，进入汇编环境 C:\wave\Bin\wave.exe ，双击wave.exe 3）打开文件我的电脑 \ c: \ wave \ bin \ wave.exe环境配置（如下图） 选中菜单栏中“仿真器”——“仿真器设置”选项（如下图） a、选中“语言”一栏，编译器路径中填写： C:\COMP86\（如下图） b、选中“仿真器”一栏， 选择仿真器—————G6W（如下图） 选择仿真头—————8088/8086实验（如下图） 选择CPU —————8088/8086（如下图） 使用软件模拟器：打√表示软件实验，硬件实验则无√ 4）新建文件 a、选中菜单栏\文件\新建文件，建立空白文件 b、编辑文件，输入以下代码 催化基础实验讲义 实验一纳米TiO2的制备 一、实验目的： 1.了解纳米的概念 2.了解纳米材料具有的性质 3.掌握纳米TiO2的制备 二、实验原理： 纳米材料是指材料粒径介于1- 100 nm 之间。一维纳米材料指在三维空间至少有一维处于纳米范畴，如超薄膜材料，超晶格。二维纳米材料指在三维空间至少有两维介于纳米范围，如纳米丝，纳米棒，纳米管。三维纳米材料指在三维尺度上均属于纳米范围，一般指纳米颗粒，纳米团簇。纳米材料具有以下效应：(1)表面效应(2)量子尺寸效应(3)小尺寸效应(4)宏观量子隧道效应。 纳米TiO2是一种重要的功能材料。尤其它优良的光电化学特性，可用以设计制造光催化分解制氢、太阳能电池、光催化固氮合称氨、光催化氧化降解水和大气中的有机污染物及有害气体。从而在能源、环保、建材、医疗卫生等领域有重要应用前景。TiO2合成方法很多，常见的有气相法、液相法和溶胶－凝胶法等。 钛酸四丁酯醇盐水解法原理如下： ≡Ti─OC4H9+HOH→≡Ti─OH+ C4H9OH (水解反应) ≡Ti─OC4H9+ C4H9O─Ti≡→≡Ti─O─Ti≡+ C4H9─O─C4H9(1) ≡Ti─OC4H9+HO─Ti≡→≡Ti─O─Ti≡+ C4H9OH (2) ≡Ti─OH+ HO─Ti≡→≡Ti─O─Ti≡+H2O (3) 在室温下，（1）、（2）反应进行的很慢，而（3）反应很快，因此钛酸四丁酯水解生成的有机物主要是C4H9OH，在高温焙烧时易于分解除去。产品纯度较高。 三、药品和实验仪器： 1.钛酸四丁酯 2. 无水乙醇(≥99.7%) 3. 去离子水 4. 磁力搅拌器 5. 量筒(10 ml) 2支 6. 水循环式真空泵 7. 布氏漏斗（直径8 cm） 8. 定性滤纸 9. 烧杯（250 ml；100 ml） 10. 胶头滴管 11. 玻璃棒 12. 水浴锅 实验一系统认识实验 一．实验目的 掌握TDN86/88教学实验系统的基本操作。 二．实验设备 TDN86/88教学实验系统一台。 三．实验内容及步骤 1.系统认识实验（1） （1）程序的输入与修改 从3500H内存单元开始建立0-15共16个数据。 实验步骤： a．使用串行通讯电缆将实验系统与PC机相连。 b．开启实验系统。 c．在系统软件所在目录（默认为C:\TANGDU\W8688）下运行文件WMD86.EXE进入集成操作软件环境，打开文件菜单选择新建，即可开始输入源程序。 d．输入程序后，在文件菜单中选择保存程序，注意文件名的格式，扩展文件名必须为*.ASM，例：ABC.ASM。 e．在编译菜单中选择汇编（CTRL+F2）对源程序进行汇编，若源程序没有错误生成目标文件*.OBJ，若源程序中有错误则返回错误信息，根据错误信息对源程序进行修改后再进行汇编。 f．汇编无误后，在编译菜单中选择链接（CTRL+F3）对汇编生成的*.OBJ目标文件进行链接，链接信息显示于屏幕上，如没有错误，生成相应的可执行文件*.EXE。 g．在窗口菜单中选择调试（CTRL+1）打开调试窗口，出现系统提示符“>”后选择菜单中的装入程序，选择相应的*.EXE文件，填入程序段地址与偏移量（默认段地址0000，偏移量2000，一般不用修改），确定后PC开始将程序从磁盘装入到教学实验系统内存，提示装载完毕后使用U命令进行反汇编，检查程序是否正确装入。U命令输入格式为U0000：2000。 h．当发现源程序输入错误或需要调整时，在调试窗口下可用A命令来修改，如修改2000句为MOV DI，3500的操作如下： 显示信息键入信息 > A2000↙ 0000：2000 MOV DI，3500↙ 0000：2003 ↙ > 雷诺实验 一、实验目的 1、观察液体在圆管中流动时的层流和紊流现象，区分其流动特征及转换情况，加深对层流、紊流形态的感性认识和对雷诺数的理解。 2、测定颜色水在管中不同状态下的雷诺数Re 二、实验原理 液体的两种不同流态及其条件 液体在管道中流动，当流速不同时，会呈现两种不同的流态：层流和紊流。当流速较小时，管中液体质点以平行而互不混掺的方式作直线运动，这种流动形态称为层流；随着流速的增大，液体形成的直线逐渐变得颤动、弯曲，但仍能保持线状运动；流速继续增大，液体的流动开始变得没有固定的形态，液体质点互相混掺和碰撞，向四周扩散，使全管水流着色，这种流动形态成为紊流。它们的区别在于：流动过程中液体层之间是否发生混掺现象。 