2021年全國中學生物理競賽復賽實驗考查

全國中學生物理競賽復賽實驗考查實驗三：測定金屬楊氏模量一、實驗目掌握用拉伸法測定金屬絲楊氏模量；學會用光杠桿測量長度微小變化；學會用逐差法解決數據。二、實驗儀器楊氏模量測量儀、光杠桿、鏡尺組、鋼卷尺、螺旋測微計、鋼直尺、砝碼三、實驗原理胡克定律指出，在彈性限度內，彈性體應力和應變成正比。設有一根長為L,橫截面積為S鋼絲，在外力F作用下伸長了AL，則F=EAL；SL式中比例系數E稱為楊氏模量，單位為N?mP。設實驗中所用鋼絲直徑為〃，則s=1nd2，4將此公式代入上式整頓后來得e=4FLnd2ALI)如上圖所示：tan0=,an20=，由于Ot0，因此tan0?0,tan20?20bD2ALAn*TbAn即：—T=~D，因此：AL=2D補充：記錄誤差（精度）；系統(tǒng)誤差（準度）：測量值與真實值距離實驗六：測量空氣中聲速一、實驗目：1、理解超聲壓電換能器構造和原理，進一步掌握信號源和示波器使用2、加深對駐波及波振動合成理論理解；3、學習用駐波法和相位比較法測試超聲波在空氣中傳播速度。二、實驗儀器：THSS-1型聲速測試儀，低頻信號發(fā)生器（帶頻率顯示），示波器三、實驗原理：V=f九駐波法（共振干涉法）測波速當換能器3］與S2表面平行時，由換能器S］震動產生超聲波在S、S兩表面之間形成駐波，如圖所示。兩相鄰波節(jié)12九（或波腹）之間距離是一。由波動理論知，波腹處聲壓最2大，轉換后電壓信號也最強，在示波器上觀測到信號振幅達到極大。移動S2可在示波器上看到信號振幅由大到小呈周期性變化。因而，只要測出兩相鄰極大值時S位置值，就可測出聲波波長。即：AL=|L-L|，九=2AL2n+1n2

相位比較法測波速聲波從聲源通過傳播媒質到達接受器，在發(fā)射波和接受波之間產生相位差，此相位差和角頻率3、傳播時間t、聲速U、距離L、波長入之間有下列關系:九=ALn+1nAO=?t=2兀f—=蘭￡，AL=L一L

