北航基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)考試最新版

1、北京航空航天大學(xué)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)考試資料2012年最新修訂版材料科學(xué)與工程學(xué)院&化學(xué)與環(huán)境學(xué)院共同制作2012年1001大班最新修訂版材料科學(xué)與工程學(xué)院&化學(xué)與環(huán)境學(xué)院共同制作2012年1001大班最新修訂 卷首語(yǔ)本次修訂是在1系、27系共同制作的物理實(shí)驗(yàn)第二版的基礎(chǔ)上，根據(jù)1001大班同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)進(jìn)行編排修訂。本次修訂對(duì)插圖進(jìn)行了重新繪制與修改，對(duì)其中的錯(cuò)誤進(jìn)行改正，對(duì)語(yǔ)意不清的地方進(jìn)行完善，重點(diǎn)難點(diǎn)之處進(jìn)行重新編寫(xiě)。物理實(shí)驗(yàn)考試還是比較難的，但是充分預(yù)習(xí)之后，就顯得非常簡(jiǎn)單。作為閉卷考試，只有在之前弄清原理，記熟步驟，考試時(shí)才能游刃有余?？荚嚂r(shí)會(huì)提供實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，沒(méi)有實(shí)驗(yàn)步驟。

2、書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)，一定要聽(tīng)清楚監(jiān)考老師的要求，要做到既不失分，也不浪費(fèi)時(shí)間。對(duì)于平時(shí)數(shù)據(jù)處理不熟練的同學(xué)，考試之前一定要學(xué)會(huì)練熟科學(xué)計(jì)算器的使用方法。考試前10分鐘會(huì)公布考試需單，抽到相對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)的同學(xué)，不要過(guò)于輕敵，不幸中槍的同學(xué)也不要自亂陣腳。大家都應(yīng)該保持頭腦清醒，可以抓緊時(shí)間再看一遍實(shí)驗(yàn)步驟，也可以在腦海中過(guò)一遍?？荚嚂r(shí)，遇見(jiàn)簡(jiǎn)單的迅速拿下，遇到困難不要自暴自棄，實(shí)在不行可以進(jìn)行求助，最壞的情況下舉手問(wèn)老師，但是千萬(wàn)不要直接走人。只要有所預(yù)習(xí)，只要不作弊，通過(guò)這門(mén)考試問(wèn)題不大。但是想拿高分的同學(xué)還是要乂快乂好的完成。物理實(shí)驗(yàn)的成績(jī)?cè)趺从?jì)算，恐怕老師們也不清楚。做得快、獨(dú)立完成，考試得分

3、相對(duì)較高一些，但是考試上90與期末優(yōu)秀似乎沒(méi)有絕對(duì)的關(guān)系?？傊?，考試時(shí)不要一味求快求多，一定要保證質(zhì)量，再求速度。最后感謝1系、27系的學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)材料，并感謝王艷潔學(xué)姐提供的電子版原稿，感謝材料學(xué)院2010級(jí)全體同學(xué)的大力支持，祝愿大家在物理實(shí)驗(yàn)考試中獲得好成績(jī)。本次修訂由1001大班李圳同學(xué)負(fù)責(zé)完成電學(xué)部分，張萌思同學(xué)完成光學(xué)部分。由于我們水平有限，歡迎大家提出建議，批評(píng)指正，以供下次修訂之用。材料科學(xué)與工程學(xué)院&化學(xué)與環(huán)境學(xué)院共同制作2012年1001大班最新修訂 第三版前言本資料最初由360107班康建新學(xué)長(zhǎng)、洪延學(xué)長(zhǎng)以及李嫻學(xué)姐于2009年夏整理。之后由370107班宋誠(chéng)同學(xué)

4、提供360107班電子版原稿，370102班王艷潔、李胖和單亦姣三位學(xué)姐補(bǔ)編，補(bǔ)充了D02、G02、G03三個(gè)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)其余實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題進(jìn)行了改正。D01：康建新；D02：王艷潔；D03：洪延；D04：李嫻；G01：洪延；G02：李悴、王艷潔；G03：?jiǎn)我噫?、王艷潔；G04：康建新（由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較之前有調(diào)整與更新，故2012年由10級(jí)材料科學(xué)與工程學(xué)院100113班李圳修訂電學(xué)部分，100114班張萌思修訂光學(xué)部分，更新了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并對(duì)以前版本中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了修改。在此感謝370102班王艷潔學(xué)姐提供上一版電子版原稿。）由于水平有限，難免會(huì)有錯(cuò)誤。有錯(cuò)之處，還望大家諒解。本資料只供大家復(fù)習(xí)參考

5、，物理實(shí)驗(yàn)為閉卷考試，不允許攜帶任何資料，所以希望大家能把原理弄清，步驟記熟，這樣才能在考場(chǎng)上操作自如。實(shí)驗(yàn)報(bào)告分值最重的是數(shù)據(jù)處理部分，希望大家能夠掌握好數(shù)據(jù)處理的方法。最后，再次感謝一系材料科學(xué)與工程學(xué)院和二十七系化學(xué)與環(huán)境學(xué)院的同學(xué)的大力支持，并祝愿大家在物理實(shí)驗(yàn)考試中取得理想的成績(jī)！材料科學(xué)與工程學(xué)院&化學(xué)與環(huán)境學(xué)院共同制作2012年1001大班最新修訂電學(xué)部分如果說(shuō)你電學(xué)抽到了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明你是幸運(yùn)的，因?yàn)檫@是比較簡(jiǎn)單的電學(xué)實(shí)驗(yàn)了，原理高中都學(xué)過(guò)，就是操作比較繁瑣。但是原理很簡(jiǎn)單，做完的速度相當(dāng)快，力口油！該實(shí)驗(yàn)有四個(gè)部分：給你一個(gè)500Q,200PA的表頭，完成毫安表的改裝，伏特表

6、的改裝，歐姆表的改裝和三用表的設(shè)計(jì)，最后一個(gè)為選作，10分，建議必做。進(jìn)去之后會(huì)先讓你畫(huà)出前三個(gè)實(shí)驗(yàn)的電路圖，并計(jì)算出各個(gè)電學(xué)原件的初值，等老師檢查無(wú)誤后，再連接電路，每改裝完一個(gè)要讓老師檢查，然后拆掉作下一個(gè)。一、任務(wù)要求1、用一個(gè)內(nèi)阻500Q,量程200UA的表頭，配以給定的其它器件或儀器，組成一個(gè)單量程的三用表（10mA量程的電流表，5V量程的電壓表和中值電阻R中=1200的歐姆表）。2、實(shí)驗(yàn)前給出相應(yīng)的電路圖以及各元件或儀器的設(shè)計(jì)值，校準(zhǔn)電路的原理圖和設(shè)計(jì)參數(shù)。3、實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)應(yīng)按滿(mǎn)偏電流（10mA電流表），滿(mǎn)偏電壓（5V電壓表），以及歐姆表的滿(mǎn)偏（0Q）和半偏電阻（120Q）的設(shè)計(jì)要求來(lái)

7、調(diào)整參數(shù)。4、自帶坐標(biāo)紙和計(jì)算器！毫安表改裝（改裝為10mA的）Rs的作用是分流Rg10-200X10-3電流表選15mA量程的E取4.5V為保護(hù)電路，Rn選400Q左右R位于最左端，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)伏特表改裝（改裝成5V的）/材料科學(xué)與工程學(xué)院&化學(xué)與環(huán)境學(xué)院共同制作2012年1001大班最新修訂 RH的作用是分壓Rh莎E一500。=24500Q電壓表選7.5V量程的，E取6VRgR位于最左端，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)RI13歐姆表的改裝（改裝成120a的）E取1.5V通過(guò)Rg的電流為1穴兔120QRq+500所以Ro=8.13QR=120Q-500Qx8.13Q500Q+8.13Q=1120Rx為120Q標(biāo)準(zhǔn)電阻

8、開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。（這里R選用提供的滑動(dòng)變阻器,用帶有刻度的大的那個(gè)，量程為200Q）三、實(shí)驗(yàn)步驟材料科學(xué)與工程學(xué)院&化學(xué)與環(huán)境學(xué)院共同制作2012年1001大班最新修訂 毫安表的改裝及校準(zhǔn)按圖連接電路，Rs,Rn為電阻箱連通電路，將R調(diào)至中段，調(diào)節(jié)Rn,使電流變示數(shù)為10mA略微調(diào)節(jié)Rs,使表頭滿(mǎn)偏（此時(shí)電流表指針可能有微小改變，反復(fù)調(diào)節(jié)Rn和Rs,直到同時(shí)滿(mǎn)足2,3）,記錄Rs的值調(diào)節(jié)R,測(cè)出11組I標(biāo)和IX,記錄數(shù)據(jù)，同時(shí)記錄每格代表的電流Idiv（可以直接取0,1mA,2mA10mA）112111標(biāo)/mA010IX/mA010A|=lx-1標(biāo)/mA00伏特表的改裝及校準(zhǔn)按圖連接電路，R,RH為