圆管中恒定流动的流态转化取决于雷诺数：νVd R e = 式中，V ——断面平均流速，m 3/s d ——圆管直径 ν——液体的运动粘滞系数，m 2/s 当Re ＜Re c （下临界雷诺数）时为层流状态，Re c =2300； 当Re ＞' c Re （上临界雷诺数）时为紊流状态，Re c 在4000～12000之间。 三、实验步骤 （1）认真阅读实验目的要求，实验原理和注意事项。 (2) 熟悉仪器，核对设备编号，记录管径，水温等有关常数。 (3) 打开供水开关，使水箱充水，待水箱溢流后，关闭阀门，检查测压管液 面是否齐平，若不平则须进行排气调平（多开关几次排走气泡）。 （4）观察流动状态：将阀门微微打开，待水流稳定后，打开装有颜色水的容 器开关，使颜色水注入水流。当颜色水在试验圆管中呈现一条稳定的直线时，此时管内即为层流流态。然后逐渐开大阀门，增大流量，这时颜色水开始颤动、弯曲，并逐渐扩散，当扩散至全管，水流紊乱到看不清流线时，这便是紊流状态。 （5）将阀门开至最大，然后逐步关小阀门，使管内流量逐步减少；每改变一 次流量，均需等待2～3min ，待水流平稳后，测定每次的流量、水温和1，2两段面间的水头损失(即测压管读数之差)。为提高实验精度、便于分析整理结果，实验次数尽可能多一些，要求改变流量不少于10次。 （6） 相反，将阀门由小开至最大，使管内；流速逐渐增大，重复上述步骤（5），也做10次以上。 （7） 查数据记录表是否有缺漏、是否有某个数据明显地不合理，若有此情 况，应进行补正。 （8）实验结束，按步骤（3）校核各测压水面是否处于同一水平面上，然后 关闭电源开关，关闭电源开关，拔掉电源插头。 四、实验数据及整理 1、记录、计算有关常数 实验管径d=Φ14mm 实验温度t= ℃ 运动粘度ν 2、整理、计算表 = cm 2/s 华南农业大学材料与能源学院 现代材料科学与工程基础实验讲义 供材料科学专业本科生使用 胡航 2016-02-30 实验一 金属纳米颗粒的化学法制备 一、实验容与目的 1. 了解并掌握金属纳米颗粒的化学法制备过程并制备Au 或Ag 纳米颗粒。 2. 了解金属纳米颗粒的光学特征。 二、实验原理概述 化学制备法是制备金属纳米微粒的一种重要方法，在基础研究和实际应用中被广泛采用。贵金属纳米颗粒的化学法制备主要有溶胶凝胶法、电镀法、氧化还原法等。其中氧化还原法又包括热分解和辐照分解等。贵金属纳米颗粒具有广泛的应用，如生物医学领域的杀菌，物理化学领域的催化等。本实验以金胶为例介绍交替法制备贵金属纳米颗粒，并以硝酸银在烷基胺中的热分解为例介绍表面活性剂中氧化还原法制备贵金属纳米颗粒。 1. 胶体金属（Au 、Ag ）的成核与生长 总的来说，化学法制备金属纳米粒子都是让还原剂提供电子给溶液中带正电荷的金属离子形成金属原子。如，对于制备胶体金，如果采用柠檬酸三钠作为还原剂，其反应过程如下： 2H O -42223222222Δ HAuCl + HOC(CH )(CO )Au +Cl +CO +HCO H+CO(CH )(CO )+......??→粒子 2. 硝酸银热分解法制备银纳米粒子 热分解法制备金属纳米颗粒原理简单，实验过程易操作。对制备数纳米到数十纳米尺寸围的纳米颗粒有较大优势。硝酸银在烷基胺中加热搅拌可形成澄清透明溶液。温度上升到150~200 °C 时，溶液颜色由浅色到深色快速变化，生成的银纳米颗粒被烷基胺包裹，稳定在溶液中。通过对样品洗涤、离心沉淀，可获得烷基胺包裹的银纳米粒子。 三、实验方法与步骤 （一）实验仪器与材料 硝酸银，柠檬酸三钠，油胺或十八胺，十八烯（ODE ），无水乙醇，配有温度调控和磁力搅拌的油浴加热器，三颈瓶，抽气头，滤膜，温度计套管，10 mL 量筒，分析天平，玻璃滴管，离心管，离心机，电热干燥箱 （二）实验方法与操作步骤 实验一熟悉汇编语言环境及建立汇编的过程 一、实验目的 １．熟悉汇编语言环境。 ２．掌握汇编语言的上机过程。 ３．了解汇编语言程序的编程格式。 二、实验要求 通过一个小程序的编写达到以上的实验目的。 三、实验原理 １．汇编语言程序的上机过程 用汇编语言编写的程序称为源程序，源程序也不能由机器直接执行，而必须翻译成机器代码组成的目标程序，这个翻译过程称为汇编。在微型机中，当前绝大多数情况下，汇编过程是通过软件自动完成的，用来把汇编语言编写的程序自动翻译成目标的软件叫汇编程序，汇编过程如下： 四、实验步骤 1、打开编辑环境 2、输入程序 CODE SEGMENT ASSUME CS：CODE START： MOV AL，01H MOV BL，40H ADD AL，BL MOV DL，AL MOV AH，02H INT 21H MOV AH，4CH INT 21H CODE ENDS END START 3、保存源程序，以.ASM为扩展名。C:\MASM\1.ASM 4、建立汇编过程 （1）用宏汇编程序汇编源程序C:\MASM>MASM 1.ASM 汇编程序有3个输出文件【.obj】文件，【.LST】文件，【.CRF】文件，.OBJ文件是我们所需 要的文件。