2015-2016年物理實(shí)驗(yàn)I指導(dǎo)書

目錄目錄 0第一章大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)須知 1（一）《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)I》2015?2016年度教學(xué)管理細(xì)則 1（二）2015—2016學(xué)年第一學(xué)期《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)I》實(shí)驗(yàn)課程表 3第二章大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提要 4（一）“實(shí)驗(yàn)誤差及數(shù)據(jù)處理”內(nèi)容摘要 4（二）基本實(shí)驗(yàn)方法和基本技能學(xué)習(xí)內(nèi)容提要 9第三章物理實(shí)驗(yàn) 10（一）偏振光實(shí)驗(yàn) 10（二）用拉伸法測(cè)金屬絲的楊氏模量 13（三）激光全息照相 17（四）霍耳效應(yīng)法測(cè)量磁場(chǎng) 21（五）示波器的使用 25（六）伏安法測(cè)量非線性電阻 28（七）牛頓環(huán)測(cè)曲面半徑和劈尖干涉 34第四章理論課考試模擬試題及參考解答 38大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)理論考試模擬試題1 38模擬試題1參考答案 40大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)理論考試模擬試題2 42模擬試題2參考答案 44大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)理論考試模擬試題3 46模擬試題3參考答案 48注注意本書僅為教材《結(jié)構(gòu)化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》（第二版）的實(shí)驗(yàn)補(bǔ)充，預(yù)習(xí)和做實(shí)驗(yàn)都必須攜帶、閱讀教材。本書僅為教材《結(jié)構(gòu)化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》（第二版）的實(shí)驗(yàn)補(bǔ)充，預(yù)習(xí)和做實(shí)驗(yàn)都必須攜帶、閱讀教材。有些實(shí)驗(yàn)要求下課前完成部分?jǐn)?shù)據(jù)處理內(nèi)容，請(qǐng)同學(xué)們上課時(shí)一定要帶好鉛筆、直尺、計(jì)算器和坐標(biāo)紙！

第一章大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)須知（一）《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)I》2015?2016年度教學(xué)管理細(xì)則課程基本情況1.《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)I》和《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)II》是全校理工科二年級(jí)本科生的必修課，共64學(xué)時(shí)4學(xué)分，其中《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)I》32學(xué)時(shí)2學(xué)分，于每學(xué)年的第一學(xué)期開設(shè)。2.《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)I》的教學(xué)內(nèi)容分為理論課和實(shí)驗(yàn)課兩部分。理論課共6.8學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課由7個(gè)實(shí)驗(yàn)組成，平均每個(gè)實(shí)驗(yàn)3.6學(xué)時(shí)。其教學(xué)順序是：理論課2次→做3個(gè)實(shí)驗(yàn)→理論課考試→做4個(gè)實(shí)驗(yàn)。理論課安排1.理論課安排在第1學(xué)期1?4周在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)大樓對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)室上課，每次3.4學(xué)時(shí)，共6.8學(xué)時(shí)。2.理論課教學(xué)內(nèi)容為《結(jié)構(gòu)化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》（第二版）（高等教育出版社，姚列明主編）第一章。3.為保證學(xué)生按時(shí)到課，老師要按名單點(diǎn)名并記錄在冊(cè)，未到課或遲到者將影響平時(shí)成績。老師要在課后布置適量的作業(yè)。4.凡由于課程沖突等原因不能在規(guī)定時(shí)段上課的同學(xué)，可以換到其它時(shí)段、其他老師的課堂上課，但必須簽到。實(shí)驗(yàn)課安排教學(xué)班由行政班組成，分單雙周班，于第1學(xué)期第5?18周開課，詳見“實(shí)驗(yàn)課程表”。實(shí)驗(yàn)課準(zhǔn)備1.課前必須預(yù)習(xí)并按規(guī)定寫好預(yù)習(xí)報(bào)告。2.每次實(shí)驗(yàn)都應(yīng)帶齊《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》教材、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙、坐標(biāo)紙、鋼筆、繪圖鉛筆（最好是0.3?0.5mm的自動(dòng)鉛筆）、直尺、科學(xué)計(jì)算器。實(shí)驗(yàn)課考勤和上課紀(jì)律1.學(xué)生上課應(yīng)提前5分鐘進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，遲到者會(huì)被老師記錄并影響課程成績。遲到半小時(shí)及以上者不得參加本次實(shí)驗(yàn)。學(xué)生上課應(yīng)攜帶學(xué)生證件備查。2.學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室應(yīng)坐到規(guī)定編號(hào)的座位上做實(shí)驗(yàn)。老師鼓勵(lì)學(xué)生課前對(duì)照儀器進(jìn)一步預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)、或完成部分操作內(nèi)容，但前提是必須先認(rèn)真預(yù)習(xí)過，知道本儀器的操作規(guī)程，并認(rèn)真閱讀了操作警示牌的各項(xiàng)內(nèi)容，否則可能帶來危險(xiǎn)或儀器損壞。嚴(yán)禁野蠻操作和未經(jīng)老師允許擅自調(diào)換儀器或調(diào)換座位。凡不按規(guī)程操作造成儀器損壞的按學(xué)校有關(guān)規(guī)定進(jìn)行賠償。3.做完實(shí)驗(yàn)后數(shù)據(jù)必須全部記錄到實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙上，經(jīng)老師簽字，整理好實(shí)驗(yàn)儀器、擺整齊實(shí)驗(yàn)凳后才能離開實(shí)驗(yàn)室。