9、電阻箱連通電路，調(diào)節(jié)R使電壓表示數(shù)為5V。略微調(diào)RH節(jié)，使表頭滿(mǎn)偏（此時(shí)電壓表指針可能有微小改變，反復(fù)調(diào)節(jié)R和RH,直到同時(shí)滿(mǎn)足2,3）,記錄RH的值調(diào)節(jié)R,測(cè)出組U標(biāo)和UX,記錄數(shù)據(jù)，同時(shí)記錄每格代表的電壓Udiv（可以直接取0,0.5VJV5V）11211U標(biāo)/V05UX/V05AU=Ux-U/V00歐姆表的改裝及校準(zhǔn)按圖連接電路，Ro,RX為電阻箱，R是一個(gè)有刻度的滑動(dòng)變阻器，根據(jù)刻度，找到112Q,聯(lián)入電路，這時(shí)電源是一個(gè)方形的穩(wěn)壓電源，你要把旋鈕調(diào)到i.5v/斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)Ro使表頭半偏閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)R,使表頭滿(mǎn)偏（這時(shí)再斷開(kāi)，可能不再半偏，反復(fù)調(diào)節(jié)Ro和R,直到同時(shí)滿(mǎn)足2,3）,記

10、錄Ro的值材料上會(huì)給你13個(gè)阻值讓你驗(yàn)證，記錄每個(gè)阻值便過(guò)多少格將電源電壓調(diào)成1.4V,重新調(diào)節(jié)R0,任取一個(gè)阻值進(jìn)行測(cè)試。11211R/QRX/div數(shù)據(jù)處理在坐標(biāo)紙上，以標(biāo)準(zhǔn)電流或者電壓為橫坐標(biāo)，差值為縱坐標(biāo)作折線圖，兩個(gè),這樣就完了。1/7厶材料科學(xué)與工程學(xué)院&化學(xué)與環(huán)境學(xué)院共同制作2012年1001大班最新修訂 五.選作實(shí)驗(yàn)滑動(dòng)（?。㎡RH/電阻箱材料科學(xué)與工程學(xué)院&化學(xué)與環(huán)境學(xué)院共同制作2012年1001大班最新修訂 R1R2會(huì)給你一個(gè)三刀三擲開(kāi)關(guān)，就是一個(gè)盒子，上面有12個(gè)接線柱，黑色的接刀，白色的接柱。它的具體內(nèi)部構(gòu)造和雙刀雙擲一樣。三刀三擲開(kāi)關(guān)上有一個(gè)旋鈕，三個(gè)檔，1是第一排白

11、色接線柱在內(nèi)部分別和三個(gè)相連（最上面），2是第二排（中間），3是第三排（最下面），這樣，接線柱之間的部分連入電路就可以組成回路了。第三排就是歐姆表，直接把上面那一步拆下來(lái)的拿過(guò)來(lái)就可以了。第一排是毫安表，Rs用的是200Q的滑動(dòng)變阻器，用組裝的歐姆表把它調(diào)到校正的Rs值。第二排是伏特表，RH是電阻箱，阻值就是第二步的RH的值。老師過(guò)來(lái)看的時(shí)候會(huì)拿過(guò)來(lái)一個(gè)黑盒子，上面三個(gè)接線柱，會(huì)讓你測(cè)量一次電壓，一次電流，一次電阻，你只要連上接線柱，旋轉(zhuǎn)一下旋鈕就可以了注：選做實(shí)驗(yàn)一定要做，選做實(shí)驗(yàn)時(shí)占有一定的操作分與報(bào)告分的，所以選做實(shí)驗(yàn)一定要盡量完成，完不成的話在保證實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫(xiě)完的前提下，選做能做多少算多

12、少。D02伏安法的應(yīng)用（Boltzmann常數(shù)的測(cè)定）作為電學(xué)實(shí)驗(yàn)中最簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，如果你抽到了D02,我必須恭喜你。不過(guò),各個(gè)接線的位置還是要牢牢記住的。計(jì)算不繁瑣，操作不復(fù)雜，也許當(dāng)你收拾儀器的時(shí)候，你會(huì)意味深長(zhǎng)的說(shuō)，“竟然比我還快”。一、任務(wù)與要求1、用伏安法測(cè)PN結(jié)正向電流電壓關(guān)系，并由此測(cè)定波爾茲曼（Boltzmann）常數(shù)。f2、實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前，必須在報(bào)告紙上給出：線路圖（包括元件的極性，管腳及大小量級(jí)）。測(cè)量方案和操作步驟的簡(jiǎn)要說(shuō)明。3、數(shù)據(jù)處理時(shí)請(qǐng)帶計(jì)算器。二、實(shí)驗(yàn)原理（略）三、儀器設(shè)備（略）四、操作步驟：1、根據(jù)圖a電路圖連線，圖中Rf為100Q金屬膜電阻，R為電位器，大小可調(diào)。2

13、、初始時(shí)將R的初值調(diào)到最大，測(cè)量m、n兩結(jié)點(diǎn)間的電壓，記為氏；再測(cè)量b、e間的電壓，記為U,此為一組數(shù)據(jù)。3、調(diào)節(jié)R的大小，重復(fù)2的步驟，記錄第二組數(shù)據(jù)，記錄十組。4、實(shí)驗(yàn)后整理儀器。E二2V圖a實(shí)驗(yàn)電路（這個(gè)圖要記住，特別是a、b、c、d、e與A、B、C、D）五、提示及注意事項(xiàng)：1、波爾茲曼常數(shù)k的理論值為1.38X1023J/Ko2、因當(dāng)Uad(5)在(0.45V,0.62V)范圍內(nèi)變化時(shí)，實(shí)驗(yàn)的線性較好，故應(yīng)調(diào)節(jié)R使Uad(Ui)在0.5V0.6V間變化，如取0.51V,0.52V,0.53V0.59V,0.60V。3、運(yùn)算放大器正相輸入端接地，但下方接一12V,不要接反。4、在測(cè)量m、

14、n點(diǎn)電壓時(shí)，因m點(diǎn)與I點(diǎn)虛短路，故U)n=Umn,可測(cè)U(n代替Un(U2),簡(jiǎn)化測(cè)量步驟。5、實(shí)驗(yàn)時(shí)不用實(shí)驗(yàn)盒上的三極管，而采用獨(dú)立的硅三極管(裝置類(lèi)似于上學(xué)期實(shí)驗(yàn)測(cè)冰的熔解熱的那個(gè)裝置)，因在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中溫度升高，冰會(huì)融化，使電壓表讀數(shù)不穩(wěn)，故應(yīng)在裝置中多加冰。6、運(yùn)算放大器排線不會(huì)像圖示那么簡(jiǎn)潔，會(huì)把接口ABCD都放在一條線上，所以要搞清接口(A接一12V,B接+12V,C接“一”，D接“+”)。7、Uad的變化范圍在2V以?xún)?nèi)，故選2V量程，Uin(U2)的變化范圍在020V之間，但開(kāi)始在02V變化，故先用2V量程，再用20V量程。8、老師檢查時(shí)會(huì)檢查你記錄數(shù)據(jù)中的一組或幾組是否與儀器上顯

15、示的相符，如將電壓Ik調(diào)到0.57V,看一下6是否與你記的數(shù)一致。9、請(qǐng)等到示數(shù)穩(wěn)定后再讀數(shù)。六、數(shù)據(jù)處理eu同乘以RfeuI=I()eWIRf=U2=I0RfeIT/、eu(其中e=1.6X1019C,T=273.15K)=ln(I0Rf)+設(shè)y=lnU2,x=Ui，則a=ln(I0Rf),b二占K1用計(jì)算器算出b,r,則心縣,Ua(b)=bJ匸晁廠二Ub(b)般可以忽略不算，但是有的老師可能要求計(jì)算(計(jì)算方法見(jiàn)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課本）oU(b)=Uf(b)+U$(b).u（b）_u（k）.U（k）=結(jié)果表述為：kU（k）D03補(bǔ)償法的應(yīng)用作為電學(xué)實(shí)驗(yàn)的究極Boss,這個(gè)實(shí)驗(yàn)一定要好好準(zhǔn)備，好好祝