汇编程序还有另外一个重要功能：可以给出源程序中的错误信息。 （2）用连接程序将OBJ文件转换为可执行的EXE文件C:\MASM>LINK 1.OBJ 5、执行程序：C:\MASM>1.EXE 实验二两个多位十进制数相加的实验 一、实验目的： １.学习数据传送和算术运算指令的用法。 ２.熟悉在PC机上建立汇编链接调试和运行汇编语言程序的过程。 二、实验内容： 将两个多位十进制数相加。要求加数和被加数均以ASCII码形式各自顺序存放在以DATA1和DATA2为首的5个内存单元中（低位在前），结果送回DATA1处。 三、程序框图 四、实验原理 １．ADC 带进位相加指令的功能和指令格式 ２．AAA 、DAA、 AAS、 DAS指令的功能和指令格式 ３．伪指令SEGMENT 、ENDS、 ASSUME、MACRO、ENDM的使用 ４．子程序的定义（PROC NEAR/FAR ENDP），以及子程序调用和返回指令：CALL、RET的使用 雷诺实验实验报告姓名：史亮 班级：9131011403 学号：913101140327 第4章 雷诺实验 4.1 实验目的 1) 观察层流、紊流的流态及流体由层流变紊流、紊流变层流时的水利特征。 2) 测定临界雷诺数，掌握园管流态判别准则。 3) 学习应用量纲分析法进行实验研究的方法，了解其实用意义。 4.2 实验装置 雷诺实验装置见图4.1。 图4.1 雷诺实验装置图 说明：本实验装置由供水水箱及恒压水箱、实验管道、有色水及水管、实验台、流量调节阀等组成，有色水经有色水管注入实验管道中心，随管道中流动的水一起流动，观察有色水线形态判别流态。专用有色水可自行消色。 4.3 实验原理 流体流动存在层流和紊流两种不同的流态，二者的阻力性质不相同。当流量调节阀旋到一定位置后，实验管道内的水流以流速v 流动，观察有色水形态，如果有色水形态是稳定直线，则圆管内流态是层流，如果有色水完全散开，则圆管内流态是紊流。而定量判别流体的流态可依据雷诺数的大小来判定。经典雷诺实验得到的下临界值为2320，工程实际中可依据雷诺数是否小于2000来判定流动是否处于层流状态。圆管流动雷诺数： e R KQ d Q vd vd ==== ν πνμρ4 （4.1） 式中：ρ──流体密度，kg/cm 3； v ──流体在管道中的平均流速，cm/s ； d ──管道内径，cm ； μ──动力粘度，Pa ?s ； ν──运动粘度，ρ μ ν= ，cm 2/s ； Q ──流量，cm 3/s ； K ──常数，ν πd K 4 = ，s/cm 3。 4.4 实验方法与步骤 1) 记录及计算有关常数。 管径 d = 1.37 cm, 水温 t = 14.8 ℃ 水的运动粘度 ν=2 000221.00337.0101775 .0t t ++= 0.01147 cm 2/s 常数 ν πd K 4 = = 81.03 s/cm 3 2) 观察两种流态。 滚动有色水塑料管上止水夹滚轮，使有色水流出，同时，打开水箱开关，使水箱充满水至溢流，待实验管道充满水后，反复开启流量调节阀，使管道内气泡排净后开始观察两种流态。关小流量调节阀，直到有色水成一直线 （接近直线时应微调后等待几分钟），此时，管内水流的流态是层流，之后逐渐开大调节阀，通过有色水线形态的变化观察层流转变到紊流的水力特征，当有色水完全散开时，管内水流的流态是紊流。再逐渐关小流量调节阀，观察由紊流转变为层流的水力特征。 3) 测定下临界雷诺数。 I 、 将调节阀打开，使管中水流呈紊流（有色水完全散开），之后关小调节阀，使流量减小。当有色水线摆动或略弯曲时应微调流量调节阀，且微调后应等待稳定几分钟，观察有色线是否为直线，当流量调节到使有色水在全管中刚好呈现出一条稳定的直线时，即为下临界状态；停止调节流量，用体积法或重量法测定此时的流量，测记水温，并计算下临界雷诺数。将数据填入表4.1中。 II 、 测完一组数据后重复上述步骤测定另外2组数据。测定下一组数据前一定要确保开始状态为紊流流态，且调节流量时只能逐步关小而不能回调。测定临界雷诺数必须在刚好呈现出一条稳定直线时测定。为了观察到临界状态，调节流量时幅度要小，每调节阀门一次，均须等待稳定时间几分钟。 4) 测定上临界雷诺数。 当流态是层流时，逐渐开启阀门，使管中水流由层流过度到紊流，当有色水线刚好完全散开时即为上临界状态。停止调节流量，用体积法或重量法测定此时的流量，测记水温，并计算上临界雷诺数。测定上临界雷诺数1-2次。 ★操作要领与注意事项：①、测定下临界雷诺数时，务必先增大流量，确保流态处于紊流状态。之后逐渐减小阀门开度，当有色线摆动时，应停止调节阀门开度，等待1分钟后，观察有色线形态，之后继续微调再等待1分钟，直到有色线刚好为直线时，才是紊流变到层流的下临界状态。注意等待时间要足够，微调幅度要小，否则，测不到临界值。②、只能单一方向调节阀门，不能回调，错过临界点必须重做。③、实验时，不要触碰实验台，以免流动受到外界扰动影响。 