4.如實(shí)驗(yàn)效果未達(dá)到規(guī)定要求，老師可要求學(xué)生補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)。補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)老師應(yīng)在數(shù)據(jù)上簽字并注明操作的成績或等級(jí)。5.教師應(yīng)當(dāng)堂向?qū)W生說明本實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)數(shù)，杜絕早退情況發(fā)生。實(shí)驗(yàn)做得快的同學(xué)可在簽字后繼續(xù)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，下課前半學(xué)時(shí)之內(nèi)才能離開實(shí)驗(yàn)室。6.缺實(shí)驗(yàn)的同學(xué)必須拿任課老師簽字的補(bǔ)課批條到其他老師處補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告1.實(shí)驗(yàn)報(bào)告包括預(yù)習(xí)、操作、數(shù)據(jù)處理三部分。學(xué)生必須在實(shí)驗(yàn)開始前寫好預(yù)習(xí)內(nèi)容，否則不允許做實(shí)驗(yàn)，按缺課處理。學(xué)生在做完實(shí)驗(yàn)后必須于一周以內(nèi)由班干部統(tǒng)一收齊并按學(xué)號(hào)排序后交給任課老師或按老師要求交到A120辦公室該實(shí)驗(yàn)的專用信箱。未按時(shí)交報(bào)告的將影響平時(shí)成績。助教應(yīng)在收到報(bào)告3天內(nèi)批改完畢并交給任課老師，確保任課教師在該班下次上課前可以登記成績、評(píng)講并發(fā)給學(xué)生。助教批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告只打出數(shù)據(jù)處理的分項(xiàng)成績和評(píng)語，預(yù)習(xí)、操作和總成績由任課教師評(píng)定等級(jí)。2.預(yù)習(xí)部分（20分）應(yīng)完成以下六個(gè)內(nèi)容：一、實(shí)驗(yàn)室名稱（詳見課表）；二、實(shí)驗(yàn)名稱；三、實(shí)驗(yàn)原理；四、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；五、?shí)驗(yàn)內(nèi)容；六、實(shí)驗(yàn)器材（設(shè)備、元器件）；如實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有變動(dòng)也可在操作時(shí)寫，但在數(shù)據(jù)簽字前必須完成。其中實(shí)驗(yàn)原理是重點(diǎn)，應(yīng)參照教材認(rèn)真完成。預(yù)習(xí)部分應(yīng)工整地書寫到實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙第1頁至第2頁，預(yù)習(xí)部分必須至少繪一個(gè)原理圖或接線圖等。上課時(shí)老師必須檢查每個(gè)同學(xué)的預(yù)習(xí)報(bào)告并簽字。3.操作部分（40分）應(yīng)完成實(shí)驗(yàn)步驟及操作的內(nèi)容；記錄所有實(shí)驗(yàn)儀器的編號(hào)；記錄溫度等實(shí)驗(yàn)環(huán)境物理量；記錄實(shí)驗(yàn)規(guī)定的全部測(cè)量值和相關(guān)表格。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)必須經(jīng)老師當(dāng)堂簽字認(rèn)可后才算有效。學(xué)生完成額外的操作內(nèi)容或有獨(dú)創(chuàng)的有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)方法可獲得總共不超過6分的操作附加分。4.數(shù)據(jù)處理部分（40分）應(yīng)完成以下四個(gè)內(nèi)容：七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄；八、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理；九、實(shí)驗(yàn)結(jié)論；十、對(duì)本實(shí)驗(yàn)過程、方法及手段的改進(jìn)意見。完成以上內(nèi)容很認(rèn)真或有獨(dú)創(chuàng)的見解或完成了老師規(guī)定的額外數(shù)據(jù)處理內(nèi)容可獲得總共不超過6分的數(shù)據(jù)處理符加分。理論課考試1.理論課考試安排在第9～10周周末進(jìn)行（具體時(shí)間、地點(diǎn)另定），為90分鐘閉卷考試，實(shí)驗(yàn)缺課兩次（包含兩次）以上的同學(xué)沒有考試資格。2.考題類型：填空題、選擇題、作圖題、計(jì)算題，參見指導(dǎo)書第四章的三套模擬題。3.考試內(nèi)容限于教材第一章的以下內(nèi)容：（1）以下內(nèi)容要求全部掌握：測(cè)量、誤差、不確定度、有效數(shù)字和數(shù)據(jù)處理中的列表法。（2）作圖法要求掌握作圖法的作用與優(yōu)點(diǎn)、作圖規(guī)則、平滑曲線、直線擬合、校正曲線。（3）最小二乘法要求能根據(jù)公式（1?4?9）和（1?4?10）求解斜率b和截距a，要求有求解過程并注明單位。最小二乘法公式不要求背，相關(guān)系數(shù)r、a和b的不確定度不要求掌握。成績管理1.課程成績=百分制理論課成績×40%+百分制平時(shí)成績×60%，滿分為100分。2.平時(shí)成績=（Σ百分制每次實(shí)驗(yàn)成績）÷7，遲到、缺課或遲交、不交實(shí)驗(yàn)報(bào)告將影響平時(shí)成績。如果（Σ百分制每次實(shí)驗(yàn)成績）÷7大于100，記為100分。3.每次實(shí)驗(yàn)成績（滿分100+12分）=預(yù)習(xí)成績+操作成績（包括操作附加分）+實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績（包括數(shù)據(jù)處理附加分）。三項(xiàng)的滿分分別是：20分、40+6分、40+6分，全班平均成績一般為80分（16分+32分+32分）。4.補(bǔ)考：因上學(xué)期操作考試不及格造成課程成績不及格的應(yīng)參加本學(xué)期第1?2周組織的《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)II》操作補(bǔ)考，具體時(shí)間、地點(diǎn)在教務(wù)處網(wǎng)站公布。5.重修：課程成績不及格時(shí)或補(bǔ)考后仍不及格的，須重新學(xué)習(xí)。（1）報(bào)到：于第5周重修班開課前帶重新學(xué)習(xí)證到科A120報(bào)名。