16、愿自己不要抽到。但是就算抽到也不要心慌，一定要?dú)舛ㄉ耖e的利用好開(kāi)考前的幾分鐘，好好鞏固一下。選作就是必做的一個(gè)范本，必作會(huì)做選作一定超級(jí)簡(jiǎn)單。所以考試時(shí)一定要抓緊時(shí)間，爭(zhēng)取做完必作，乃至做完選作。一、實(shí)驗(yàn)原理略二、任務(wù)1、把UA表改裝成多量程的（23檔）的電流表，以適應(yīng)不同光電流（短路）的測(cè)量，電流表需經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)。2、利用電流補(bǔ)償原理測(cè)量不同照度下光電流輸出的短路電流。3、驗(yàn)證點(diǎn)光源發(fā)光在垂直面上產(chǎn)生的照度符合平方反比率。要求：實(shí)驗(yàn)前畫(huà)出實(shí)驗(yàn)的電路圖，給出測(cè)量方案和操作步驟的簡(jiǎn)要說(shuō)明（300字內(nèi)）,進(jìn)行測(cè)量的可行性、安全性和準(zhǔn)確度分析，包括儀器的參數(shù)和元件的量級(jí)設(shè)計(jì)。（這個(gè)實(shí)驗(yàn)老師并沒(méi)有要求進(jìn)行

17、可行性、安全性、準(zhǔn)確的的分析，其他的都要，一定熟練掌握要求寫(xiě)的東西，寫(xiě)完了才能做實(shí)驗(yàn)）三、實(shí)驗(yàn)步驟1/粗測(cè)光電池電流范圍我個(gè)人認(rèn)為，所謂粗測(cè)，就是按照正常的電路先行接好，體現(xiàn)粗測(cè)的地方就是電流表。利用微安表的內(nèi)阻值，并聯(lián)電阻，從而組成并不準(zhǔn)確的電流表。通過(guò)改變并聯(lián)電阻值，從而改變電流表的量程，這樣就得到光電池的電流范圍了。微安表改裝安培表a）要求為改裝出粗測(cè)量程以?xún)?nèi)的3到4個(gè)量程的安培表，請(qǐng)自行按照自己所測(cè)量程進(jìn)行設(shè)計(jì)。b）微安表的內(nèi)阻一般會(huì)給出，設(shè)為Rs（3.3kQ）,滿(mǎn)偏電流為lmax=50uA,根據(jù)改裝電流表的計(jì)算方法（R=,其中l(wèi)x為所取量程）算出&W-1對(duì)應(yīng)量程的4個(gè)理論值,設(shè)為Rn

18、/R12/R13,R14o校正安培表a）按圖組裝好校正電路。b）調(diào)整好R1zR2/R3的電阻，&為之前的理論值，R2=E2/lx,R3珂（EE2）/lxR表。其中E2為伏特表示數(shù)，一般很標(biāo)準(zhǔn),R表為所校正電流表的總阻值，需要計(jì)算。參考公式：I*R丄max%R壽=；二表lxRi*RgRi+RgC）接通電源，一開(kāi)始只調(diào)整R3,使得大電阻R的開(kāi)關(guān)接通時(shí)，G表上指針不偏轉(zhuǎn)。Ad）調(diào)整Ro,使得G表滿(mǎn)偏，記下此時(shí)的R阻值心。e）重復(fù)之前步驟校正另外三個(gè)量程的的安培表，記錄對(duì)應(yīng)的Ri阻值12/13川14。此步注意的問(wèn)題：之前老師可能要求在紙上給出RnRRs的理論值計(jì)算過(guò)程，并且要求寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要過(guò)程。所以之

19、前要做好準(zhǔn)備，E1為4.5V,E2為3V,但也要要仔細(xì)讀書(shū)理解算法和原理。注意指針偏轉(zhuǎn)的方向可以幫助判斷阻值的偏大偏小。若無(wú)法達(dá)到要求，則檢查電路連接和其它阻值的調(diào)整是否到位。小技巧：計(jì)算RpRRs以后，調(diào)節(jié)R3,目標(biāo)是按下s而表頭不動(dòng)，完成材料科學(xué)與工程學(xué)院&化學(xué)與環(huán)境學(xué)院共同制作2012年1001大班最新修訂后調(diào)節(jié)&，使表頭滿(mǎn)偏，記下數(shù)值。D.另外，考試時(shí)各電阻標(biāo)號(hào)可能有所變動(dòng)，望注意。補(bǔ)償法判定光電池電流與光強(qiáng)的關(guān)系a）按圖連接好電路。Ex的選擇一般是1.5V,但注意聽(tīng)老師要求。b）最好從近到遠(yuǎn)，每隔一段距離測(cè)量，電流表量程由大到?。≧1使用校正阻值）。10-70cm最好,太遠(yuǎn)由于光弱會(huì)

20、受到實(shí)驗(yàn)室光影響從而線性關(guān)系不明顯?？梢栽谥嚯x稍微多側(cè)一些。c）讀出光電池到光源距離R后，調(diào)整Rx的大小，使得當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)電流表指針保持不動(dòng)，記錄此時(shí)的量程和偏轉(zhuǎn)格數(shù)。（注意，此時(shí)調(diào)節(jié)要注意觀察偏轉(zhuǎn)的方向）d）改變R,重復(fù)步驟c,一共測(cè)大約10組數(shù)據(jù)，注意量程切換。（讀數(shù)小于扌量程時(shí)，切換量程）R(cm)1/R2A表量程偏轉(zhuǎn)格數(shù)電流值（mA）注意的問(wèn)題A.R的選取是光電池到光源的距離，選擇其底座左或右邊緣對(duì)應(yīng)的刻度值材料科學(xué)與工程學(xué)院&化學(xué)與環(huán)境學(xué)院共同制作2012年1001大班最新修訂 皆可，但注意統(tǒng)一。B.測(cè)量盡量大于10組，可以舍去由于距離遠(yuǎn)而線性關(guān)系差的數(shù)值。數(shù)據(jù)計(jì)算a）用一元線性

21、回歸計(jì)算電流值I與1/於的線性關(guān)系，重點(diǎn)在于，其越接近于1（不大于），說(shuō)明測(cè)量結(jié)果越好。（若r大于1,則可能是有效數(shù)字的位數(shù)太多或太少）b）若要求用回歸方法計(jì)算出R與實(shí)際光源中心的差值，則要在報(bào)告上給出回歸方法，這里給出一個(gè)計(jì)算方法，不是標(biāo)準(zhǔn)答案，僅提供一種思路。c）注意：擬合時(shí)要考慮R+X中的X。求R值與實(shí)際距離的偏差解：設(shè)測(cè)量值R與實(shí)際值偏差為X則有Iocl/（R+X）2所以可推出（R+X）ocl/設(shè)（R+X）xk=l/jr從而有Rk+Xk=l/JT因?yàn)槔碚撋蟢和x為常數(shù)，所以Xk也應(yīng)為常數(shù)，則我們得到了一個(gè)線性式子，可以進(jìn)行一元線性回歸。設(shè)Xk為a,k為b,R為回歸中的x,1/JT為y,

22、進(jìn)行回歸，最后X=a/boX應(yīng)該為厘米數(shù)量級(jí)。X注意可正可負(fù)。此步注意的問(wèn)題了注意熟練使用一元線性回歸重點(diǎn)在于的計(jì)算，注意盡量求得較好的線性關(guān)系。選做實(shí)驗(yàn)給光電池串聯(lián)一個(gè)電阻（可能是800Q與2000Q選一個(gè)）（加在圖1和2間），然后繪出電流與距離的關(guān)系圖，要使用坐標(biāo)紙，若前面很順利，此步應(yīng)該很簡(jiǎn)單，所以前面注意抓緊時(shí)間，祝好運(yùn)。（依照前面的方法調(diào)）材料科學(xué)與工程學(xué)院&化學(xué)與環(huán)境學(xué)院共同制作2012年1001大班最新修訂 D04非平衡電橋的應(yīng)用（自組熱敏電阻溫度計(jì)）做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該會(huì)很熱，而且估計(jì)你還不會(huì)讓老師開(kāi)空調(diào)。但是能做這個(gè)試驗(yàn)還是很幸運(yùn)的。實(shí)驗(yàn)難度不大，但是原理不是很簡(jiǎn)單，一定要弄清楚

23、。一、實(shí)驗(yàn)原理（略）二、任務(wù)：1、設(shè)計(jì)一個(gè)用熱敏電阻（電阻隨溫度升高而下降）作傳感元件，用非平衡電橋作指示（電橋不平衡時(shí)橋路上的電流時(shí)溫度的函數(shù)）的溫度計(jì)2、先利用平衡電橋原理，測(cè)定不同溫度下，熱敏電阻的阻值隨溫度變化的實(shí)驗(yàn)曲線。3、由上述實(shí)驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行曲線擬合，獲得熱敏電阻值隨溫度（0-100C）的變化曲線R（t）o4、利用R（t）對(duì)熱敏電阻溫度計(jì)定標(biāo)。三、實(shí)驗(yàn)步驟1、測(cè)R1與R2的比值E=I2Va、將實(shí)驗(yàn)儀器按上述電路圖連接（此步不連接F）,Rp滑動(dòng)觸頭打在最左端；（此步屯成后老師檢委，注意E正負(fù)極和董程選擇12V丿b、將Rp滑動(dòng)觸頭打在變阻器中部，調(diào)節(jié)R3，R“使G零偏，記下R3，R4讀數(shù)，