v九=ALn+1n四、實驗內容及環(huán)節(jié)一、駐波法（也稱共振干涉法）一方面將信號源輸出端與換能器發(fā)射頭S］連接，再將換能器接受頭S2與示波器CH1通道連接。然后移動S2,使S1與S2間距不不大于3cm。分別打開示波器和信號源電源開關各儀器都正常工作后來，調節(jié)信號頻率，對示波器掃描時基TIME/DIV進行調節(jié)，使在示波器上獲得穩(wěn)定正弦波。4?微微變化S2位置，使正弦波振幅達最大；調信號源“頻率調節(jié)”鈕，使正弦波振幅達到極大，此頻率即是壓電換能器諧振頻率。本系統(tǒng)參照諧振頻率在37kHZ左右。一旦頻率選定，實驗測量中不再變化。5.緩慢移動S2，使其與S1間距逐漸增大，熒光屏顯示正弦波振幅由大到小呈周期性變化。記錄每一次振幅達極大值時S2位置讀數，持續(xù)測10個。二、相位比較法（也稱利薩如圖形法、行波法）保持駐波法測量狀態(tài)不變，另將信號源輸出端與示波器CH2通道連接，分別調節(jié)CH1、22CH2通道偏轉因數，使熒光屏上顯示幅度相似兩列正弦波。把示波器掃描時基TIME/DIV選為X-Y模式，觀測李薩如圖形。3?微微變化S位置，使熒光屏上浮現斜率為正斜直線，記錄S位置讀數值。22緩慢移動S2，使其與S］間距逐漸增大（或減?。?，熒光屏顯示李薩如圖形由直線到橢圓呈周期性變化。記錄每一次圖形為正斜率斜直線時，S位置讀數，持續(xù)測10次。2實驗七：弦振動研究及波傳播速度測量一、實驗目1、觀測在弦線上形成駐波，并用實驗擬定弦振動時，駐波波長與張力關系，駐波波長與振動頻率關系，以及駐波波長與弦線密度關系。2、掌握駐波原理測量橫波波長辦法。二、實驗內容1、觀測在弦上形成駐波，并用實驗擬定弦線振動時駐波波長與張力關系；2、在弦線張力不變時，用實驗擬定弦線振動時駐波波長與振動頻率關系；3、學習對數作圖或最小二乘法進行數據解決。三、實驗原理：若波源振動頻率為f，橫波波長為九若波源振動頻率為f，橫波波長為九，由于V=f，V=，故波長與張力及線密度之間關系為：九二4T（卩為線密度）為了用實驗證明上式成立，將該式兩邊取對數，得：log九=2logT-2log卩—logf四、波長測量:弦線上波長可運用駐波原理四、波長測量:弦線上波長可運用駐波原理測量:當兩個振幅和頻率相似相干波在同始終線上相向傳播時，其所疊加而成波稱為駐波，一維駐波是波干涉中一種特殊情形。在弦線上浮現許多靜止點，稱為駐波波節(jié)。相鄰兩波節(jié)間距離為半個波長。當波源振動時，即在弦線上形成向右傳播橫波；當波傳播到可動刀口支架與弦線相切點時，由于弦線在該點受到可動刀口支架阻擋而不能振動，當振動端簧片與可動刀口支架弦線切點長度L等于半波長整數倍時，即可得到振幅較大而穩(wěn)定駐波，振動簧片與弦線固定點為近似波節(jié)，弦線與動滑輪相切點為波節(jié)。它們間距為L，則九L—n—2其中n為任意正整數。運用上式，即可測量弦上橫波波長。實驗可將振動片到可動刀口支架相切點距離L。五、實驗時須注意問題：1、須在弦線上浮現振幅較大而穩(wěn)定駐波時，再測量駐波波長。2、張力涉及砝碼與砝碼盤質量。3、當實驗時，發(fā)現波源發(fā)生機械共振時，應減小振幅或變化波源頻率，便于調節(jié)出振幅大且穩(wěn)定駐波。六、實驗環(huán)節(jié)：駐波實驗儀使用電磁驅動金屬弦線在磁場中發(fā)生振動，調節(jié)信號頻率和電流大小，可變化振1?驗證橫波波長與弦線中張力關系九"若固定頻率f及線密度卩，而變化張力T（在砝碼盤上添加不同質量砝碼，以變化同一弦上張力。每變化一次張力，均要左右移動劈尖滑塊位置，使弦線浮現振幅較大而穩(wěn)定駐波），再測量弦長，算出波長九。作log九-logT圖，求其斜率。若得始終線，計算其斜率值（如為2），則證明了關系成立。2?驗證橫波波長與波源振動頻率關系九*f在砝碼盤上放上一定質量砝碼，以固定弦線上所受張力T,變化波源振動頻率f，用駐波法測量各相應波長九，作log九-logf圖，求其斜率。如得一斜率為-1直線就驗證了九x—。七、實驗數據記錄：弦長/cm共振頻率/Hz波節(jié)位置/cm波長九/cm波速V線密度“磁鐵位置/cm100250200505050100257533.316.67100實驗八：混合量熱法測定冰熔解熱熔解熱概念：一定壓強下晶體開始熔解時溫度，稱為該晶體在此壓強下熔點。1克質量某種晶體熔解成同溫度液體所吸取熱量，叫做該晶體熔解潛熱，亦稱熔解熱。實驗涉及熱平衡方程使用。一、實驗原理Q吸=ML+Me嚴直（L是冰的溶解熱）Q放二[em+e（m+m）+6?V]-[T—T]（6二0.46）放0鋁12m12mAT二（T—0），e為水比熱容等于1.00eal/goC，量熱器內筒和攪拌器材質普通都是銅,220且c=c=0.092eal/g0C，6可取為0.46Vcal/°C（V是溫度計浸入水中某些體積）12m

二、實驗儀器量熱器、保溫瓶、冰塊、熱水、物理天平、水銀溫度計、停表、量筒、燒杯、干毛巾三、測量要點1、從投冰前三、測量要點1、從投冰前5、6分鐘開始測水溫，每60s測一次。2、在投冰迅速冷卻過程中，每30s測一次注意，且注意記錄:1)投物時刻與溫度；(2)達到室溫Tr時刻3、水溫達到最低點后繼續(xù)測5、6分鐘。四、數據解決要點1、作T-1曲線，力求S與S接近相等，并作MN、ABAB及CD線。2、擬定T1及T2。實驗十一:數字萬用電表使用注意事項:電流檔、電阻檔不可測電壓數字電表中表盤上數字所有為量程，機械電表表盤上電阻數字為倍率