4.5 实验成果与分析 记录及计算数据至下表中： 实验次数 有色 水线 形态 体积法测流量 雷诺数R e 阀门开度 备注 水体积V （cm 3 ） 时间T （s ） 流量Q （cm 3 /s ） 1 稳定 900 45.26 19.89 1612 1547测下临界值测定下 数字电子技术实验 简要讲义 适用专业：电气专业 编写人：于云华、何进 中国石油大学胜利学院机械与控制工程学院 2015.3 目录 实验一：基本仪器熟悉使用和基本逻辑门电路功能测试 (3) 实验二：小规模组合逻辑电路设计 (4) 实验三：中规模组合逻辑电路设计 (5) 实验四：触发器的功能测试及其应用 (7) 实验五：计数器的功能测试及其应用 (8) 实验六：计数、译码与显示综合电路的设计 (9) 实验一：基本仪器熟悉使用和常用门电路逻辑功能测试 (建议实验学时：2学时) 一、实验目的： 1、熟悉实验仪器与设备，学会识别常用数字集成芯片的引脚分配； 2、掌握门电路的逻辑功能测试方法； 3、掌握简单组合逻辑电路的设计。 二、实验内容： 1、测试常用数字集成逻辑芯片的逻辑功能：74LS00，74LS02，74LS04，74LS08，74LS20，74LS32，74LS86等（预习时查出每个芯片的逻辑功能、内部结构以及管脚分配）。 2、采用两输入端与非门74LS00实现以下逻辑功能： ① F=ABC ② F=ABC③ F=A+B ④ F=A B+A B 三、实验步骤：（学生根据自己实验情况简要总结步骤和内容）主要包括： 1、实验电路设计原理图；如：实现F=A+B的电路原理图： 2、实验真值表； 3、实验测试结果记录。如： 输入输出 A B F3 00灭 四、实验总结： （学生根据自己实验情况，简要总结实验中遇到的问题及其解决办法）注：本实验室提供的数字集成芯片有： 74LS00, 74LS02,74LS04,74LS08,74LS20,74LS32,74LS74，74LS90,74LS112， 74LS138，74LS153, 74LS161 实验二：小规模组合逻辑电路设计 (建议实验学时：3学时) 一、实验目的： 1、学习使用基本门电路设计、实现小规模组合逻辑电路。 2、学会测试、调试小规模组合逻辑电路的输入、输出逻辑关系。 二、实验内容： 1、用最少的门电路设计三输入变量的奇偶校验电路：当三个输入端有奇数个1时，输出为高，否则为低。（预习时画出电路原理图，注明所用芯片型号） 2、用最少的门电路实现1位二进制全加器电路。（预习时画出电路原理图，注明所用芯片型号） 3、用门电路实现“判断输入者与受血者的血型符合规定的电路”，测试其功能。要求如下：人类由四种基本血型：A、B、AB、O 型。输血者与受血者的血型必须符合下述原则： O型血可以输给任意血型的人，但O型血的人只能接受O型血； AB型血只能输给AB型血的人，但AB血型的人能够接受所有血型的血； A 型血能给A型与AB型血的人；但A型血的人能够接受A型与O型血； B型血能给B型与AB型血的人，而B型血的人能够接受B型与O型血。 试设计一个检验输血者与受血者血型是否符合上述规定的逻辑电路，如果符合规定电路，输出高电平（提示：电路只需要四个输入端，它们组成一组二进制数码，每组数码代表一对输血与受血的血型对）。 约定“00”代表“O”型 “01”代表“A”型 “10”代表“B”型 “11”代表“AB”型（预习时画出电路原理图，注明所用芯片型号） 三、实验步骤：（学生根据自己实验情况简要总结步骤和内容），与实验一说明类似。 氦氖激光器实验 袁庆勇 081273018 信息工程 一、实验仪器 氦氖激光器、光功率指示仪、硅光电池接收器、狭缝、微动位移台、扫描干涉仪、高速光电接收器及其电源、锯齿波发生器、示波器、氦氖激光器及其电源。 氦氖激光器技术参数： 谐振腔曲率半径 1m ∞ 中心波长 632.8nm 共焦球面扫描干涉仪技术参数： 腔长20mm 凹面反射镜曲率半径20mm 凹面反射镜反射率99% 精细常数>100 自由光谱范围4GHz 二、实验目的 Ⅰ、氦氖激光束光斑大小和发散角 1、掌握测量激光束光斑大小和发散角的方法。 2、深入理解基模激光束横向光场高斯分布的特性及激光束发散角的意义。 Ⅱ、共焦球面扫描干涉仪与氦氖激光束的模式分析 1、了解扫描干涉仪原理，掌握其使用方法。 2、学习观测激光束横模、纵模的实验方法。 三、实验原理 激光束的发散角和横向光斑大小是激光应用中的两个重要参数，激光束虽有方向性好的特点，但它不是理想的平行光，而具有一定大小的发散角。在激光准直和激光干涉测长仪中都需要设置扩束望远镜来减小激光束的发散度。 1、激光束的发散角θ θ为激光束的发散角，()()0=2/2/z z θλπωω=,z 很大 只要我们测得离束腰很远的z 处的光斑大小2 w(z)，便可算出激光束发散角。 2、激光束横向光场分布 将光束半径w(z)定义为振幅下降到中心振幅1/e 的点离中心的距离，光束半径w(z)也可定义为光强下将为中心光强e -2倍的点离中心点的距离。 3、光束半径和发散角的测量 束腰处的光斑半径为 由这个值，也可从算出激光束的发散角θ 4、纵模频率差△ν=c/2n 2L ，L 为激光器腔长 5、不同横模之间的频率差 6、自由光谱范围△λ： 7、精细常数F ：()F=1-R 实验要求 1、带预习报告上机 根据实验要求，作好充分预习，设计实验硬件原理及接线图（必须标出相关的管脚号，以备硬件连线及测试），画出程序流程图，写出源程序清单，规划好调试步骤，上机时带预习报告。