24、則Ri/R2=R3/R4,從而求得R1/R2的值，留作待用。2、測(cè)熱敏電阻阻值a、將R3換成熱敏電阻Rx，連接上E，（注意量程選擇40VJ,Rx還要和數(shù)字三用表連接（圖中未園出，選標(biāo)示為Q的電釀棲線孔，量程選2kQ）；b、將兩個(gè)電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)則熱敏電阻開(kāi)始加熱，調(diào)節(jié)R4使&的指針稍微偏過(guò)0讀數(shù)，隨著電阻溫度升高，讀數(shù)增大，當(dāng)指針剛好指零時(shí)讀三用表讀數(shù)，同時(shí)記錄陽(yáng)、R衣值，此兩讀數(shù)為一組數(shù)據(jù)；c、之后重復(fù)上述讀數(shù)方法:調(diào)節(jié)R4,使指針稍微偏過(guò)0讀數(shù)，當(dāng)指針指0時(shí)讀三用表上讀數(shù)并記錄R4值。讀810組數(shù)；注意：開(kāi)始時(shí)升溫較快，后來(lái)越來(lái)越慢，因此阻值設(shè)置應(yīng)該由稀疏到緊密。（因老師一般要求第一組實(shí)撿數(shù)據(jù)

25、為室溫，最后一組要超過(guò)90C,則第一組教需在熱敎電釀開(kāi)始加熱后盡快讀取，也可丸讀克第一組數(shù)后再加熱電吭；而最后一組.教可丸根據(jù)贄料所給附表查出90C對(duì)應(yīng)旳.值，使最后一組三用表讀數(shù)趨過(guò)此數(shù)值即可丿參考表格R/Qt/CR/QR數(shù)據(jù)處理（因之后的步驟中要用到比處數(shù)據(jù)處理值，則先介紹）a、根據(jù)Rx/RRx/R.,由R】數(shù)值求出凡阻值；再根據(jù)資料上所給公式及附表，由三用表各讀數(shù)求出相應(yīng)溫度值，此即為熱敏電阻溫度值t；b、做Rx-t曲線b根據(jù)公式Rx=aebT,則lnR：二lna+b/T（沁此處溫度單伐為K,上而所求為。C,應(yīng)根據(jù)T=t+2735轉(zhuǎn)化兒令y=lnR：,x=l/T,則A二Ina,B二b,用

26、一元線性回歸方法計(jì)算出A,B,則可求出公式RX=aeb/t的表達(dá)式。（可直棲在計(jì)算賽上輸入1/T和InRx，直棲算出A,B；實(shí)臉圭提供計(jì)算賽及其使用說(shuō)朗，但為節(jié)約肘間最好勺帶能計(jì)算一元線性回歸的計(jì)算賽，并在實(shí)撿前學(xué)會(huì)使用丿3、溫度計(jì)定標(biāo)a、根據(jù)前一步驟求得公式，計(jì)算出Rx(0C),Rx(10C)Rx(100C)的值;(Rx(0C)與Rx(100C)的值一定算出，但中間間隔可根據(jù)老師要求的俎數(shù)調(diào)節(jié),如可為Rx(0C)、Rx(15C)Rx(100T)b、將電源E撤掉，熱敏電阻&換回電阻箱根據(jù)所算的R、：(0C),由RfRx(0C)/(&/&),求出乩的值，將電阻箱&調(diào)為此值；c、調(diào)節(jié)使2Rx(10

27、0C)；調(diào)節(jié)Rp，使?jié)M偏；d、調(diào)節(jié)&,分別使2%(90C),Rv(80C)Rv(0C),讀出相應(yīng)的顯示的格數(shù)；(讀數(shù)屯，此處老師會(huì)檢查R3=Rx00C丿肘，是否滿(mǎn)偏及R3=Rx(0TJ對(duì)，是否零徧，但主要檢查15者，所以前面調(diào)節(jié)時(shí)一定要使?jié)M偏；而表格中r3=rx(ioorj那欄格數(shù)一是寫(xiě)滿(mǎn)偏格教，Rs=Rxcorj那欄不管是否零偏，一定寫(xiě)o,其余按真實(shí)讀數(shù)寫(xiě)，并在所列表格中寫(xiě)出與格數(shù)對(duì)應(yīng)的電流值)e、根據(jù)各I值作出I-T(或者I-t,只是溫度單位不同)曲線。參考表格R/QR：(OC)Rv(100C)格數(shù)/div0(滿(mǎn)偏格數(shù))I/A0(滿(mǎn)偏電流)附：1、進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后會(huì)發(fā)資料(即為上面多次提及濟(jì)料

28、丿，資料上有電阻與溫度轉(zhuǎn)化公式及附表，計(jì)算時(shí)應(yīng)看清公式中各位置代表的量，不要帶錯(cuò)數(shù)據(jù)。2、不同老師對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告有不同要求，此實(shí)驗(yàn)一般要求報(bào)告中有實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟等所有項(xiàng)目，但只需有此項(xiàng)就行，所以每項(xiàng)簡(jiǎn)述兒句話就行，但還是應(yīng)認(rèn)真聽(tīng)老師要求后再寫(xiě)。3、在老師第一次檢查時(shí)(即測(cè)乩與R：的比值時(shí))，有些老師是根據(jù)此步所做快慢打操作分，所以應(yīng)盡量做快點(diǎn)，且最好在自己先檢查一遍正負(fù)極和量程等無(wú)誤后再叫老師，以免有錯(cuò)反而扣分。4、在測(cè)熱敏電阻阻值用一元線性回歸處理數(shù)據(jù)時(shí)，有些老師會(huì)要求畫(huà)出所設(shè)x,y的坐標(biāo)圖以驗(yàn)證一元線性回歸，因此雖然計(jì)算機(jī)可直接輸入1/T和InRx的值，但仍然要算出每個(gè)對(duì)應(yīng)值畫(huà)圖

29、，所以實(shí)驗(yàn)前可先向老師問(wèn)清楚，以免漏做或多做實(shí)驗(yàn)要求。5、老師要求實(shí)驗(yàn)完成后收拾實(shí)驗(yàn)儀器，則需將電源E所調(diào)的12V調(diào)回0,若未調(diào)回0,有些老師在學(xué)生離開(kāi)后檢查時(shí)會(huì)扣5分，以免不必要的失分，此步一定不能忘。光學(xué)部分G01分光儀的應(yīng)用（棱鏡光譜儀）這一實(shí)驗(yàn)在原理和操作上都是光學(xué)實(shí)驗(yàn)中最簡(jiǎn)單的，只要做之前看懂第一學(xué)期的410節(jié)分光儀的調(diào)整及其應(yīng)用與第二學(xué)期的513節(jié)氫原子光譜和里德伯常數(shù)的測(cè)量，就一定沒(méi)問(wèn)題的。-、任務(wù)與要求/iA丁一正確調(diào)整好分光儀及三棱鏡。觀察汞燈三棱鏡色散后的譜線。測(cè)量不同譜線的最小偏向角，計(jì)算三棱鏡玻璃對(duì)不同波長(zhǎng)X的折射率，并用一元線性回歸法驗(yàn)證科希公式。通過(guò)測(cè)量未知光源對(duì)應(yīng)

30、的折射率，求出待測(cè)光源的光譜（波長(zhǎng)）。數(shù)據(jù)處理時(shí)請(qǐng)自帶計(jì)算器。二、實(shí)驗(yàn)提不。分光儀的調(diào)整一、分光計(jì)的結(jié)構(gòu)利用分光計(jì)測(cè)量光線的偏折角，實(shí)際上是確定光線的傳播方向.只有平行光才具有確定的方向，調(diào)焦于無(wú)窮遠(yuǎn)的望遠(yuǎn)鏡可以判定平行光的傳播方向.因此，分光計(jì)由平行光管、望遠(yuǎn)鏡、載物臺(tái)、角度刻度盤(pán)和三腳底座五個(gè)主要部分構(gòu)成圖2是它的全貌.1-狹縫裝置；2狹縫裝置鎖緊螺釘；3平行光管部件；4制動(dòng)架（二）；5載物臺(tái)；6-載物臺(tái)條平螺釘：7-載物臺(tái)鎖緊螺釘；8-望遠(yuǎn)鏡部件；9-目鏡鎖緊螺釘：10-阿貝式自準(zhǔn)值目鏡：11-目鏡視度調(diào)節(jié)手輪：12遠(yuǎn)鏡光軸高低調(diào)節(jié)螺釘；13-望遠(yuǎn)鏡光軸水平調(diào)節(jié)鎖釘；14-支臂；15-塑