黑筆插入COM（Common）接口，即公共參照點（負極）紅筆：V/Q/A檔，作為正極不論是數字表還是機械表都是紅進黑出（進出表）實驗十三：測定直流電源參數并研究其輸出特性G=0時處在電橋平衡狀態(tài)G=0時處在電橋平衡狀態(tài)實驗十七：用惠斯登電橋測電阻一、實驗目：1．掌握用惠斯登電橋測電阻原理2．學會用惠斯登電橋測電阻3．理解電橋敏捷度概念以及提高電橋敏捷度幾種辦法二、實驗儀器：電阻箱、敏捷電流計、滑線變阻器、待測電阻、直流電源、萬用電表、開關與導線等

三、實驗原理：惠斯登電橋又稱單臂電橋，它是四個電阻R「R2、R3和R4聯成一種封閉四邊形，在四邊形對角A和B上接入直流電源，對角C和D之間接入檢流計而構成。如圖所示。圖中四邊形每一條邊稱為電橋一種臂，而CD這條對角線就是所謂“橋”?！皹颉弊饔檬菍、D兩點電位直接進行比較,當C、D兩點電位相等時，檢流計G中沒有電流通過，即lG=0，電橋便達到了平衡。此時有，VAc=VCb，Vcb=Vdb。依照歐姆定律有:i1R1=i4R4，i2R2=i3R3°由于02，，因此有:RiR一R1二R2R4或Rx二RiR31R3R3普通稱R2、R3為比例臂，或者R4、R3比例臂，R2為比較臂，而RX稱為測量臂，因此電橋是由四個臂、檢流計、電源三某些構成°如果采用互換法進行測量，則可消除比例臂誤差，互換法就是在進行下一次測量之后,在比例臂不變動狀況下，將待測電阻與比較電阻互換位置再進行一次測量，取兩次測量成果幾何平均值為待測電阻精確值。設第一次測量比較豐富臂讀數為R4,第二次測量比較豐富臂讀數為R4',貝9：Rx當R4=R3=Rx=R2時，敏捷度最佳四、注意事項：在檢流表支路處安裝一種開關，操作時點觸接通，防止損壞檢流表實驗十九：用示波器觀測電容充放電特性一、實驗目

1．觀測電容器充與放電現象2．通過放電電壓曲線，研究放電時間常數與哪些因素關于,測定電容器電容量;3．進一步熟悉示波器使用.二、實驗儀器及電路圖雙蹤示波器一臺，函數發(fā)生器一臺,原則電阻箱一種,電容器一種電容器能儲存電量，如圖8-1所示，將電鍵S與a接通，電容器充電；將電鍵S與b相連接，電容器放電。可以用示波器CH1通道并聯在電容器兩端觀測電容器充放電時電壓與時間變化曲線，實際測量中使用信號發(fā)生器輸出原則方波來代替電鍵。依照串聯電阻電容充電公式：Vc=E(\-e~tSRC}電容放電公式：當電容充電（或放電）時間t=T電容放電公式：當電容充電（或放電）時間t=T（t=RC）時電容器兩端電壓等于電源E63.2%（從下向上數5關于。當電容器兩端電壓：C=t/RC=T/(R0.693)關于。當電容器兩端電壓：C=t/RC=T/(R0.693)格）（或36.8%（從下向上數3格）），可見電容器兩端電壓跟串聯電阻R大小和電容C大小t=RC如果已知原則電阻R,只要測得半衰期時間T2就可以求得待測電容C值.附：慣用電容器規(guī)格：0.10.220.330.470.68電容器容抗計算公式：Xc==丄2兀fCwCXc電容容抗值；歐姆2，調節(jié)信號發(fā)生器輸出方波，參照幅度：2Vpp---4Vpp。參照頻率：200HZ參照電阻：10000Q參照電容：0.0600UF用示波器CH1通道觀測電容器充放電特性;也可以用CH2通道觀測信號發(fā)生器輸出波形,用以作為對比；變化R,C,和信號發(fā)生器方波周期，觀測充放電特性曲線；調節(jié)最佳半衰期圖形，用示波器標尺讀出T1/2值，設計表格記下各項參數；用坐標紙畫出一種完整充放電波形圖.實驗二十：黑盒子注意事項：①元器件在黑盒子中連接不會形成回路②重要元器件：電源、電阻、電容、二極管、（電感）實驗二十一：測量溫度傳感器溫度特性