注意：无预习报告者不得做实验。 2、认真实验，经教师检查后，方可离开 注意掌握软、硬件调试方法，提高分析问题、解决问题的能力。对所编写的程序必须十分清楚，作到知其然，亦知其所以然，硬件电路原理清楚，熟练应用常规的仪器（如万用表、示波器等）检查测试硬件电路。指导教师还会根据实验要求，提出问题。3、按时提交实验报告 实验结束后，在预习报告的基础上，完成实验报告，并于下次实验时交给指导教师。 实验报告格式 实验* ***** ***** ***** 一、实验目的 二、实验内容 三、硬件原理及接线图 四、程序流程图 五、程序清单 六、实验步骤 七、实验结果及现象分析 八、收获及建议 测13实验安排： 地点：综合实验楼0701 实验周次星期小节 一 6 五1,2 二8 五1,2 三10 五1,2 四12 五1,2 五14 五1,2 实验一汇编语言程序的调试 一、实验目的 1、掌握8086汇编程序的编辑、编译、连接及运行过程。 2、掌握使用HQFC软件调试程序的方法。 二、实验内容：编制程序并调试 1、上机调试P45 项目1程序。 要求：1）写出调试步骤 2）记下代码段数据。 3）记下数据段数据 4）用单步调试法调试，记下每句程序目的操作数执行结果。观察每句程序 执行过程中CS、 IP、 FLAGS寄存器的变化。 2、上机调试P54 项目2程序，用单步调试法指出每句程序的调试结果。 要求：1）记下代码段数据。 2）记下数据段数据 3）记下程序执行前附加段数据、程序执行后附加段数据。 3）用单步调试法调试，记下lop句之前每句程序目的操作数执行结果。 观察其它句程序的执行结果，观察每句程序执行过程中CS、 IP、 FLAGS寄存器的 变化。 三、调试步骤 1、编辑源程序，形成****.ASM文件（可用HQFC软件或XP系统下的记事本编辑源程序） (注：在E：盘上建立一个你自己的文件夹，保存你自己的文件) 2、编译，形成****.OBJ文件（可用HQFC软件的编译功能） 3、链接，形成****.EXE文件（可用HQFC软件的构建功能） 4、运行（或调试）（可用HQFC软件的重构运行功能或开始调试） 四、调试步骤参考 1、编译（编译） 在当前运行环境下，选择菜单栏中的“ASM文件编译”菜单，选择编译选项则程序对当前ASM源文件进行编译，编译调试窗口中输出汇编的结果，若程序汇编有错，则详细报告错误信息。双击输出错误，集成开发环境会自动将错误所在行代码显示。 2、构建（汇编+链接） 在当前运行环境下，选择菜单栏中的“ASM文件编译”菜单，选择汇编+链接选项则程序对当前ASM源文件进行汇编与链接，编译调试窗口中输出汇编与链接的结果，若程序汇编或链接有错，则详细报告错误信息。双击输出错误，集成开发环境会自动将错误所在行代码显示。 3、重构运行（汇编+链接+执行） 在当前运行环境下，选择菜单栏中的“ASM文件编译”菜单，选择汇编+链接+执行选项则程序对当前ASM源文件执行，程序自动运行。 雷诺实验 一、实验目的 1. 观察层流和紊流的流态及其转换特征。 2. 通过临界雷诺数，掌握圆管流态判别准则。 3. 掌握误差分析在实验数据处理中的应用。 二、实验原理 1、实际流体的流动会呈现出两种不同的型态：层流和紊流，它们的区别在于：流动过程中流体层之间是否发生混掺现象。在紊流流动中存在随机变化的脉动量，而在层流流动中则没有，如图1所示。 2、圆管中恒定流动的流态转化取决于雷诺数。雷诺根据大量实验资料，将影响流体流动状态的因素归纳成一个无因次数，称为雷诺数Re ，作为判别流体流动状态的准则 4Re Q D πυ = 式中 Q ——流体断面平均流量 , L s D ——圆管直径 , mm υ——流体的运动粘度 , 2m 在本实验中，流体是水。水的运动粘度与温度的关系可用泊肃叶和斯托克斯提出的经验公式计算 36((0.58510(T 12)0.03361)(T 12) 1.2350)10υ--=??--?-+? 式中 υ——水在t C ?时的运动粘度，2m s ； T ——水的温度，C ?。 3、判别流体流动状态的关键因素是临界速度。临界速度随流体的粘度、密度以及流道的尺寸不同而改变。流体从层流到紊流的过渡时的速度称为上临界流速，从紊流到层流的过渡时的速度为下临界流速。 4、圆管中定常流动的流态发生转化时对应的雷诺数称为临界雷诺数，对应 于上、下临界速度的雷诺数，称为上临界雷诺数和下临界雷诺数。上临界雷诺数表示超过此雷诺数的流动必为紊流，它很不确定，跨越一个较大的取值范围。而且极不稳定，只要稍有干扰，流态即发生变化。上临界雷诺数常随实验环境、流动的起始状态不同有所不同。因此，上临界雷诺数在工程技术中没有实用意义。有实际意义的是下临界雷诺数，它表示低于此雷诺数的流动必为层流，有确定的取值。通常均以它作为判别流动状态的准则，即 Re < 2320 时，层流 Re > 2320 时，紊流 该值是圆形光滑管或近于光滑管的数值，工程实际中一般取Re = 2000。 