31、遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺釘：16-刻度盤(pán)與望遠(yuǎn)鏡連結(jié)螺釘（實(shí)際在圖上位置的背面）；17-底座；18望遠(yuǎn)鏡止動(dòng)螺釘；19-平行光管準(zhǔn)直鏡；20壓片：21-度盤(pán)；22-游標(biāo)盤(pán)；23-立柱；24-游標(biāo)盤(pán)微調(diào)螺釘；25-游標(biāo)盤(pán)止動(dòng)螺釘；26-平行光管光軸水平調(diào)節(jié)螺釘：27-平行光管高低調(diào)節(jié)螺釘；28-狹縫寬度調(diào)節(jié)手輪.二、具體調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)使分光計(jì)達(dá)到下述狀態(tài)：1.使平行光管發(fā)出平行光，塑遠(yuǎn)鏡接受平行光（即聚焦無(wú)窮遠(yuǎn)）；2.平行光管和塑遠(yuǎn)鏡的光軸（望遠(yuǎn)鏡光軸此處是指分劃板中心十字交點(diǎn)與物鏡光心的連線）與分光計(jì)的轉(zhuǎn)軸垂直.1、目測(cè)粗調(diào)：調(diào)節(jié)前應(yīng)先進(jìn)行粗調(diào)，即用眼睛估測(cè)，把望遠(yuǎn)鏡光軸（調(diào)節(jié)12）、平行光管光軸（調(diào)節(jié)27）和載

32、物臺(tái)（三個(gè)底部螺絲半緊半松切載物臺(tái)為盡量水平?。┟姹M量調(diào)成水平，且人致垂直于分光計(jì)中心軸，然后再對(duì)各部分細(xì)調(diào).2、用自準(zhǔn)法調(diào)整望遠(yuǎn)鏡聚焦于無(wú)窮遠(yuǎn)處點(diǎn)亮小燈，調(diào)節(jié)目鏡與叉絲間的距離（慢轉(zhuǎn)目鏡鏡頭11）,看清叉絲.將一平面反射鏡垂直放在載物臺(tái)上，并且使平面鏡的鏡面與載物臺(tái)下三個(gè)調(diào)平螺絲厶和爲(wèi)中的任意兩個(gè)（如厶）的連線垂直（通過(guò)調(diào)節(jié)這兩個(gè)螺絲可以改變平面鏡對(duì)望遠(yuǎn)鏡的傾度）.緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)（大多可通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)22游標(biāo)盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)），實(shí)驗(yàn)者從鏡頭側(cè)面觀察，人概使得從望遠(yuǎn)鏡射出的光能被鏡面反射回望遠(yuǎn)鏡中.從塑遠(yuǎn)鏡中觀察，并緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)（轉(zhuǎn)動(dòng)22不要轉(zhuǎn)5），找到從平面鏡中反射回來(lái)的綠色十字后,調(diào)節(jié)叉幺纟與物鏡間距

33、（須松開(kāi)上方小螺絲9）,使從目鏡中能看清叉絲的反射像,且削除視差.此時(shí),小十字（即分劃板）已處于物鏡焦平面上.即望遠(yuǎn)鏡已聚焦于無(wú)窮遠(yuǎn)，用目鏡鎖緊螺釘9固定好套筒.3、用半調(diào)法調(diào)整望遠(yuǎn)鏡光軸與分光儀主軸垂直在上一步已看見(jiàn)反射的小十字像的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)（通過(guò)轉(zhuǎn)22,以后不說(shuō)了），使平面鏡繞分光計(jì)中心軸轉(zhuǎn)180,如果仍能看到反射回來(lái)的小十字像，則可細(xì)調(diào)使小十字像與分劃板上方黑十字重合.否則，應(yīng)重新進(jìn)行粗調(diào)，直至載物臺(tái)繞儀器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)180。前后均能看見(jiàn)平面鏡反射回來(lái)的像，再進(jìn)行細(xì)調(diào).細(xì)調(diào)采用半調(diào)法，即先調(diào)望遠(yuǎn)鏡下的光軸高低調(diào)節(jié)螺釘，使小十字像與分劃板上方黑十字的上下距離移近一半，再調(diào)小平臺(tái)下的兩個(gè)螺

34、絲（調(diào)該螺絲能夠改變平面鏡傾度）氏，（A不動(dòng)），使它們重合，轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)180,再照以上方法調(diào)節(jié)，反復(fù)多次，必可使載物臺(tái)轉(zhuǎn)過(guò)180前后，平面鏡的兩個(gè)面反射回來(lái)的小十字像均與分劃板上方黑十字重合.此時(shí)望遠(yuǎn)鏡光軸與儀器轉(zhuǎn)軸垂直.4、調(diào)整叉絲分化板的縱絲與主軸平行微微轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡鏡筒，使得小綠十字移動(dòng)時(shí)的軌跡與上叉絲重合。5、調(diào)節(jié)平行光管與望遠(yuǎn)鏡光軸平行取走平面鏡，將一調(diào)好的望遠(yuǎn)鏡正對(duì)著平行光管，打開(kāi)鈉光源，照亮狹逢。打開(kāi)狹縫，調(diào)節(jié)合適的狹縫寬度。從塑遠(yuǎn)鏡中觀察，同時(shí)調(diào)節(jié)狹縫與平行光管間的距離（松開(kāi)狹縫套筒緊鎖螺釘2）,直到從塑遠(yuǎn)鏡中能看到清晰的狹縫像，且狹縫像與分劃板之間無(wú)視差，這時(shí)平行光管產(chǎn)生的就是

35、平行光。調(diào)節(jié)方法是:先使的狹縫像與縱絲重合；調(diào)節(jié)平行光管的傾斜度27,使（豎直）狹縫中點(diǎn)與中心叉絲叉相重合。至此，望遠(yuǎn)鏡、平行光管均已調(diào)好，在以后的測(cè)量中，不得破壞此狀態(tài)，否則前功盡棄，需要重新調(diào)節(jié)。注意的問(wèn)題：1、實(shí)驗(yàn)前最好先熟悉一下各個(gè)螺釘?shù)淖饔茫瑫?shū)上沒(méi)有提到要?jiǎng)拥穆葆斁筒灰獎(jiǎng)?，注?5和16一開(kāi)始應(yīng)該是松開(kāi)的。2、粗調(diào)一定要做好，直接影響整個(gè)實(shí)驗(yàn)的速度。3、老師關(guān)燈后可用開(kāi)關(guān)上的小燈輔助照明。4、如果轉(zhuǎn)22（黑盤(pán)）載物臺(tái)不動(dòng)，檢查25和7.5、壓桿不可伸下太多，否則影響載物臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。6、圖中分光儀與實(shí)驗(yàn)室略有差別，16位置在其圖上的背面。最小偏向角法三棱鏡的放置調(diào)整參見(jiàn)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)，這里不

36、再贅述。一、實(shí)驗(yàn)原理：光線a代表一束單色平行光，以入射角ii投射到棱鏡的AB面上，經(jīng)棱鏡兩次折射后以二角從另一面射出來(lái)，成為光線經(jīng)棱鏡兩次折射，光線傳播方向總的變化可用入射光線。和出射光線廣延長(zhǎng)線的夾角/來(lái)表示，$稱(chēng)為偏向角由圖可知d=(ii-i2)+(i4-i3)=i1+i4-A.此式表明，對(duì)于給定棱鏡，其頂角月和折射率77已定，則偏向角$隨入射角ii而變，3是ii的函數(shù).用微商計(jì)算可以證明，當(dāng)11=14或乙=厶時(shí)，即入射光線曰和岀射光線r對(duì)稱(chēng)地“站在”棱鏡兩旁時(shí)，偏向角有最小值，稱(chēng)為最小偏向角，用dn表示.此時(shí),有i2=A/2,11=（A+爲(wèi)）/2,材料科學(xué)與工程學(xué)院&化學(xué)與環(huán)境學(xué)院共同制

37、作2012年1001大班最新修訂 #材料科學(xué)與工程學(xué)院&化學(xué)與環(huán)境學(xué)院共同制作2012年1001大班最新修訂 II=2.Asm2二、實(shí)驗(yàn)提示(1)調(diào)整分光儀和三棱鏡。2)觀察光譜線放置好三棱鏡用汞燈照亮平行光管狹縫，在平行光管與狹縫間放凸透鏡聚焦(同氫原子光譜實(shí)驗(yàn)一樣)，松開(kāi)游標(biāo)盤(pán)止動(dòng)螺釘，轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)使棱鏡處在圖所示位置.松開(kāi)望遠(yuǎn)鏡與主軸鎖緊螺釘，轉(zhuǎn)動(dòng)塑遠(yuǎn)鏡支臂沿棱鏡出射光方向?qū)ふ依忡R折射后的狹縫像，只要之前分光儀和三棱鏡調(diào)節(jié)好，此時(shí)應(yīng)該能夠在望遠(yuǎn)鏡中就能看到譜線。注意：1、若看不到譜線或譜線不亮，可能是因?yàn)楠M縫光源亮度不夠，可將狹縫調(diào)寬一些再觀察。2、觀察到的譜線應(yīng)該是非常清晰的，如果看到一