（2）補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)：第6?12周插班補(bǔ)做實(shí)驗(yàn)（除本學(xué)期正修的實(shí)驗(yàn)外，內(nèi)容不限，《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)I》和《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)II》，包括以前做過的實(shí)驗(yàn)均可，必須認(rèn)真預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)經(jīng)任課老師簽字并打分才有效，實(shí)驗(yàn)報(bào)告須認(rèn)真完成并于12周考試前全部交到A120。（3）考試：第13周進(jìn)行理論輔導(dǎo)，第14周考試（補(bǔ)夠6個(gè)實(shí)驗(yàn)的有資格參加），重修《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)I》的參加理論考試，重修《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)II》的參加操作考試。（二）2015?2016學(xué)年第一學(xué)期《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)I》實(shí)驗(yàn)課程表上課時(shí)間A循環(huán)B循環(huán)C循環(huán)D循環(huán)E循環(huán)F循環(huán)G循環(huán)星期二2段(10:20?13:02)羅浩文2014060201（單）2014060102（雙）程忠2014060202（單）2014060103（雙）陳群宇2014060203（單）2014060104（雙）俞眉孫2014060204（單）2014060105（雙）3段①(13:20?16:02)羅浩文2014010901（單）2014010907（雙）程忠2014010902（單）2014010908（雙）陳群宇2014010903（單）2014010909（雙）俞眉孫2014010904（單）2014010910（雙）4段(16:20?19:02)姚列明2014010906（單）2014010912（雙）聶湧2014010915（單）2014080101（雙）崔海娟2014080107（單）2014010913（雙）5段(19:30?22:12)姚列明2014070901（單）2014050206（雙）聶湧2014070904（單）2014070903（雙）崔海娟2014070902（單）2014020914（雙）星期三3段①(13:20?16:02)羅浩文2014020901（單）2014020902（雙）寧智華2014020907（單）2014000202（雙）李志杰2014020912（單）2014020913（雙）李業(yè)鳳2014190201（單）2014190101（雙）2014190102(2人）霍中生2014040102（單）2014040103（雙）4段(16:20?19:02)羅浩文2014080201（單）2014080102（雙）姚列明2014080202（單）2014080103（雙）聶湧2014080301（單）2014080105（雙）寧智華2014010905（單）2014010911（雙）李志杰2014080302（單）2014080106（雙）李業(yè)鳳2014080104（單）2014010914（雙）霍中生2014080203（單）2014080204（雙）5段(19:30?22:12)李海龍（單）2014040101（單）姚列明2014000201（單）2014020908（雙）聶湧2014020910（單）2014060108（雙）李志杰2014060107（單）2014020911（雙）李業(yè)鳳2014030304（單）2014030305（雙）霍中生2014030401（單）2014170201（雙）星期四2段(10:20?13:02)郭袁俊2014030101（單）2014060109（雙）程忠2014030102（單）2014180101（雙）陳群宇2014030103（單）2014180201（雙）俞眉孫2014030104（單）2014180202（雙）許春青（單）/吳靜(雙）2014030105（單）2014030301（雙）陳中鈞2014030106（單）2014170101（雙）李朝霞2014030306（單）2014030402（雙）3段①(13:20?16:02)郭袁俊2014050101（單）2014000203（雙）程忠2014050102（單）2014050202（雙）陳群宇2014050103（單）2014050203（雙）俞眉孫2014050104（單）2014050204（雙）許春青（單）/吳靜(雙）2014070910（單）2014070912（雙）陳中鈞2014050106（單）2014050205（雙）李朝霞2014070905（單）2014070906（雙）星期五2段(10:20?13:02)于景俠2014040201（單）2014020905（雙）吳靜2014040202（單）2014020906（雙）李承躍2014040203（單）2014040501（雙）寧智華2014040204（單）2014110901（雙）許春青2014040205（單）2014110902（雙）陳中鈞2014040206（單）2014110903（雙）李朝霞2014020903（單）2014020904（雙）3段①(13:20?16:02)于景俠2014070909（單）2014030201（雙）吳靜2014170102（單）2014030202（雙）李承躍2014070911（單）2014030203（雙）寧智華2014090101（單）2014060101（雙）許春青2014090102（單）2014060106（雙）陳中鈞2014070907（單）2014030302（雙）李朝霞2014070908（單）2014030303（雙）4段(16:20?19:02)吳靜2014050105（單）2014050201（雙）李承躍2014020909（單）2014020915（雙）上課日期教學(xué)周次房間號(hào)A104A108+109A116+118A119A121A204A206實(shí)驗(yàn)編號(hào)（一）（二）（三）（四）（五）（六）（七）實(shí)驗(yàn)名稱上課班級(jí)偏振光實(shí)驗(yàn)用拉伸法測(cè)金屬絲的楊氏模量光學(xué)全息照相霍耳效應(yīng)法測(cè)量磁場(chǎng)=6\*GB3⑥示波器的使用=7\*GB3⑦伏安法測(cè)量非線性電阻牛頓環(huán)測(cè)曲面半徑和劈尖干涉常規(guī)儀器模塊化儀器9月29?10月2日③第5周單周班ABCD1D2EFG10月6?9日第6周雙周班ABCD1D2EFG10月13?10月16日第7周單周班GABC1C2DEF10月20?23日第8周雙周班GABC1C2DEF10月27?30日第9周單周班FGAB1B2CDE11月3?6日第10周雙周班FGAB1B2CDE11月10日?13日④第11周單周班EFGA1A2BCD11月17?20日④第12周雙周班EFGA1A2BCD11月24?27日第13周單周班DEFG1G2ABC12月1?4日第14周雙周班DEFG1G2ABC12月8?11日第15周單周班CDEF1F2GAB12月15?18日第16周雙周班CDEF1F2GAB12月22?25日第17周單周班BCDE1E2FGA12月29?1月1日第18周雙周班BCDE1E2FGA備注：①第3段上課時(shí)間為中午1:20，請(qǐng)不要遲到。②第1?4周全體同學(xué)上理論課，具體時(shí)間、教室與第一次上實(shí)驗(yàn)課一致，內(nèi)容為2012版《結(jié)構(gòu)化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》（第二版）第一章。