實驗二十二：測量熱敏電阻溫度特性一、知識積累：傳感器分類（電學）：（1）依照輸入物理量可分為：位移傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、溫度傳感器及氣敏傳咸典竺感器等。（2）依照工作原理可分為：電阻式、電感式、電容式及電勢式等。（3）依照輸出信號性質可分為：模仿式傳感器和數字式傳感器（4）依照能量轉換原理可分為：有源傳感器和無源傳感器電式溫度傳感器執(zhí)八、、電式傳感器熱電阻傳感器依照熱電阻效應（電阻阻值隨著溫度變化而變化）制成傳感器金屬熱電阻（熱電阻）金屬電阻值隨著溫度升高而升高半導體熱電阻（熱敏電阻）半導體電阻值隨著溫度升高而減少熱電勢傳感器依照電勢隨著溫度變化而變化制成傳感器熱電偶晶體管PN結傳感器--溫度測溫范疇、方式及測量精確限度與所選用感溫器件關于。（1）熱電阻——感溫電阻金屬材料電阻率都隨溫度變化特性方程：Rt=R0[1＋At+Bt2]R0、Rt分別為金屬導體電阻在toC、0OC時電阻值;

a為熱電阻電阻溫度系數，A、B為常數。材料溫度系數a(1/C)比電阻P(Cmm2/m)溫度范圍(C)特性鉑3.92X10-30.0981-200~+650近線性銅4.25X10-30.0170-50~+150線性鐵6.50X10-30.0910-50~+150非線性鎳6.60X10-30.1210-50~+100非線性對于絕大多數金屬導體，A、B并不是一種常數，而是溫度函數。但在一定溫度范疇內，溫度二次項影響很小可以忽視，A可近似地看作為一種常數。熱電阻是中低溫區(qū)最慣用一種溫度檢測器。它重要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻測量精準度是最高，它不但廣泛應用于工業(yè)測溫，并且被制成原則基準儀。慣用感溫電阻有:鉑(Pt)、銅(Cu)、鐵(Fe)和鎳(Ni)。慣用于測量-200?600弋范疇內溫度。慣用熱電阻:鉑熱電阻AsR、C為常數：AsR、C為常數：A=3.940XB=-5+802X107/T：1C=-4.274X計心在0?630.74°C范疇內為：R二R(1+At+Bt2)t0在-190?0°C以內為：R=R[1+At+Bt2+C(t-100)t3]t0由于B、C比A小得多，因此簡化為Rt-Ro(1+At)A稱為電阻溫度系數長處：精度高、線性和穩(wěn)定性好，合用于-200~650°C缺陷：溫度系數小、敏捷度低且價格較貴銅熱電阻銅絲電阻值與溫度之間關系：R二R(1+A(t-1))t00