38、些條形光斑可能是三棱鏡內(nèi)部缺陷和其他光源造成的，町通過(guò)遮擋其它光源觀察像是否消失來(lái)驗(yàn)證。3、一時(shí)找不到不要慌張，耐心確認(rèn)前一步的調(diào)節(jié)沒(méi)有受到干擾，角度合適后可固定塑遠(yuǎn)鏡或載物臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)另一個(gè)尋找，還是沒(méi)有的話，再改變固定方的位置再找。4、一般來(lái)說(shuō)，課本上表6.5.1列出的汞燈的12條譜線不會(huì)都觀察到，只能觀察到強(qiáng)度人的一些，2012年老師要求測(cè)58條譜線，考試時(shí)給的資料上也只給出8條較強(qiáng)譜線的波長(zhǎng),測(cè)量時(shí)要注意分辨到底是哪條譜線。觀察偏向角的變化稍稍向某方向轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，以改變?nèi)肷浣牵煽吹阶V線隨平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)向一個(gè)方向移動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡跟蹤譜線，直到載物臺(tái)沿著同方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，譜線移到某個(gè)位置突然向反方向折回

39、,這一轉(zhuǎn)折位置即該譜線的最小偏向位置。注意：理論上各條譜線不會(huì)同時(shí)達(dá)到最小偏向角，即一條譜線出現(xiàn)最小偏向角時(shí)，其他譜線的偏向角并不是最小的，應(yīng)該逐一測(cè)量。但是由于各譜線達(dá)到最小偏向角的位置相差不人,在2012年考試中，有些老師允許認(rèn)為只要一條譜線達(dá)到最小偏向角時(shí)，其他譜線也達(dá)到最小偏向角，即當(dāng)一條譜線達(dá)到最小偏向角時(shí)測(cè)出所有譜線位置，認(rèn)為在這一位置所有譜線的偏向角均為最小，忽略其間差別?？荚嚂r(shí)一定要明確老師要求。（4）測(cè)最出射光的方位”，久（出射光的角坐標(biāo)）將望遠(yuǎn)鏡中分劃板豎直叉絲固定在這一最小偏向角位置上（對(duì)準(zhǔn)譜線），用游標(biāo)盤(pán)止動(dòng)螺釘固定游標(biāo)盤(pán)，并微調(diào)載物臺(tái)，使棱鏡作微小轉(zhuǎn)動(dòng)，準(zhǔn)確找出鈉譜線

40、反向移動(dòng)的確切位置,固定載物臺(tái)，轉(zhuǎn)動(dòng)塑遠(yuǎn)鏡，使分劃板豎直叉絲對(duì)準(zhǔn)譜線，無(wú)法準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)時(shí)，可先將豎直叉絲對(duì)準(zhǔn)譜線附近，再用望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺釘微調(diào)望遠(yuǎn)鏡位置，記卞游標(biāo)1和游標(biāo)2的讀數(shù)刃（出射光方位）.此步要注意的：確認(rèn)好位置后，要鎖緊16和25使得望遠(yuǎn)鏡與刻度盤(pán)連結(jié)且22盤(pán)不動(dòng)，才能做入射光的測(cè)量。（5）測(cè)量入射光的方位叭（入射光的角坐標(biāo)）移去三棱鏡，轉(zhuǎn)動(dòng)塑遠(yuǎn)鏡對(duì)著入射平行光，使分劃板中心十字交點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)平行光管的狹縫像，記下游標(biāo)1和游標(biāo)2的讀數(shù)0,（入射光方位）.（6）測(cè)量所有譜線的最小偏向角，數(shù)據(jù)記錄表格見(jiàn)卞表，求的平均值電，帶入平均A+凡sm值由公式n=計(jì)算n.sin2表：最小偏向角測(cè)定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1/

41、sin土百ni=2（血一血）+（-九）11=2.Asm2項(xiàng)目游標(biāo)1讀數(shù)游標(biāo)2讀數(shù)（出射光坐標(biāo)）（入射光坐標(biāo)）（出射光坐標(biāo)）j（入射光坐標(biāo)）8mi折射率n波長(zhǎng)入（查表）12345678上表僅為參考，6m.6卅的計(jì)算注意取絕對(duì)值。（7）將光源換成待測(cè)光源，同理測(cè)出各待測(cè)譜線對(duì)應(yīng)的最小偏向角（2012年要求測(cè)3條譜線，要明確老師要求）。三、數(shù)據(jù)處理此計(jì)算以頂角A己經(jīng)給出即A=600.05為準(zhǔn)，僅為參考。通過(guò)一元線性回歸求出科希公式中的A、B值，進(jìn)而得到標(biāo)定的科希公式。n（A）=A+B/22根據(jù)上表將各譜線波長(zhǎng)入與對(duì)應(yīng)計(jì)算出的折射率n（入）代入，用計(jì)算器進(jìn)行一元線性回歸，求出A、B的值，將A、B代入上

42、式得到標(biāo)定好的科希公式。根據(jù)待測(cè)光源各譜線的最小偏向角計(jì)算出對(duì)應(yīng)的折射率n,n=,再將各個(gè)折射率n代入求出的科希公式n(A)=A+B/22(此sin2時(shí)A、B己知，由n求出對(duì)應(yīng)入)，求出各譜線對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)入。數(shù)據(jù)處理到此就結(jié)束了，之后收拾好儀器就可以離開(kāi)考場(chǎng)了。材料科學(xué)與工程學(xué)院&化學(xué)與環(huán)境學(xué)院共同制作2012年1001大班最新修訂 G02分光儀的使用（測(cè)定閃耀光柵的空間頻率）這個(gè)實(shí)驗(yàn)是除G01之外最簡(jiǎn)單的光學(xué)實(shí)驗(yàn)，一定弄懂5.13氫原子光譜和里德伯常數(shù)的測(cè)量實(shí)驗(yàn)中如何調(diào)節(jié)光柵的操作。一、任務(wù)與要求1、從低壓汞燈常用的四條光譜線（入=435.83,546.07,576.96,579.07nm）為

43、標(biāo)準(zhǔn),利用分光儀測(cè)定光柵的光柵常數(shù)d并估算不確定度（參考數(shù)據(jù):d=0.8nm或1.6pm,根據(jù)實(shí)驗(yàn)儀器不同而異，2012年考試時(shí)為根據(jù)實(shí)驗(yàn)儀器編號(hào)奇偶不同而異）。2、取k=l,A=546.07nm時(shí)，測(cè)定光柵的角色散率g和光柵能分辨的最小波長(zhǎng)d入。己知平行光管通光口徑2.20cm。3、選做實(shí)驗(yàn)：若測(cè)得光柵常數(shù)d=0.8|im,則取k=2,X=546.07nm時(shí)測(cè)Dq和d入；若測(cè)得光柵常數(shù)d=1.6pm,則取k=3,X=546.07nm時(shí)測(cè)De和d入。1、斜入射時(shí)，若入射角為a,則來(lái)自相鄰縫上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)的衍射光線的光程差是d*sin6-d*sinao出現(xiàn)主極大的條件是d（sinisina）二k入，

44、k=o、1.對(duì)上式求微分得d*cos6*de=k*dX（d為光柵常數(shù)）.?.?A0d0k2、角色散率2云-二濟(jì)（k為級(jí)數(shù)，入為波長(zhǎng)，N為有效狹縫總數(shù)，即衍射單元總數(shù)）。nM（d為平行光管通光口徑，d為光柵常數(shù)）C1(k=0,1.)三、實(shí)驗(yàn)儀器：分光儀、平面反射鏡、平面反射光柵、汞燈光源四、實(shí)驗(yàn)步驟1、調(diào)節(jié)分光儀（步驟參照G01）目標(biāo)：使望遠(yuǎn)鏡聚焦于無(wú)窮遠(yuǎn)，其光軸垂直儀器主軸；平行光管出射平行光，其光軸垂直儀器主軸。2、調(diào)節(jié)光柵目標(biāo)：光柵平面與平行光管的光軸垂直，與儀器的主軸平行；光柵刻線與儀器主軸平行調(diào)節(jié)光柵平面與儀器主軸平行，即與平行光管光軸垂直將載物平臺(tái)與主刻度盤(pán)鎖死，將反射光柵正面正對(duì)望