③法定節(jié)假日、校運(yùn)會(huì)放假按學(xué)校統(tǒng)一安排調(diào)課，缺的課由老師與學(xué)生及實(shí)驗(yàn)員協(xié)商時(shí)間補(bǔ)上。④理論課考試安排在9?10周期中考試進(jìn)行，具體時(shí)間另行通知。⑤全班已選課同學(xué)按學(xué)號(hào)排序，實(shí)驗(yàn)（座位）號(hào)依次為1、2、……，補(bǔ)課同學(xué)的實(shí)驗(yàn)（座位）號(hào)排在最后，依次順延。=6\*GB3⑥儀器分常規(guī)和模塊化兩種各20套，操作方法和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不同，需要分別預(yù)習(xí)，可按學(xué)號(hào)分組（即全部實(shí)驗(yàn)號(hào)的前[總?cè)藬?shù)/2]為第1組，其余為第2組）或自由分組（要保證每組人數(shù)不超過18人）。=7\*GB3⑦定標(biāo)用非數(shù)顯信號(hào)源兩人共用1臺(tái)。

第二章大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提要（一）“實(shí)驗(yàn)誤差及數(shù)據(jù)處理”內(nèi)容摘要一、測(cè)量與誤差1．測(cè)量（1）測(cè)量的含義（強(qiáng)調(diào)測(cè)量是一個(gè)過程）、測(cè)量的讀數(shù)（被測(cè)量與計(jì)量單位的比值）和測(cè)量的數(shù)據(jù)（強(qiáng)調(diào)單位）。（2）測(cè)量的四要素：測(cè)量對(duì)象、測(cè)量單位、測(cè)量方法和測(cè)量準(zhǔn)確度。（3）測(cè)量的分類A．按測(cè)量方法分：直接測(cè)量和間接測(cè)量。B．按測(cè)量條件（結(jié)果）分：等精度測(cè)量與非等精度測(cè)量。2．誤差（1）誤差的表述A．絕對(duì)誤差（）：（測(cè)量值）?（真值），它是誤差的定義式，有大小、方向（符號(hào)）和單位。偏差（）：用算術(shù)平均值（近真值）代替真值算出的誤差稱為偏差，表達(dá)式為。B．相對(duì)誤差（常表示為百分誤差形式）：，其中定義為真值，在實(shí)際計(jì)算時(shí)，一般多次測(cè)量用平均值、單次測(cè)量用測(cè)量值代替。它的大小可反應(yīng)測(cè)量精度（準(zhǔn)確度）的高低。C．修正值：（真值）?（測(cè)量值）。它與誤差的絕對(duì)值相等，符號(hào)相反，單位相同。（2）誤差的來源（設(shè)備、方法、環(huán)境和人員）。（3）誤差的分類（按性質(zhì)分）A．系統(tǒng)誤差：系統(tǒng)誤差的含義，特征——確定性；已定系統(tǒng)誤差和未定系統(tǒng)誤差。B．偶然誤差：偶然誤差的含義，特征——隨機(jī)性；大多數(shù)偶然誤差遵從正態(tài)分布。正態(tài)分布的性質(zhì)：單峰性、有界性和對(duì)稱性?！粝到y(tǒng)誤差與偶然誤差的關(guān)系及如此分類法的不足。◆粗大誤差：明顯歪曲測(cè)量結(jié)果的誤差，完全是一種錯(cuò)誤（測(cè)量結(jié)果中不允許粗差的存在）。（4）精密度、正確度及準(zhǔn)確度等名詞的含義。二、系統(tǒng)誤差的處理1．系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)（理論分析法、對(duì)比測(cè)量法、數(shù)據(jù)分析法）。2．如何消除系統(tǒng)誤差（1）對(duì)已定系統(tǒng)誤差的消除A．消除產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的根源B．找出修正值對(duì)測(cè)量值進(jìn)行修正真值＝測(cè)量值+修正值（2）對(duì)未定系統(tǒng)誤差的消除A.代替法；B.交換法：C.異號(hào)法；D.半周期偶次觀測(cè)法。注意：多次測(cè)量既不能減小系統(tǒng)誤差，更不能消除系統(tǒng)誤差。三、偶然誤差的估算（不考慮系統(tǒng)誤差）1．用算術(shù)平均值（即近真值、最佳值）表示測(cè)量結(jié)果：2．用算術(shù)平均值（對(duì)真值）的標(biāo)準(zhǔn)偏差表示偶然誤差：其中S是任一次測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差，常用于拉依達(dá)準(zhǔn)則剔除壞值偶然誤差可通過多次測(cè)量減小之，但不能消除。（2）置信概率結(jié)果表達(dá)式表明真值以概率P出現(xiàn)在區(qū)間中。其中概率稱為置信概率。當(dāng)時(shí)，。（3）壞值的剔除極限誤差拉依達(dá)準(zhǔn)則5．誤差均分定理四、實(shí)驗(yàn)不確定度（測(cè)量結(jié)果不確定度、不確定度）1．不確定度（）的概念它是表征被測(cè)量的真值或者誤差在某個(gè)量值范圍內(nèi)的一個(gè)評(píng)定，其大小可反映測(cè)量結(jié)果可信賴程度的高低，用它來評(píng)定測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量比用誤差來評(píng)定更合適。2．不確定度（）的兩個(gè)分量：（1）類不確定度（統(tǒng)計(jì)不確定度）分量。注意：在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，對(duì)同一物理量進(jìn)行多次測(cè)量，只有一個(gè)分量。（2）類不確定度（非統(tǒng)計(jì)不確定度）分量。注意：不確定度分為類和類，與誤差分為偶然誤差與系統(tǒng)誤差之間沒有完全對(duì)應(yīng)的關(guān)系。3．直接測(cè)量不確定度的計(jì)算方法（1）類（統(tǒng)計(jì)）不確定度分量的計(jì)算方法：類不確定度計(jì)算方法與偶然誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)相同。（2）類（非統(tǒng)計(jì)）不確定度分量的計(jì)算方法：最常采用的是“近似標(biāo)準(zhǔn)差”估計(jì)的方法，如果誤差是高斯分布，有如果誤差是均分分布，有式中是“誤差極限值”。類不確定度主要考慮儀器誤差分量和估讀誤差分量，分布全視為均分分布。即A．儀器誤差的確定：<1>．由儀器說明書指示計(jì)算。<2>．指針式電表等：量程，為儀器的準(zhǔn)確度等級(jí)。<3>．?dāng)?shù)顯電表等：，N為測(cè)量值，m%為相對(duì)誤差系數(shù)，n是絕對(duì)誤差項(xiàng)。<4>．未知儀器誤差的可估讀的連續(xù)均勻分度的儀器：估計(jì)為最小分度值的一半。<5>．未知儀器誤差的不可估讀的數(shù)字式儀表和游標(biāo)尺等：估計(jì)為最小分度值。<6>．若測(cè)量條件較差，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)。B．估讀誤差的確定：<1>．滿足儀器規(guī)定的測(cè)量條件時(shí)，可連續(xù)讀數(shù)儀器的估讀誤差取最小刻度的1/5。不可估讀的數(shù)字式儀表和游標(biāo)尺等不存在估讀誤差。<2>．不滿足儀器規(guī)定的測(cè)量條件時(shí)，可連續(xù)讀數(shù)儀器按經(jīng)驗(yàn)放大估讀誤差。