5、实际流体的流动之所以会呈现出两种不同的型态是扰动因素与粘性稳定作用之间对比和抗衡的结果。针对圆管中定常流动的情况，容易理解：减小 D ，减小 ，加大v 三种途径都是有利于流动稳定的。综合起来看，小雷诺数流动趋于稳定，而大雷诺数流动稳定性差，容易发生紊流现象。 6、由于两种流态的流场结构和动力特性存在很大的区别，对它们加以判别并分别讨论是十分必要的。圆管中恒定流动的流态为层流时，沿程水头损失与平均流速成正比，而紊流时则与平均流速的1.75～2.0次方成正比，如图2所示。 7 图1 图2 三种流态曲线 有机化学基础实验 （一）烃 1.甲烷的氯代（性质） 实验：取一个100mL的大量筒（或集气瓶），用排水的方法先后收集20mLCH4和80mLCl2，放在光亮的地方（注意：不要放在阳光直射的地方，以免引起爆炸），等待片刻，观察发生的现象。 现象：大约3min后，可观察到混合气体颜色变浅，气体体积缩小，量筒壁上出现油状液体，量筒内饱和食盐水液面上升。 解释：生成卤代烃 2.石油的分馏（分离提纯） （1）两种或多种沸点相差较大且互溶的液体混合 物，要进行分离时，常用蒸馏或分馏的分离方法。 （2）分馏（蒸馏）实验所需的主要仪器：铁架台(铁圈、 铁夹)、石棉网、蒸馏烧瓶、带温度计的单孔橡皮 塞、冷凝管、牛角管、锥形瓶。 （3）蒸馏烧瓶中加入碎瓷片的作用是：防止爆沸 （4）温度计的位置：温度计的水银球应处于支管口（以 测量蒸汽温度） （5）冷凝管：蒸气在冷凝管内管中的流动方向与冷水在外管中的流动方向下口进，上口出 （6）用明火加热，注意安全 3.乙烯的性质实验 现象：乙烯使KMnO4酸性溶液褪色（氧化反应）（检验） 乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色（加成反应）（检验、除杂） 乙烯的实验室制法： （1）反应原料：乙醇、浓硫酸 （2）反应原理：CH3CH2OH CH2＝CH2↑+ H2O 副反应：2CH3CH2OH CH3CH2OCH2CH3 + H2O C2H5OH + 6H2SO4（浓）6SO2↑+ 2CO2↑+ 9H2O （3）浓硫酸：催化剂和脱水剂（混合时即将浓硫酸沿容器内壁慢慢倒入已盛在容器内的无水酒精中，并用玻璃棒不断搅拌） （4）碎瓷片，以防液体受热时爆沸;石棉网加热，以防烧瓶炸裂。 （5）实验中要通过加热使无水酒精和浓硫酸混合物的温度迅速上升到并稳定于170℃左右。（不能用水浴） （6）温度计要选用量程在200℃～300℃之间的为宜。温度计的水银球要置于反应物的中央位置，因为需要测量的是反应物的温度。 （7）实验结束时，要先将导气管从水中取出，再熄灭酒精灯，反之，会导致水被倒吸。【记】倒着想，要想不被倒吸就要把水中的导管先拿出来 （8）乙烯的收集方法能不能用排空气法不能 （9）点燃乙烯前要_验纯_。 （10）在制取乙烯的反应中，浓硫酸不但是催化剂、吸水剂，也是氧化剂，在反应过程中易将乙醇氧化，最后生成CO2、C等(因此试管中液体变黑)，而硫酸本身被还原成SO2。故乙烯中混有_SO2、CO2。 He-Ne 激光器模式分析 一、实验目的 1、了解激光器模式的形成及特点，加深对其物理概念的理解； 2、通过测试分析，掌握模式分析的基本方法； 3、了解实验使用的共焦球面扫描干涉仪的工作原理及性能，学会正确使用。 二、实验原理 1.激光模式的一般分析 稳定腔的输出频率特性： L C V mnq η2=[)1(1+++n m q π]cos -1[(1—1 R L )(1—2R L )]1/2 （1） 其中：L —谐振腔长度； R 1、R 2—两球面反射镜的曲率半径； q —纵横序数； m 、n —横模序数； η—腔内介质的折射率。 （1）式看出，对于同一纵模序数，不同横模之间的频差为： )(12'':n m L C n m mn ??πηυ?+=cos -1[（1－1R L ）(1－2 R L )]1/2 （其中Δm=m －m ′；Δn=n －n ′） （2） 对于相同的横模，不同纵模间的频差为q L C q q ?ηυ?2':= （Δq=q －q ′） 相邻两纵模的频差为 F 2C ηυ=?q （3） 由（2）、（3）式看出，稳定球面腔有如图2—1的频谱。 （2）式除以（3）式得 cos )(1'':n m n m mn q ??πν??+=-1[(1－1R L )(1－2 R L )]1/2 （4） 设：q n m mn υ?υ??' ':= ； S=π 1cos -1[(1－)]1)(21R L R L -1/2 Δ表示不同的两横模（比如υ00与υ10） 之间的频差与相邻两纵模之间的频差之比，于是（4）式可简写作： S )(?=?+?n m （5） 2. 共焦球面扫描干涉仪的工作原理 （1）共焦球面扫描干涉仪由两块镀有高反射率的凹面镜构成，如图2-2所示，反 实验一雷诺实验 一、实验目的 1、观察流体流动时各种流动型态； 2、观察层流状态下管路中流体速度分布状态； 3、测定流动型态与雷诺数Re之间的关系及临界雷诺数值。 