其中，Rt、RO分別為溫度t°C和t0°C時電阻；A溫度為t0C時溫度系數。長處：測溫敏捷度比鉑電阻高，好容易制作，復制性能好。用于-50?150弋缺陷：電阻率低體積大，熱慣性大，易氧化。熱慣性是指，當電流迅速增長或減小時，游離作用或消游離作用來不及變化，使得弧柱溫度變化相對滯后。即熱接點溫度變化，在時間上總是滯后于被測介質溫度變化，熱電偶這種現象稱為熱慣性。（3）恒電流法測量鉑電阻電阻溫度特性：RT=R0[1＋AT]勺：已知阻值固定電阻RT:鉑電阻U：R1上電壓UT：rt上電壓R=U=UtRiTIUo1（4）半導體PN結P型半導體（空穴型半導體）在純凈硅晶體中摻入三價元素（如硼），使之取代晶格中硅原子位子，就形成P型半導體。重要靠空穴（正電荷）導電,摻入雜質越多，多子（空穴）濃度就越高，導電性能就越強N型半導體（電子型半導體）在純凈硅晶體中摻入V族元素（如磷、砷、銻等），使之取代晶格中硅原子位置，就形成了N型半導體。重要靠自由電子導電,摻入雜質越多，多子（自由電子）濃度就越高，導電性能就越強。PN結(PNjunction)..1p型硅m型哇I—采用不同摻雜工藝，通過擴散作用，將P型半導體與N型半II導體制作在同一塊半導體(普通是硅或鍺)基片上，在它們交界面就形成空間電荷區(qū)稱PN結。PN結具備單向導電性PN結型溫度傳感器基本原理：只要通過PN結上正向電流恒定，則PN結正向壓降U與溫度關系只受反向飽和電流IS影響Iexp化FSKT空冗外巾場電壓同外申場iUnlftS電庫低自山電r唧'內山耨自山電了-空冗外巾場電壓同外申場iUnlftS電庫低自山電r唧'內山耨自山電了-電斥低內電場2吳后若施加在P區(qū)電壓高于N區(qū)電壓，此時PN結外電場與內電場方向相反，但由于內電場較為薄弱，PN結內多數載流子擴散運動將強于少數載流子漂移運動，從而產生從P型半導體指向N型半導體“擴散電流”這種狀態(tài)稱為“正向偏置”，電流由P區(qū)流向N區(qū)，稱為“正向電流”。若施加在N區(qū)電壓高于P區(qū)電壓，將形成極其薄弱漂移電流，并且這個電流不隨反向電壓增大而變化。這種狀態(tài)稱為PN結“反向偏置”，且產生極其薄弱、不隨外加電壓變化電流稱為“反向飽和電流”。由于反向飽和電流很小，PN結處在截止狀態(tài)，因此外加反向電壓時，PN結相稱于斷路。電流由N區(qū)流向P區(qū)，稱為反向電流。當加在PN結上反向電壓超過一定數值時，PN結電阻突然減小，反向電流急劇增大，這種現象稱為擊穿。

擊穿分為雪崩擊穿和齊納擊穿。發(fā)生雪崩擊穿后，PN結不再具備單向導電性，導致二極管發(fā)生不可恢復損壞。對給定PN結材料，如果正向電流恒定不變，在容許溫度變化區(qū)間內，PN結正向電壓與溫度成線性關系，即正向電壓隨著溫度升高而線性下降，即:kCkCU二U-(-In—)T一U-U=AU=-(—In—)T一AU二—STfg(o)qIfg(o)qIFFq：電子電荷；K：波爾茲曼常數；門絕對溫度。計算中要進行溫標轉換T=273+t公正向電流；C：與結面積、摻質濃度等關于常數S：PN結溫度傳感器敏捷度OUT顯示輸出燈。AT自整定模式批示燈。ALMOUT顯示輸出燈。AT自整定模式批示燈。ALM超溫報警輸出燈2)PN結V(0)或V(Tr)測量和調零*障■腹時性立就卅員葉慎縣亦■D司將“測量選取"開關撥到lF，“If調節(jié)”使IF=50叭將"測量開關”撥到嶺，記下V/Q值，再將“'測量開關”撥到△/,由“'△/調節(jié)”使4/=。實驗二十三：用霍爾效應測量磁場一、實驗目1.理解霍爾效應法測量磁場原理和辦法2.用霍爾效應測量通電螺線管軸線上磁場二、實驗原理：實驗表白，在磁場不太強時,霍爾電勢與電流強度I和磁感應強度B成正比，與板厚度b成反比K=1/nedH匕一稱為霍爾元件敏捷度。單位為mv/(mA?T)。IH一霍爾電流UU二KIB一B二h-HHHKIH在實際測量中，測得P、Q兩極之間電壓并不等于真實UH值，而是包括諸多副效應(熱電效應、熱磁效應、溫差電現象等因素)引起附加電壓，因而必要設法消除。辦法：電流和磁場換向對稱測量法消除辦法：對稱測量法mih方向四種組合正正，正反，反反，反正(電流和磁場換向,進行四次測量)，可測出四次電壓u,u,u,u,則霍爾電壓：(+B,+1),(+B,-1),(—B,+1),(—B,-1)U=1(U—U+U—U)H41234U1、U2、U3、U4自身還具有“+”“一”號，測量記錄時不要忘掉寫符號。三、實驗儀器實驗儀器TH-S型螺線管磁場測定實驗組合儀1.霍爾效應儀螺線管、霍爾元件、三只換向開關2.測試儀直流穩(wěn)流源為電磁鐵提供0~1000mA穩(wěn)定電流(lM)為霍爾元件提供0~10.0mA穩(wěn)定電流(ls)(IH)200mV高精度數字電壓表測量霍爾電壓事實上尺刻度是-1~15cm,實驗當中容許測量范疇是0~14cm.霍爾探頭位于螺線管右端,中心及左端，測距尺批示為：X=X1+X2位置右端中心左端測距尺讀數(cm)X201414X10014從儀器上讀出霍爾敏捷度Kh計算出磁感應強度B大小。H(若霍爾電壓輸出顯示超量程時，可將工作電流I或勵磁電流Im調小)，數據填入下表。勵逼電流/b=]OM[11A，翟爾元忤的工作電流AlO.OjnAr唇爾靈飆度A^IO.OmV'Cjtl\*T)測量條伴E一門厲(-S,-7)測量值(mV)弘=1耳￡0-厲一處〉(mV)3二W.KZ)(T)磁場強度換算：1GS=10-4T1KGS=10-iT=—10“2.50mV2.50x10-3V0.25VhmA-KGS10-3A-10-iTA-T實驗二十七：研究亥姆霍茲線圈軸線磁場分布實驗二十四：測量光敏電阻光電特性實驗二十五：研究光伏探測器光電特性實驗二十六：發(fā)光二極管光電特性光敏特性實驗：光敏傳感器：光信號轉變?yōu)殡娦盘栐恚汗怆娦ㄉ婕巴夤怆娦蛢裙怆娦┩夤怆娦航饘俨牧?；內光電效應：半導體材料，光強越大，電阻越小類型：①光敏電阻；《7②硅光電池：具備光生伏特效應PN結（較大）5S光敏二極管（光電二極管）：具備光生伏特效應PN結（較?。┌l(fā)光二極管。光電特性：伏安特性光照特性：1）敏捷度隨入射光強變化2）輸出電壓與電流隨光強變化2）不受光照時截止，受光照時導通