45、遠(yuǎn)鏡且平行于載物臺(tái)上Oa線放置，轉(zhuǎn)動(dòng)主刻度盤(pán)使所有綠十字重合，調(diào)節(jié)平臺(tái)螺釘b或c使看到的綠十字清晰且與上叉絲重合。調(diào)節(jié)光柵的條紋與儀器轉(zhuǎn)軸平行轉(zhuǎn)動(dòng)主刻度盤(pán)使反射光柵正面面向平行光管，且使入射角為5070左右，松開(kāi)望遠(yuǎn)鏡與主軸的鎖緊螺釘，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡支臂，此時(shí)應(yīng)能看到一、二級(jí)衍射的譜線。若光柵的條紋與儀器主軸不平行，則會(huì)觀察到各條譜線不等高，即叉絲的交點(diǎn)不在所有譜線的中央，此時(shí)只能調(diào)節(jié)平臺(tái)螺釘a,直到使各條譜線等高。注意，此時(shí)不能再調(diào)b和c。此步調(diào)好后，應(yīng)該再返回檢查是否滿(mǎn)足中綠十字清晰且與上義絲重合，若有變化，按如上步驟反復(fù)多次調(diào)節(jié)，直到兩個(gè)要求同時(shí)滿(mǎn)足。調(diào)節(jié)平行光管狹縫的寬度，使得汞燈中的黃雙

46、線分開(kāi)注意:a、放置光柵時(shí)要使光柵平面法線與平行光管成角在60左右（如40-80）；將望遠(yuǎn)鏡順時(shí)針逐漸掃過(guò)，可看到譜線（入射角a大些，便于譜線分開(kāi)，好觀察）。b、在完成本步調(diào)節(jié)后，先不要急著找譜線，當(dāng)綠十字與分劃板上叉絲重合時(shí),記下此時(shí)讀數(shù)兩游標(biāo)的讀數(shù)6、6即法線的位置。c、調(diào)節(jié)光柵法2：將平行光管狹縫旋轉(zhuǎn)90度，使望遠(yuǎn)鏡視野中的譜線集中重合于叉絲中線（調(diào)節(jié)a）。3、測(cè)定光柵常數(shù)d黃579.07nm紫4.83nm綠（強(qiáng)）546.07nm黃576.96nm將望遠(yuǎn)鏡依次對(duì)正五條譜線,記下讀數(shù)白色（紫色）;02/02/（綠色）；03/03,（黃1）；o4/e/（黃2）a=|（e0-e）+（時(shí)審）dj

47、=|0j=|(ere)+(ez-eo1=IhI黃579.07nm黃57696nm綠(強(qiáng)546.07nm455.83nm0級(jí)白光法線sinOj-sinasinOj-sina材料科學(xué)與工程學(xué)院&化學(xué)與環(huán)境學(xué)院共同制作2012年1001大班最新修訂 #材料科學(xué)與工程學(xué)院&化學(xué)與環(huán)境學(xué)院共同制作2012年1001大班最新修訂 4、測(cè)定光柵角色散率De和最小波長(zhǎng)d入當(dāng)A=546.07nm時(shí),k=l時(shí)（綠光）將色代入,d代入，得到1入綠dDg=-dX=（D=2.20cm）dcoseD為減少由于主刻度盤(pán)刻度不均勻引入的誤差，應(yīng)多測(cè)幾次取平均值，每次單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)主刻度盤(pán)50-60度，轉(zhuǎn)動(dòng)前先松開(kāi)主刻度盤(pán)與望遠(yuǎn)鏡固

48、緊螺釘。（2012年考試時(shí)只要求測(cè)一組數(shù)據(jù)，注意老師的要求）五、數(shù)據(jù)記錄丁_（2012年考試時(shí)只要求測(cè)一組數(shù)據(jù)，注意老師的要求）n法線o級(jí)白光1級(jí)紫光1級(jí)綠光1級(jí)黃光1級(jí)黃光e00%0!0/020/03040/1六、不確定度的計(jì)算117T(6)=n(a)=x-x口(譬丫/+篇觸Ajcos0(sin0i-sina)2r（e）+Ajcosa(sin0i-sina)2F(a)G03偏振光的研究這個(gè)實(shí)驗(yàn)原理復(fù)雜但操作簡(jiǎn)單，所以一定注重理解原理和解釋現(xiàn)象，強(qiáng)烈建議預(yù)習(xí)G03時(shí)仔細(xì)看看偏振光實(shí)驗(yàn)的視頻，有助于理解及操作。一、任務(wù)與要求用布儒斯特定律測(cè)定平板玻璃的折射率，并判斷偏振片的偏振化方向，估算折射率

49、的不準(zhǔn)確度并寫(xiě)出結(jié)果表達(dá)式。識(shí)別給定光源的1/2和1/4波片，并判定1/4波片的光軸（或垂直于光軸）的方向,給出判別結(jié)果并說(shuō)明原理。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生圓偏振光和橢圓偏振光，并作出實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。數(shù)據(jù)處理時(shí)請(qǐng)自帶坐標(biāo)紙、量角器和計(jì)算器。二、儀器設(shè)備色光源，導(dǎo)軌（帶多種滑座及垂直可調(diào)圓刻度盤(pán)），平板玻璃及水平可調(diào)圓刻度盤(pán)，可調(diào)狹縫，凸透鏡（帶透鏡夾），白屏，光電池及數(shù)字三用表（用于測(cè)光電流）各1個(gè)，偏振片2個(gè)，相應(yīng)的單色光的1/2和1/4波片各1個(gè)三、實(shí)驗(yàn)原理1、測(cè)平板玻璃的折射率入射光線為自然光時(shí)，反射光線為振動(dòng)方向垂直于入射面的線偏振光，折射光線為振動(dòng)方向平行于入射面的線偏振光，且三線共面,而當(dāng)反射光線

50、垂直于折射光線時(shí)，即i+Y二90。時(shí),折射率n滿(mǎn)足n=tani,這就是布儒斯特定律，此時(shí)的入射角i稱(chēng)為布儒斯特角。因此，若入射光線為平行于入射面的線偏振光，則反射光消失，如圖所示。（詳細(xì)原理見(jiàn)大學(xué)物理光學(xué)部分）2、判別1/2和1/4波片光軸方向1）光沿光軸方向傳播時(shí)不發(fā)生雙折射現(xiàn)象2）波片的光軸與晶體表面平行，當(dāng)一束光入射后可分解為振動(dòng)方向垂直于光軸的。光和振動(dòng)方向平行于光軸的e光，兩光在波片內(nèi)以不同的速度傳播，出射固定的相位差。A（p=-d（nen0）；i/2波片使=（2k+1）ti即d（ne一no）=|（2k+l）A,i/4波片使=即：5,即d（rie-n0）=（2k+1）A乙*3）經(jīng)起偏

51、器（第一塊偏振片）起偏后的光為線偏振光：當(dāng)其通過(guò)1/2波片后，仍為線偏振光（第二片偏振片一一檢偏器轉(zhuǎn)動(dòng)一周，消光兩次）;當(dāng)其通過(guò)1/4波片后，設(shè)起偏器偏振化方向與其光軸夾角為c,則：c=0或90。時(shí)，其成為線偏振光（檢偏器轉(zhuǎn)動(dòng)一周，消光兩次）；c=45。時(shí)，其成為圓偏振光（檢偏器轉(zhuǎn)動(dòng)一周，無(wú)光強(qiáng)變化）；CH0。工45。時(shí)，其成為橢圓偏振光（檢偏器轉(zhuǎn)動(dòng)一周，光強(qiáng)變化，但無(wú)消光現(xiàn)象）注：若起偏器偏振化方向與其檢偏器偏振化方向垂直（A】偏振化方向丄A?偏振化方向），插入1/2波片（B）,轉(zhuǎn)B使消光（此時(shí)B的光軸方向丄A】或A?的偏振化方向），若將B轉(zhuǎn)動(dòng)角，則需將A?轉(zhuǎn)動(dòng)26角才會(huì)再消光。3、1）偏振

52、片所透過(guò)的線偏振光的偏振方向，即為偏振片的偏振化方向；2）橢圓偏振光與圓偏振光都可以看成是兩個(gè)相互垂直的線偏振光的合成，當(dāng)他們振幅相等，相位差為士扌時(shí)形成圓偏振光，否則為橢圓偏振光四、實(shí)驗(yàn)步驟（一）準(zhǔn)備光路調(diào)整：放上白屏，調(diào)節(jié)偏振片與單色光源光路垂直將平板玻璃固定在圓盤(pán)上，先調(diào)節(jié)圓盤(pán)使入射光沿原路徑返回，即心=0,記錄圓盤(pán)上刻度5，即為入射光線方向。轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(pán)大概53：,觀察光屏，調(diào)節(jié)偏振片A】，當(dāng)光強(qiáng)最暗時(shí)，此時(shí)偏振片A】的偏振化方向一定為水平方向；再調(diào)節(jié)圓盤(pán)，消光，此時(shí)記下圓盤(pán)刻度a?,此時(shí)ii=|ai-a2bii為布儒斯特角。為減小誤差，把玻璃片相對(duì)于圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)一定角度（如60左右）后固定，