比如測(cè)楊氏模量實(shí)驗(yàn)中，鏡尺距離D取=2mm。不可估讀的數(shù)字式儀表也要按經(jīng)驗(yàn)取一定的估讀誤差。比如測(cè)楊氏模量實(shí)驗(yàn)中，卡尺測(cè)量光杠桿長度b，因無法對(duì)準(zhǔn)而存在估讀誤差=0.2mm。注意：對(duì)一個(gè)物理量進(jìn)行多次測(cè)量，結(jié)果既存在A類不確定度分量又存在B類不確定度分量，而單次測(cè)量只考慮B類不確定度分量。即一個(gè)測(cè)量可以只考慮B類不確定度分量，但不能只考慮A類不確定度分量，換言之，沒有B類不確定度的測(cè)量是不存在的。4．合成不確定度（）；（很小時(shí)）；（也很小時(shí)）5．總不確定度（U）：是置信因子，如果誤差分布是高斯分布 ，即，置信概率； ，即，置信概率； ，即，置信概率。6．不確定度的傳遞（間接測(cè)量的不確定度的計(jì)算）注意：不確定度的傳遞是對(duì)間接測(cè)量而言的，即所有間接測(cè)量量的不確定度，都要通過傳遞公式來計(jì)算；同時(shí)，傳遞是每個(gè)直接測(cè)量量的的傳遞，不是A類不確定度分量S或B類不確定度分量分別的傳遞，必須要把每個(gè)直接測(cè)量量的S和合成為后才能傳遞?！粑⑿≌`差準(zhǔn)則——簡化誤差計(jì)算7．用總不確定度表示測(cè)量結(jié)果 （單位）（置信度） （單位）（） （單位）（） （單位）（）上面的表達(dá)式中的P都是針對(duì)誤差分布是正態(tài)分布的，若不是正態(tài)分布P值不盡相同；我們約定，總不確定度中的C都取1，置信度P也可不再書寫了。五、有效數(shù)字和數(shù)據(jù)處理1．有效數(shù)字的概念（1）有效數(shù)字的含義及科學(xué)記數(shù)法：A．強(qiáng)調(diào)：測(cè)量值可表示為幾位可靠加幾位可疑數(shù)字，但可疑數(shù)字中只有最靠左的一位是有效數(shù)字。B．牢記：誤差決定有效數(shù)字，而不是有效數(shù)字決定誤差。C．記?。海┪驳?該添則添，不該添一定不能添。D．注意；十進(jìn)制單位換算與有效數(shù)字的位數(shù)無關(guān)。E．應(yīng)用：未定的誤差、不確定度、相對(duì)不確定度都是可疑數(shù)字。（2）科學(xué)表達(dá)式的有效數(shù)字規(guī)定。（3）有效數(shù)字取位的一些規(guī)（約）定：A．不知道儀器誤差、不計(jì)算不確定度、有效數(shù)字算式中表示為幾位可靠加1位可疑數(shù)字；B．不確定度計(jì)算的中間過程，表示為幾位可靠數(shù)字加1?3位可疑數(shù)字；C．不確定度結(jié)果表達(dá)式中，表示為幾位可靠數(shù)字加1?2位可疑數(shù)字，可疑位必須對(duì)齊；D．已定的絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差的有效位數(shù)取決于測(cè)量值與公認(rèn)值之差的有效位數(shù)。E．自然數(shù)、常數(shù)、無理數(shù)的有效數(shù)字為無窮多位，運(yùn)算時(shí)可根據(jù)所需取位。（4）直接測(cè)量的有效數(shù)字——如何讀數(shù)：讀至產(chǎn)生誤差的最左一位或下一位。讀至下一位時(shí)須申明儀器誤差、估讀誤差的大小。（5）間接測(cè)量的有效數(shù)字——有效數(shù)字的計(jì)算：A．根據(jù)有效數(shù)字定義的計(jì)算法則的計(jì)算（積、差、商、乘方、開方、對(duì)數(shù)、指數(shù)、三角函數(shù)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則）。B．根據(jù)不確定度的傳遞公式確定有效數(shù)字的計(jì)算方法。2．?dāng)?shù)據(jù)處理（1）列表法（作用與要求）（2）作圖法：A．作圖規(guī)則（注意：關(guān)系曲線與校準(zhǔn)曲線作圖時(shí)的區(qū)別）。B．求直線的斜率與截距。C．曲線改直的方法與應(yīng)用。D．作圖法可用來進(jìn)行直線似合和求經(jīng)驗(yàn)公式。（3）逐差法（4）最小二乘法A估讀誤差．最小二乘法原理。B．一元一次線性回歸數(shù)學(xué)模式：則注意：實(shí)際應(yīng)用中包括、、、共6個(gè)步驟缺一不可；所有計(jì)算步驟中不能按有效位數(shù)規(guī)則計(jì)算，應(yīng)保留盡可能多的位數(shù)；一般的有效位數(shù)同y，的有效位數(shù)用有效數(shù)字規(guī)則由下式算出C．相關(guān)系數(shù)為Y。D．最小二乘法可用來進(jìn)行直線擬合和求經(jīng)驗(yàn)公式。E．實(shí)際應(yīng)用時(shí)要注意數(shù)據(jù)間隔盡量選大一些。（二）基本實(shí)驗(yàn)方法和基本技能學(xué)習(xí)內(nèi)容提要1．基本的實(shí)驗(yàn)方法和測(cè)量方法（1）比較法（典型實(shí)驗(yàn)是“電橋測(cè)電阻”）；（2）模擬法（典型實(shí)驗(yàn)是“靜電橋模擬”）；（3）放大法（典型實(shí)驗(yàn)是“拉伸法測(cè)金屬絲的楊氏模量”）；（4）補(bǔ)償法（典型實(shí)驗(yàn)是“用電勢(shì)差計(jì)測(cè)電動(dòng)勢(shì)”）；（5）干涉法（典型實(shí)驗(yàn)是“用牛頓環(huán)測(cè)平凸透鏡曲率半徑”）；（6）轉(zhuǎn)換測(cè)量法（典型實(shí)驗(yàn)是“超聲聲速的測(cè)定”）；（7）示波法（典型實(shí)驗(yàn)是“示波器的調(diào)整與使用”中的“李薩如圖形測(cè)頻率”）。2．基本實(shí)驗(yàn)儀器的結(jié)構(gòu)、測(cè)量原理；技術(shù)性能；調(diào)整使用方法。應(yīng)掌握的基本儀器；（1）測(cè)長計(jì)時(shí)類：米尺（卷尺）、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微計(jì)、移測(cè)顯微鏡（讀數(shù)顯微鏡）；秒表。（2）測(cè)溫儀器類：酒精溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)、溫差電偶。（3）電學(xué)儀器類：穩(wěn)壓電源、電阻箱、滑線變阻器、電流表、電壓表、多用表、惠斯登電橋、電勢(shì)差計(jì)、檢流計(jì)、平衡指示儀、標(biāo)準(zhǔn)電池、示波器、信號(hào)發(fā)生器等。使用電學(xué)儀器的安全操作方法。（4）光學(xué)儀器類：透鏡、光具座、觀測(cè)望遠(yuǎn)鏡、移測(cè)顯微鏡、精密分光計(jì)、光源（白熾燈、鈉光燈、汞燈、氦一氖激光器）。光學(xué)儀器的維護(hù)保養(yǎng)知識(shí)。