二、实验原理概述 流体在流动过程中有两种截然不同的流动状态，即层流和湍流。它取决于流体流动时雷诺数Re值的大小。 雷诺数：Re＝duρ/μ 式中：d－管子内径，m u－流体流速，m/s ρ－流体密度，kg/m3 μ－流体粘度，kg/(m·s) 实验证明，流体在直管内流动时，当Re≤2000时属层流；Re≤4000时属湍流；当Re在两者之间时，可能为层流，也可能为湍流。 流体于某一温度下在某一管径的圆管内流动时，Re值只与流速有关。本实验中，水在一定管径的水平或垂直管内流动，若改变流速，即可观察到流体的流动型态及其变化情况，并可确定层流与湍流的临界雷诺数值。 三、装置和流程 本实验装置和流程图如右图。 水由高位槽1，流径管2，阀5，流量 计6，然后排入地沟。示踪物（墨水）由墨水 瓶3经阀4、管2至地沟。 其中，1为水槽 2为玻璃管 3为墨水瓶 4、5为阀 6为转子流量计 四、操作步骤 1、打开水管阀门 2、慢慢打开调节阀5，使水徐徐流过玻璃管 3、打开墨水阀 4、微调阀5，使墨水成一条稳定的直线，并记录流量计的读数。 5、逐渐加大水量，观察玻璃管内水流状态，并记录墨水线开始波动以及墨水 与清水全部混合时的流量计读数。 6、再将水量由大变小，重复以上观察，并记录各转折点处的流量计读数。 7、先关闭阀4、5，使玻璃管内的水停止流动。再开墨水阀，让墨水流出1～ 2cm距离再关闭阀4。 8、慢慢打开阀5，使管内流体作层流流动，可观察到此时的速度分布曲线呈 抛物线状态。 五、实验数据记录和处理 表1 雷诺实验数据记录 基本实验技能（讲义） 一、知识点睛 1.实验仪器及操作 识记常见仪器的名称及用途，并掌握基本实验操作。 2.实验误差分析 （1）托盘天平 左盘质量=右盘质量+游码质量（左物右码） ①不使用游码时，若药品与砝码位置放反，则称量的 药品质量= ； ②使用游码时，若药品与砝码位置放反，则称量的 药品质量= 。 （2）量筒 量筒放平，视线与量筒内液体保持水平。 ①仰视，读数比实际量取的液体体积； ②俯视，读数比实际量取的液体体积。 3.对人体吸入的空气和呼出的气体的探究 （1）实验目的 比较人体吸入的空气和呼出的气体中二氧化碳、氧气、 水蒸气含量的不同。 （2）实验操作、现象及结论 ①取两个空集气瓶，用玻璃片盖好瓶口，正放在桌面上。 另取两个集气瓶，用排水法收集两瓶呼出的气体， 取出后正放在桌面上。 ②将燃着的木条分别插入空气和呼出气体的样品中。 现象：盛有空气的集气瓶中，盛有 呼出气体的集气瓶中。 结论：呼出气体中氧气含量比吸入空气中的。 ③分别向空气和呼出气体的样品中滴入相同滴数的澄 清石灰水。 现象：盛有空气的集气瓶中，盛有 呼出气体的集气瓶中。 结论：呼出气体中二氧化碳含量比吸入空气中的。 ④取两块干燥的玻璃片，对其中一块哈气。 现象：放在空气中的玻璃片，哈气 的玻璃片。 结论：呼出气体中水蒸气含量比吸入空气中的。 4.对蜡烛及其燃烧的探究 （1）实验目的 对蜡烛在点燃前、燃烧时和熄灭后的三个阶段进行细 致的观察，学会完整地观察物质的变化过程及其现象。 （2）实验操作、现象及结论 点燃前： ①观察蜡烛的颜色、状态、形状、硬度并嗅其气味。 现象：色固体，质地，有气味。 ②用小刀切下一小块石蜡，放入水中。 现象：石蜡漂浮在水面上，溶于水。 结论：石蜡是一种密度比水，不溶于水的固体。 燃烧时： ③点燃蜡烛，观察燃烧时的变化及火焰。 现象：发出黄白色火焰、放热、冒黑烟、熔化成液 态后又凝固，火焰分为三层，最亮， 最暗。 结论：石蜡熔点较，燃烧时形成炭黑，火焰分 为。 ④取一根火柴，迅速平放在火焰中，1 s 后取出。 现象：处于火焰最外层的两端先变黑，第二层次之， 最里层变黑最慢。 结论：温度最高，温度最低。 ⑤分别取一个干燥烧杯和一个用澄清石灰水润湿内壁 的烧杯，先后罩在火焰上方。 现象：干燥烧杯内壁有产生，另一个烧杯内壁 澄清石灰水。 结论：蜡烛燃烧生成了和。 熄灭后： ⑥熄灭蜡烛，用火柴点燃刚熄灭时的白烟。 现象：有产生，点燃白烟，蜡烛重新燃烧。 结论：白烟是石蜡的固体小颗粒，具有可燃性。 半导体激光器实验报告 课程：_____光电子实验_____ 学号： 姓名： 专业：信息工程 南京大学工程管理学院 半导体激光器 一．实验目的 （1）通过实验熟悉半导体激光器的光学特性 （2）掌握半导体激光器耦合、准直等光路的调节 （3）根据半导体激光器的光学特性考察其在光电技术方面的应用 二．实验原理 1.半导体激光器的基本结构 半导体激光器大多数用的是GaAs或Gal-xAlxAs材料。P-n结通常在n 型衬底上生长p型层而形成，在p区和n区都要制作欧姆接触，使激励 电流能够通过，电流使结区附近的有源区产生粒子数反转。 2.半导体激光器的阈值条件 当半导体激光器加正向偏置并导通时，器件不会立刻出现激光震荡，小电流时发射光大都来自自发辐射，随着激励电流的增大，结区大量粒 子数反转，发射更多的光子，当电流超过阈值时，会出现从非受激发射 到受激发射的突变。