53、重復(fù)以上步驟，一共測(cè)量5次。原理解釋?zhuān)焊鶕?jù)布儒斯特定律，當(dāng)入射角為布儒斯特角時(shí)，若入射光為自然光，則反射光為振動(dòng)方向垂直于入射面的線偏振光。因此，若入射光線為振動(dòng)方向平行于入射面的線偏振光時(shí)，反射光會(huì)完全消失。白屏垂直可調(diào)刻度盤(pán)波片B維持A】不動(dòng)，放上A?,旋轉(zhuǎn)A?至消光（白屏），此時(shí)A】、A?偏振化方向垂直（標(biāo)記A】、A?方向）放上波片B,轉(zhuǎn)動(dòng)B至消光（白屏）（標(biāo)記一下）再將B轉(zhuǎn)動(dòng)（如好,30。）,同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)A?（約為26左右），若消光，且A?轉(zhuǎn)動(dòng)一周可消光兩次，則B為1/2波片，若一圈不消光，且光強(qiáng)有所改變，則B為1/4波片。維持A】不變，放上A?，并使A】與A?偏振化方向垂直，調(diào)節(jié)B,使消

54、光，此時(shí)B的光軸方向?yàn)榇怪被蚱叫杏贏】偏振化方向。原理解釋?zhuān)簩?duì)于1/2波片，若入射光為線偏振光，則出射光也為線偏振光；若入射的線偏振光振動(dòng)方向與1/2波片光軸方向夾角為&則出射的線偏振光振動(dòng)方向與入射光夾角為2&一周可產(chǎn)生兩次消光；對(duì)于1/4波片，只有其光軸與入射的線偏振光振動(dòng)方向平行或垂直時(shí)，出射光才為線偏振光，才可產(chǎn)生消光，否則出射光為圓偏振光或托圓偏振光。（三）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生圓偏振光及橢圓偏振光的方法，并作出實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在（二）c=0基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)動(dòng)1/4波片，使其光軸與A】偏振化方向成角45。，得圓偏振光，轉(zhuǎn)動(dòng)A?,記錄幾組轉(zhuǎn)角8與光電流表讀數(shù)I。轉(zhuǎn)動(dòng)B,使c取工0。工45。的一組數(shù)，如60等

55、，再旋轉(zhuǎn)A?，記錄n組轉(zhuǎn)角B與光電流表讀數(shù)I（每10或20測(cè)一次，共測(cè)1820個(gè)，根據(jù)老師要求而定）。分別以8為極角，VI為極半徑，作圖驗(yàn)證.（四）解釋為何Imax:Imin=7.5：1.時(shí)，6=70（圖中A為光的振幅）Ae=Acosa,Ao=Asina出射光線的參數(shù)方程為（x=Aesin卩口pr=Acosasiny=Aocoscot（y=Asinacoscot則出射光線的標(biāo)準(zhǔn)方程為%2y2+=1i42cos2aA2sin2ax2y2+=1&處因?yàn)楣怆娏鞔笮≌扔诠鈴?qiáng)大小，光強(qiáng)大小正比于光振幅大小的平方成，所以當(dāng)光電流大小的比為Imax:Imin=7.5：1時(shí)，則光振幅比為Amax：Amin=

56、/T5：1,而出射光的最大振幅與最小振幅分別為Ao或Ae,所以得仝=05,即竺竺=tana=AoAcosa0百，解得*69.94,約為70。也正因如此，以0為極角，VI為極半徑作圖，可得到標(biāo)準(zhǔn)橢圓。.n=tanidnsin2i+cos2icos2i1cos2i#2(i)4cos4icos2idi4(11)=注：強(qiáng)烈建議預(yù)習(xí)G03時(shí)仔細(xì)看看偏振光實(shí)驗(yàn)的視頻，有助于理解及操作。五、數(shù)拯記錄na1ara312345平均1n認(rèn)=VxVTXi8i=li-a29b(i)=V2ub(a)5x44（i）=皿+昭注：根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，白色波片為扌波片，橙色波片為扌波片。G04邁克爾遜干涉儀的應(yīng)用此實(shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)單但操作

57、復(fù)雜，一定要按部就班，按照規(guī)定步驟來(lái)做，否則只能永遠(yuǎn)停留在粗調(diào)一步，無(wú)法觀察到現(xiàn)象，一旦調(diào)好一定不能再碰任何鏡子，務(wù)必細(xì)心、耐心！強(qiáng)烈建議結(jié)合邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)的視頻，按照視頻步驟做，務(wù)必理解等傾干涉與等厚干涉原理！一、實(shí)驗(yàn)任務(wù)1、光學(xué)法測(cè)壓電常數(shù)2、測(cè)鈉光雙黃線的波長(zhǎng)差3、測(cè)鈉光的相干長(zhǎng)度和譜線寬度4、測(cè)白光燈的相干長(zhǎng)度和譜線寬度（選做）其實(shí)選做實(shí)驗(yàn)是10分，如果不做的話你的滿(mǎn)分也就是90。進(jìn)去之后老師會(huì)給你一張資料，看清實(shí)驗(yàn)要求，老師會(huì)按要求給分，注意明確老師何時(shí)檢査操作和現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)要用到兩次一元線性回歸法處理數(shù)據(jù)，一定不能自己算，否則時(shí)間絕對(duì)不夠。老師會(huì)提供給你科學(xué)計(jì)算器，但是建議人家自己

58、帶，并之前先把科學(xué)計(jì)算器進(jìn)行一元線性回歸法操作熟練，以節(jié)省時(shí)間。二、實(shí)驗(yàn)操作M11、邁克爾遜干涉儀的調(diào)整（建議30分鐘內(nèi)完成）調(diào)節(jié)之前一定要保證6個(gè)螺釘，2個(gè)拉簧都在半松半緊狀態(tài)下。激光的強(qiáng)度有5個(gè)等級(jí)，建議在2或者3,太暗了不容易觀察，太亮了眼睛會(huì)疲勞。實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)Ml鏡和M2鏡到G1鏡的距離人致相當(dāng)，因?yàn)檫@里是M2和Ml近似重合的位置，環(huán)比較粗，特別容易觀察。（2012年M2鏡位置刻度人致在9095mm之間）無(wú)論是哪一步實(shí)驗(yàn)，一定是透過(guò)一個(gè)毛玻璃觀察，不能沒(méi)有，也不能兩個(gè)，大家只要好好理解一下這句話就知道毛玻璃和屏幕的取舍問(wèn)題了。粗調(diào)（只調(diào)節(jié)激光器）調(diào)節(jié)激光器的擺放位置，俯仰，左右，使激光的

59、點(diǎn)人致恰好在Ml、M2、Gl、G2鏡的中間并且反射回來(lái)的光點(diǎn)人約在激光器的光源發(fā)射II處。一定等這一步滿(mǎn)足后再調(diào)下一步,否則下一步很可能做不UJ來(lái)。微調(diào)（只動(dòng)6個(gè)螺釘）在激光器前擺放小孔，要求使激光完全透過(guò)小孔打在G1上，這時(shí)遮住Ml,調(diào)節(jié)M2背后的3個(gè)螺釘，使M2反射的光中最亮的光斑恰好完全透過(guò)小孔；同理，調(diào)節(jié)Ml。盡量不要把6個(gè)螺釘擰死,如果擰死還沒(méi)滿(mǎn)足要求,肯定是第一步的問(wèn)題,重新粗調(diào)。只要滿(mǎn)足了上面兩個(gè)條件,Ml.M2就已經(jīng)垂直了,直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束絕對(duì)不能再動(dòng)6個(gè)螺釘。注意：2012年M2鏡后有3個(gè)螺釘，調(diào)節(jié)方向互有影響，而Ml鏡后只有2個(gè)螺釘，分別控制上下和左右。精調(diào)（只動(dòng)2個(gè)拉簧）拿下

60、小孔，放上擴(kuò)束鏡，要求激光完全透過(guò)擴(kuò)束鏡并且出射光把G1鏡完全覆蓋，可以拿一張白紙?jiān)贕1鏡前觀察，調(diào)節(jié)擴(kuò)束鏡的俯仰，左右，使G1鏡完全浸入到擴(kuò)束鏡的光中。這時(shí)在毛玻璃觀察屏上肯定會(huì)有干涉條紋。調(diào)節(jié)2個(gè)拉簧，使干涉條紋的圓心移到屏幕中間（2個(gè)拉簧一個(gè)控制上下，一個(gè)控制左右）。這時(shí)放卞毛玻璃觀察屏，在擴(kuò)束鏡和干涉儀之間放上毛玻璃，直接用眼睛觀察G1,這時(shí)只是把毛玻璃從眼睛的位置移到了光源的位置，理論上肯定有干涉條紋，但比較難觀察到，調(diào)節(jié)2個(gè)拉簧，使干涉條紋的圓心移到G1中間。一定搖晃著眼睛觀察，如果實(shí)在找不到就調(diào)節(jié)2個(gè)拉簧，先把一個(gè)調(diào)在半松半緊，另一個(gè)從最緊調(diào)到最松；同理，再調(diào)另外一個(gè)。注意不要擰