3）按光電伏型工作：0偏壓4）按光電導型工作：反偏壓，與光敏電阻類似③光伏探測器（光生伏）光電特性：（U③光伏探測器（光生伏）光電特性：（U為開路電壓，I為短路電流）④發(fā)光二極管發(fā)光波長測試：hc九hc九=,AE=eUAED（UD正向閾值電壓）實驗二十八：調節(jié)分光計并測量玻璃棱鏡折射率.A+5Sinmin玻璃三棱鏡折射率：n二A2一2其中A為三棱鏡頂角（非光學平面所對角）5為最小偏向角，即入射光與出射光關于三棱鏡對稱min實驗二十九：薄透鏡焦距測定一.物距-像距法測定會聚透鏡焦距式中s、s'、f'分別為物距、像距、像方焦距。公式中各物理量符號規(guī)定：以薄透鏡中心為原點量起，若其方向與光傳播方向一致者為正反之為負。運算時，已知量須添加符號，未知量則依照求得成果中符號判斷其物理意義。由透鏡L后方平面鏡反射M后仍為平行光，再經透鏡L折射，必會聚在原物平面上，得到與原物等大倒立實像A'B'。此時物與透鏡距離即為透鏡焦距f。物距-像距法測定凹透鏡焦距虛物P'取一縮小像，并在放入凹透鏡前先記下虛物P'位置。然后插入凹透鏡，（注意：此時物AB和L1位置不能再動）調節(jié)L2及像屏，找出一清晰像P”.此時，L2到虛物P'距離即物距s,L2到像P”距離為像距S'。實驗三十二：光夫瑯禾費衍射現象衍射現象分類：光源一障礙物光源一障礙物一接受屏距離為有限遠。觀測比較以便,但定量計算卻很復雜光源I2?夫瑯和費衍射陋礙物接收爵光源—障礙物—接受屏距離為無限遠。即入射光和衍射光都是平行光。計算比較簡樸。單縫衍射原理：如圖所示，將波長為入單色光源S置于透鏡L1平面上，由光源發(fā)出經L1出射平行光垂直照射在寬度為b狹縫上，診當b很小時，依照惠更斯一菲涅爾原理，狹縫上每一點都可當作是發(fā)射子波新波源。由于子波疊加成果,可以在透鏡焦面處接受屏上看到一組平行于狹縫明暗相間衍射條紋，中央是亮而寬明條紋，在它兩側是較弱明暗相間條紋，中央明條紋寬度是兩側明條紋寬度兩倍。從單縫衍射理論可以得出在pk點浮現亮條紋條件是bsin?=(2k+1)一(k=±1,±2,)2Pk點浮現暗條紋條件是bsin?二k一(k=±1,±2,)???式中b是單縫寬度，入是入射光波長，e是衍射角。???設透鏡L2與觀測屏距離為f,第k級暗條紋與衍射圖樣中心距離為xk則