这是由于激光作用过程的本身具有较高量子效率的 缘故，激光的阈值对应于：由受激发射所增加的激光模光子数（每秒） 正好等于平面散射，吸收激光器的发射所损耗的光子数（每秒）。 3.横模和偏振态 半导体激光器的共振腔具有介质波导的结构，所以在共振腔中传播光以模的形式存在。每个模都由固有的传播常数和横向电场分布，这些 模就构成了激光器中的横模。横模经端面射出后形成辐射场，辐射场的 角分布沿平行于结面方向和垂直于结面方向分别成为侧横场和正横场。 共振腔横向尺寸越小，辐射场发射角越大，由于共振腔平行于结面方向 的宽度大于垂直于结面方向的厚度，所以侧横场小于正横场的发散角。 激光器的GaAs晶面对TE模的反射率大于对TM模的反射率，因而TE模需要的阈值增益低，TE模首先产生受激发射，反过来又抑制了TM 模，另一方面形成半导体激光器共振腔的波导层一般都很薄，这一层越 微机接口技术实验系统T P- H实验指导书 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII 《微型计算机技术》实验指导书 （教师用） 惠州学院计算机科学系 2008年12 月 目录 一、概述................................................................................... 2 二、安装................................................................................... 2 三、实验箱结构：（见上页）.. (4) 1、I/O地址译码电路 (4) 2、总线插孔 (5) 3、时钟电路 (5) 4、逻辑电平开关电路 (5) 5、LED显示电路 (5) 6、七段数码管显示电路 (6) 7、单脉冲电路 (6) 8、逻辑笔 (6) 9、继电器及驱动电路 (6) 10、复位电路 (7) 11、接口集成电路 (7) 12、跳线开关（JP） (7) 13、＋5V电源插针 (7) 14、通用集成电路插座 (7) 15、数字电路实验区 (7) 16、接线端子 (7) 17、50线总线插座信号安排 (8) 18、直流电源开关（K1）和存储器地址选择开关（K2） (8) 19、使用外加直流电源注意事项：......................................................... 8四、接口实验部分：. (8) 实验一I/O地址译码.................................................................. 9实验二简单并行接 口 (11) 实验三可编程定时器／计数器........................................................ 13 实验四、可编程并行接口 （一） (16) 实验五七段数码管.................................................................. 18 实验六继电器控 制 (21) 实验七竞赛抢答器.................................................................. 24 实验八交通灯控制实 验 (27) 实验九中断........................................................................ 29 实验十可编程并行接口 （二） (32) 实验十一数/模转换器............................................................... 35 实验十二模/数转换 器 (38) 实验十三数字录音机................................................................ 42 实验十四串行通 讯 (45) 实验十五ＤＭＡ传送................................................................ 48 实验十六集成电路测 试 (52) 实验十七电子琴.................................................................... 55 实验十八8250串行通讯实 验 (58) 实验十九步进电机控制实验.......................................................... 61 实验二十小直流电机转速控制实验. (65) 实验二十一键盘显示控制器实验...................................................... 68 实验二十二存储器读写实验. (82)单片机原理及其接口技术实验报告
第八章实验讲义-- 交换机基本配置端口安全与STP
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