第三章物理實(shí)驗(yàn)（一）偏振光實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)原理詳見教材：《結(jié)構(gòu)化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》（第二版）實(shí)驗(yàn)3.6（參考頁碼P.111?120）。二實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．理解光的各種偏振特性；2．學(xué)會(huì)鑒別圓偏振光、線偏振光、橢圓偏振光和部分偏振光；3．驗(yàn)證馬呂斯定律；4．通過測(cè)布儒斯特角求材料的相對(duì)折射率。三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．觀察起偏和消光現(xiàn)象；2．鑒別圓偏振光、線偏振光、橢圓偏振光和部分偏振光；3．了解1/4波片和1/2波片的作用；4．驗(yàn)證馬呂斯定律；5．通過測(cè)布儒斯特角求材料的相對(duì)折射率。四實(shí)驗(yàn)器材半導(dǎo)體激光器1個(gè)，具有測(cè)量垂直旋轉(zhuǎn)角度功能的偏振片2個(gè)、1/4波片1個(gè)和1/2波片1個(gè)，帶底座玻片1個(gè)，布儒斯特角專用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和轉(zhuǎn)動(dòng)支架1個(gè)，普通光具座若干，光學(xué)導(dǎo)軌（兩組合用）1條，光強(qiáng)傳感器和相對(duì)光強(qiáng)測(cè)量儀1套.五實(shí)驗(yàn)步驟及操作進(jìn)行以下操作時(shí)，應(yīng)保證激光束與光學(xué)導(dǎo)軌平行，且激光束垂直穿過所有鏡片的圓心，到達(dá)傳感器的中心。（一）觀察起偏和消光現(xiàn)象。1．起偏：將激光投射到屏上，在激光束中插入一塊偏振片，使偏振片在垂直于光束的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察透過光強(qiáng)的變化，并據(jù)此判斷激光束（光源）的偏振情況。2．消光：在第一塊偏振片和屏之間加入第二塊偏振片，將第一塊固定，轉(zhuǎn)動(dòng)第二塊偏振片，觀察現(xiàn)象，能否找到一個(gè)消光位置，此時(shí)兩偏振片的位置關(guān)系怎樣？（二）驗(yàn)證馬呂斯定律數(shù)據(jù)記錄表見表1?1。首先在光源后放上P1，使激光束垂直通過P1中心，旋轉(zhuǎn)P1使光強(qiáng)最強(qiáng)（光電流的讀數(shù)應(yīng)在200?1500之間），記下P1的角度坐標(biāo)，再在P1之后加入P2，使光線垂直通過P2中心，旋轉(zhuǎn)P2到透過之光最強(qiáng)，記下P2的度數(shù)，此時(shí)P1和P2的夾角為=0°或180°，保持P1不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)P2，每隔10°記錄一次對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)值，直到旋轉(zhuǎn)180°。注意光強(qiáng)測(cè)試儀的讀數(shù)與光強(qiáng)成線性關(guān)系，但沒有定標(biāo)，所以不代表絕對(duì)光強(qiáng)，可以不寫單位。（三）1/4波片和1/2波片的作用1．1/4波片的作用：數(shù)據(jù)記錄及分析表見表1?2。保持P1不動(dòng)，記下P1的度數(shù)，旋轉(zhuǎn)P2到看到消光現(xiàn)象，記下P2的度數(shù)，然后在P1、P2之間插入1/4波片C1，并使C1轉(zhuǎn)動(dòng)到再次出現(xiàn)消光現(xiàn)象，記下此時(shí)C1的度數(shù)，然后使C1由消光位置分別再轉(zhuǎn)過15°、30°、45°、60°、75°、90°時(shí)，每次都將P2逐步旋轉(zhuǎn)360°，觀察其間光強(qiáng)的變化情況，試問能看到幾次光強(qiáng)極大和極小的現(xiàn)象？各次之間有無變化？為什么？并說明各次由C1透出光的偏振性質(zhì)。2．1/2波片的作用數(shù)據(jù)記錄表見表1?3。保持P1不動(dòng)，記下P1的度數(shù)，旋轉(zhuǎn)P2到看到消光現(xiàn)象。（1）在P1和P2之間插入一個(gè)1/2波片，將此波片旋轉(zhuǎn)360°，能看到幾次消光？（2）將1/2波片任意轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，破壞消光現(xiàn)象，再將P2旋轉(zhuǎn)360°，能看到幾次消光？圖1?1.測(cè)量布魯斯特角（3）改變1/2波片的光軸與激光通過P1后偏振方向之間夾角θ的數(shù)值，使其分別為15°、30°、45°、60°、75°、90°，把P2旋轉(zhuǎn)360°尋找消光位置，記錄相應(yīng)的角度θp2，解釋上面實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并由此總結(jié)出圖1?1.測(cè)量布魯斯特角（四）通過測(cè)布儒斯特角求材料的相對(duì)折射率要測(cè)量玻璃的相對(duì)折射率，首先要測(cè)出空氣中平面玻璃的布儒斯特角。為此，必須在光具座上安裝旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和轉(zhuǎn)動(dòng)支架。參考圖1?1，具體步驟如下：1．在光具座上裝一個(gè)移動(dòng)座，其后再放入專用移動(dòng)座，并把旋轉(zhuǎn)支架裝到專用移動(dòng)座上，再把旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝入到專用移動(dòng)座上，把接收屏裝入旋轉(zhuǎn)支架的末端，把偏振片裝在工作臺(tái)與接收屏之間。2．在移動(dòng)座上裝上光源。并調(diào)整反射光、偏振片光軸、接收器光軸在同一平面內(nèi)。3．將平面玻璃樣品置于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心，并使反射面通過旋轉(zhuǎn)中心，并用壓片把樣品磚固定。使反射面垂直于入射光，讀出此時(shí)工作臺(tái)度數(shù)io。轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)以改變?nèi)肷浣牵率狗瓷涔鉃榫€偏振光，即旋轉(zhuǎn)接收屏前的偏振片時(shí)會(huì)出現(xiàn)消光現(xiàn)象，讀出此時(shí)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的度數(shù)i1，記錄到表1?4。重復(fù)3次，取i1平均值。4．，為所測(cè)得布儒斯特角。由此公式求出相對(duì)折射率：tg=n2/n1n2=n1·tg式中n2為要求的相對(duì)折射率，n1為空氣的折射率，值為1。（n1是多少位有效數(shù)字？）（五）實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)1．半導(dǎo)體激光器功率較強(qiáng)，不要用眼睛直接觀察激光，以免損壞眼睛。2．測(cè)量時(shí)要使偏振系統(tǒng)的出射光射入探測(cè)器的中間部位。3．不要觸摸任何光學(xué)鏡面。六實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理和分析（一）分別描述起偏器和檢偏器旋轉(zhuǎn)360°透過光強(qiáng)是如何變化。（二）驗(yàn)證馬呂斯定律1．表1?1.驗(yàn)證馬呂斯定律數(shù)據(jù)記錄表P1=________，P2=________P1和P2之間的夾角θ0°10°20°30°40°50°60°70°80°90°光電流IθP1和P2之間的夾角θ100°110°120°130°140°150°160°170°180°光電流Iθ2．繪制出—和—cos2曲線圖。3．分析—和—cos2曲線的含義（緊跟在圖后回答）。