也可推出另一關系式九f=b2(式中e為中央明條紋寬度)實驗裝置鈉燈狹縫透鏡狹縫透鏡L?鈉燈狹縫透鏡狹縫透鏡L?實驗環(huán)節(jié)(1)參照實驗裝置圖，在光學平臺上沿米尺調節(jié)各光學元件同軸等高。使狹縫接近鈉燈，且位于透鏡L］焦平面上。通過透鏡L1形成平行光束，垂直照射狹縫s2。用透鏡l2將衍射光束匯聚到測微目鏡分劃板。調節(jié)狹縫鉛直，并使測微目鏡分劃板毫米刻線與衍射條紋平行。調節(jié)S1縫寬不大于0.1mm，以使衍射條紋清晰且視場亮度適當。(4)調節(jié)測微目鏡調焦輪，使分劃板上十字叉絲和刻度清晰。用測微目鏡測量第k級暗紋到零級亮紋中心距離Xk或中央明條紋寬度e,連同已知入和f值代人公式便可求出縫寬bo2.光柵衍射基本概念光柵一大量等寬等間距平行狹縫(或反射面)構成光學元件。種類：

透射光柵=n*透射光柵=n*>光柵常數d=a+ba是透光（或反光）某些寬度b是不透光（或不反光）某些寬度光柵衍射原理*LiG*LiGL；光柵方程dsin0=k九（k=0,±1,±2,...）事實上因0角很小，可近似以為sin0?tan0貝y：d-k=k九（k=0,±1,±2,...光柵衍射實驗裝置

鈉燈簇縫■九/2鈉燈簇縫■九/2=225fflm透鏡Ll光柵透鏡L?光路調節(jié)與測量按圖2沿平臺米尺安排各器件，調節(jié)共軸。狹縫須調鉛直，并使光柵刻線和測微目鏡分劃板上刻線與狹縫平行。將狹縫調窄，先后移動測微目鏡，獲得清晰衍射條紋。調節(jié)目鏡，消除條紋與分劃板間視差。5?用測微目鏡測出第k級亮紋到零級亮紋中心距離。實驗三十一：光干涉現象楊氏雙縫干涉：S線光源，G是一種遮光屏，其上有兩條與S平行狹縫S1、S2，且與S等距離，因而S1、S2是相干光源，且相位相似；S1、S2之間距離是d，到屏距離是DoZ光強方布Z光強方布波長九=DAx實驗裝置示意圖測微月鏡測微月鏡實驗環(huán)節(jié):1。點亮鈉光燈，把鈉光燈、L1、單縫依次放好，使鈉光通過L］會聚到狹縫上。2。放好L2和目鏡，調共軸。并調節(jié)L2,使從目鏡中觀測到單縫清晰像。3。在L2背面放置雙縫，從目鏡觀測干涉現象，核心是調小單縫寬度及單縫與雙縫嚴格平行。4。測出N條暗紋間距離，測出雙縫隙到目鏡中心距離。Axd5。代入公式九=—^求波長（d=1mm）干涉條紋是一組平行等間距明、暗相間直條紋。中央為零級明紋，上下對稱，明暗相間均勻排列。干涉條紋不但出當前屏上，凡是兩光束重疊區(qū)域都存在干涉，故楊氏雙縫干涉屬于非定域干涉。當D、入一定期，e與d成反比，d越小，條紋辨別越清。用白光作實驗，則除了中央亮紋仍是白色外,別的各級條紋形成從中央向外由如紫到紅排列彩色條紋—光譜。（在屏幕上x=0處各種波長光程差均為零，各種波長零級條紋發(fā)生重疊，形成白色明紋。）

來裔雖』2的丸為非和干丸（不滿足光干涉養(yǎng)件）來街旺?遢的龍筋檢千丸（滿足光干涉條件）獲得槓千光的兩類典凹為法雙棱鏡可看作是有兩個折射棱角a很?。ú淮笥?°）直角棱鏡底邊相接而成。借助于雙棱鏡可使從光