（三）1/4波片的作用1．表1?2.1/4波片記錄分析表P1=________，P2=________，1/4波片C1=________C1由消光位置起轉(zhuǎn)動(dòng)的角度0°15°30°45°60°75°90°P2旋轉(zhuǎn)360°，光強(qiáng)有幾次極大和極小極大和極小之間光強(qiáng)變化的程度C1透出光的偏振性質(zhì)2．根據(jù)上表總結(jié)1/4波片的作用（緊跟在表1?2后回答）。（四）1/2波片的作用（通過實(shí)驗(yàn)回答1、2問）1．在P1和P2之間插入一個(gè)1/2波片，將此波片旋轉(zhuǎn)360°，能看到幾次消光？2．將1/2波片任意轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，破壞消光現(xiàn)象，再將P2旋轉(zhuǎn)360°，又能看到幾次消光？3．改變1/2波片的光軸與激光通過P1后偏振方向之間夾角θ的數(shù)值（表1?3）（注意記錄P2旋轉(zhuǎn)3600消光所對(duì)應(yīng)的位置θP2）。表1?31/2波片數(shù)據(jù)記錄表P1=________，P2=________，1/2波片C2=________θ0°15°30°45°60°75°90°P2所在的消光位置θP2：(位置1)(位置2)4．依據(jù)上面實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)1/2波片的作用（緊跟在表1?3后回答）。（五）通過測(cè)布儒斯特角求玻璃的折射率1．表1?4測(cè)量布儒斯特角實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表測(cè)量次數(shù)123平均值ioi12．求玻璃的折射率。玻璃的折射率理論值是1.45845，求其相對(duì)誤差。（要求有公式和計(jì)算過程）（二）用拉伸法測(cè)金屬絲的楊氏模量【實(shí)驗(yàn)原理】詳見教材：《結(jié)構(gòu)化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》（第二版）實(shí)驗(yàn)3.9（參考頁碼P.132?134）?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚ㄒ唬┦炀氄莆罩背?、游?biāo)卡尺、螺旋測(cè)微計(jì)的使用方法；（二）學(xué)習(xí)用拉伸法測(cè)試金屬絲的楊氏模量；（三）學(xué)習(xí)光杠桿放大法法測(cè)量微小長度?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】測(cè)量金屬絲的楊氏模量?！緦?shí)驗(yàn)器材】拉伸法楊氏模量實(shí)驗(yàn)儀，直尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微計(jì)，白熾臺(tái)燈【實(shí)驗(yàn)步驟及操作】（一）測(cè)量前的調(diào)整1．在楊氏模量儀的掛鉤上先預(yù)置2.00kg砝碼，讓其拉直金屬絲。2．通過底座螺釘?shù)恼{(diào)節(jié)使平臺(tái)保持水平（避免圓柱體與平臺(tái)孔壁相碰而出現(xiàn)的摩擦）。3．調(diào)整平臺(tái)高低位置，讓平臺(tái)面與圓柱體的上柱面在一個(gè)水平面上。4．把光杠桿放在平臺(tái)上，讓其前面的兩足在平臺(tái)的槽內(nèi)，后足在與金屬絲連接的圓柱體的上平面上，不要把后足放在圓柱體上柱面的孔中或圓柱體與平臺(tái)孔壁的縫隙中，調(diào)節(jié)光杠桿鏡面仰角，使鏡面豎直。（二）用望遠(yuǎn)鏡找通過光杠桿鏡面反射的標(biāo)尺的像1．升降望遠(yuǎn)鏡的高度，通過目測(cè)，使望遠(yuǎn)鏡鏡筒的高度與光杠桿的反光鏡面基本等高。2．將望遠(yuǎn)鏡旁的標(biāo)尺調(diào)到豎直，目測(cè)其零刻度線近似與望遠(yuǎn)鏡光軸等高，用臺(tái)燈照亮標(biāo)尺。3．自己目測(cè)指揮，請(qǐng)同學(xué)幫忙調(diào)節(jié)光杠桿反光鏡的仰角，使得望遠(yuǎn)鏡與反光鏡中望遠(yuǎn)鏡的像等高。4．調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡仰角和水平偏向角。對(duì)于老式望遠(yuǎn)鏡，使眼睛視線通過望遠(yuǎn)鏡上的“缺口”頂部中心和“準(zhǔn)星”的錐形底部平臺(tái)中心瞄準(zhǔn)時(shí)，正好對(duì)準(zhǔn)光杠桿的反光鏡頂部中心，如圖2?1（a）所示。對(duì)于新式望遠(yuǎn)鏡，使眼睛視線通過望遠(yuǎn)鏡上的“瞄準(zhǔn)圓孔”中心和“準(zhǔn)星”的頂端平臺(tái)中心瞄準(zhǔn)時(shí)，正好對(duì)準(zhǔn)光杠桿的反光鏡圓心，如圖2?1（b）所示。目鏡缺口準(zhǔn)星反射鏡反射鏡中標(biāo)尺的像-1目鏡缺口準(zhǔn)星反射鏡反射鏡中標(biāo)尺的像-1（a）老式望遠(yuǎn)鏡（b）新式望遠(yuǎn)鏡目鏡瞄準(zhǔn)圓孔準(zhǔn)星反射鏡反射鏡中標(biāo)尺的像-1圖2?1望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)示意圖6．調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡目鏡焦距到叉絲最清晰，旋轉(zhuǎn)目鏡鏡筒到叉絲其中的一條完全水平。7．改變望遠(yuǎn)鏡物鏡焦距，直至看清楚鏡子的邊框，微調(diào)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡仰角、水平偏向角，使鏡子的中心與望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)的中心重合。繼續(xù)改變望遠(yuǎn)鏡物鏡焦距直至看到清晰的標(biāo)尺像。如果標(biāo)尺的“0”刻度偏離視場(chǎng)中心較遠(yuǎn)，需要對(duì)前面幾步進(jìn)行反復(fù)細(xì)致8．如確認(rèn)已對(duì)準(zhǔn)等高仍看不到像，需要冷靜思考，認(rèn)真核對(duì)前面幾部是否準(zhǔn)確完成。（三）測(cè)量1．如果叉絲橫線與標(biāo)尺像的“0”刻度線很近，可通過望遠(yuǎn)鏡的俯仰角的使其對(duì)準(zhǔn)；如果不是很近，沒必要對(duì)準(zhǔn)“02．在掛鉤上加重量為1.00kg的砝碼（加減砝碼一定要輕拿輕放，盡量不引起沖擊和搖擺），每加一個(gè)1.00kg砝碼，通過望遠(yuǎn)鏡的目鏡讀一次叉絲對(duì)準(zhǔn)標(biāo)尺的刻度（注意，要在砝碼基本不擺動(dòng)時(shí)讀數(shù)），直到9.00kg；記錄完標(biāo)尺的刻度后，再增加1.00kg砝碼到10.00kg，不用記錄刻度，再取下這個(gè)砝碼，記錄9.00kg砝碼的刻度（為什么？），然后每減一個(gè)砝碼讀一次標(biāo)尺刻度，直到剩下起始的2.00kg砝碼，讀出最后一個(gè)標(biāo)尺刻度。3．請(qǐng)同學(xué)幫忙用鋼卷尺測(cè)量鏡尺距離D，同學(xué)牽到尺的刻度面，自己判斷鏡面位置并讀數(shù)。（D和L的測(cè)量誤差是否就是鋼卷尺的儀器誤差？估讀誤差為多少較合適？）4．將光杠桿從平臺(tái)上取下，將光杠桿的三尖足壓在鋪平的實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙3?4頁中部空白處，壓出三尖的位置痕跡，用三角板、0.5mm鉛筆繪出前兩足連線和后足到前兩足連線的垂線，用游標(biāo)卡尺測(cè)量垂線長度為光杠桿臂長。（本測(cè)量為何不直接測(cè)？測(cè)量誤差能否達(dá)到游標(biāo)卡尺的儀器誤差？）測(cè)量后不帶磁性的光杠桿必須放在桌的中間，以免跌落損壞。5．用米尺測(cè)量金屬絲原長L。注意原長是上夾緊區(qū)的下部到光杠桿平臺(tái)夾緊區(qū)的上部之間的長度，每臺(tái)儀器各不相同，要認(rèn)真觀察，切不可一概認(rèn)為是裸露部分金屬絲的長度。6．用螺旋測(cè)微計(jì)量金屬絲的直徑d（在上、中、下三個(gè)部位不同的方向測(cè)9次）。記?。郝菪郎y(cè)微計(jì)不能直接擰緊讀數(shù)，要記錄下螺旋測(cè)微計(jì)的“零差”，測(cè)量后必須旋松后保存。（四）注意事項(xiàng)1．調(diào)平臺(tái)水平時(shí)，以不發(fā)生摩擦（即圓柱體不與平臺(tái)壁接觸）為好，不一定要完全水平。2．在測(cè)量Δn的過程中，一定要讓掛鉤上的砝碼靜止下來才讀數(shù)，否則誤差較大?！緦?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析】（一）測(cè)量數(shù)據(jù)記錄表儀器誤差0.15mm、估讀誤差mm砝碼總質(zhì)量M/Kg2.003.004.005.006.007.008.009.00增加砝碼標(biāo)尺讀數(shù)減少砝碼標(biāo)尺讀數(shù)平均標(biāo)尺讀數(shù)（二）其他直接測(cè)量數(shù)據(jù)記錄表g本地=9.79m/s2（成都）單位：mm直徑零差儀器誤差0.01估讀誤差測(cè)量次數(shù)i123456789讀數(shù)值di’di=di’–零差鋼卷尺的儀器誤差光杠桿長度測(cè)量測(cè)量D的原始讀數(shù)測(cè)量L的原始讀數(shù)臂長卡尺原始讀數(shù)儀器誤差儀器誤差儀器誤差估讀誤差5估讀誤差2估讀誤差0.2鏡尺距離D測(cè)量值（有效數(shù)字）金屬絲原長L測(cè)量值（有效數(shù)字）臂長測(cè)量值（有效數(shù)字）（二）數(shù)據(jù)處理：（以下內(nèi)容時(shí)預(yù)習(xí)不寫，僅供參考，必須有詳細(xì)的帶入計(jì)算過程）1．分別計(jì)算、、、，判斷是否線性關(guān)系?！具x作】：用作圖法或者求相關(guān)系數(shù)判斷是否線性關(guān)系。2．合理選擇兩組數(shù)據(jù)，計(jì)算：【選作】：合理選擇5組數(shù)據(jù)，用最小二乘法計(jì)算。（6個(gè)步驟寫全）4．計(jì)算: 5．計(jì)算楊氏模量： 6．計(jì)算Y的不確定度。對(duì)于直接測(cè)量L、D、b，因?yàn)槭菃未螠y(cè)量，不考慮A類不確定度，且儀器誤差都小于估讀誤差的1/3，所以：對(duì)于直接測(cè)量d：可以當(dāng)作單次直接測(cè)量（因讀數(shù)始終輕微晃動(dòng)，估讀誤差取經(jīng)驗(yàn)值1mm）：【選作】：用最小二乘法計(jì)算。（估讀誤差為0.2mm，步驟要寫全）根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，<<，可以忽略，所以：【選作】：用最小二乘法計(jì)算時(shí)，上式中置換為。6．結(jié)果表達(dá)式：（三）激光全息照相【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚ㄒ唬┝私馊⒄障嗟幕驹砗椭饕攸c(diǎn)。（二）學(xué)習(xí)由全息圖再現(xiàn)物像的原理。（三）學(xué)習(xí)并掌握全息照相的基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)和技巧。【實(shí)驗(yàn)原理】詳見教材：《結(jié)構(gòu)化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》（第二版）實(shí)驗(yàn)10.4（參考頁碼P.428?434）。【實(shí)驗(yàn)儀器】He-Ne激光器（1—3mW），全息平臺(tái)及其光學(xué)附件【分束板，全反射鏡（2個(gè)），擴(kuò)束鏡（2個(gè)），有關(guān)光學(xué)元件調(diào)整架】，電磁快門，搪瓷盤，全息干板，洗相設(shè)備(顯影、定影及漂白藥水)，安全燈?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法提示】本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是如何拍到一張較高質(zhì)量的全息圖，理解并掌握拍攝的技術(shù)要點(diǎn)。物O干板P分束鏡物O干板P分束鏡S擴(kuò)束鏡L2擴(kuò)束鏡L1全反鏡M2全反鏡M1電磁快門Laser圖3-1全息照相光路2．光路調(diào)節(jié)光路調(diào)節(jié)是本實(shí)驗(yàn)的重要內(nèi)容，也是拍好全息圖的關(guān)鍵。首先了解各儀器的結(jié)構(gòu)與功能，熟練掌握其使用與調(diào)節(jié)方法。并在干板架上插入白屏（用以接收光），然后按圖4在全息平臺(tái)上布置光路。光路調(diào)節(jié)要點(diǎn)：（1）激光器發(fā)出的光線及經(jīng)過全反鏡（totalmirror）、分束鏡反射后的光線構(gòu)成的平面應(yīng)與平臺(tái)平面平行。具體作法是，在光具座上插入帶有十字刻線的白屏（也可利用擴(kuò)束鏡的通光小孔），首先調(diào)節(jié)激光器的俯仰，使十字屏在平臺(tái)上移動(dòng)到不同位置時(shí)，細(xì)激光束始終照在十字中心，說明激光器出射的細(xì)光束與平臺(tái)平行（這一步實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)調(diào)節(jié)好）。然后，按圖布置各元件（先不要放置擴(kuò)束鏡，且各元件合理分布在平臺(tái)的較大范圍，不要擠在一塊。分束鏡反射的光作為參考光，其透射光（transmissionlight）作物光）。調(diào)節(jié)分束鏡、反射鏡的高低、俯仰，使它們反射的細(xì)激光束均照在白屏的十字中心，這樣，細(xì)激光束構(gòu)成的平面與全息平臺(tái)平行。調(diào)節(jié)物體的高低，使細(xì)激光束照在物的中心。（2）參考光與物光中心線的夾角約為20ο～30ο左右。物離干板在10～20cm為宜，太遠(yuǎn)則物光太弱。M1反射的細(xì)激光束盡量照在物的正面，且盡量使干板平面正對(duì)物的正面（如同一般照相時(shí)，燈光從人的正前方照射，照相機(jī)也在人的正面拍攝一樣）。（3）為了保證物光和參考光相干，用分束鏡將一束光分為兩束光，它們經(jīng)過不同的路徑在干板平面相遇干涉，但必須保證物光光程與參考光光程相等。物光與參考光的起點(diǎn)是分束鏡，終點(diǎn)是干板平面。實(shí)驗(yàn)中用線繩測(cè)量判斷兩束光的光程是否相等。（4）細(xì)激光束直射在物中心和白屏中心，最后加入擴(kuò)束鏡，L1擴(kuò)束的光把物均勻照亮，L2擴(kuò)束的光把白屏均勻照亮。然后去掉白屏，眼睛處于干板位置的后方觀察，微微轉(zhuǎn)動(dòng)物（不可移動(dòng)，否則改變光程）使看到的物形象最好，且反射的光最強(qiáng)。（5）物光與參考光光強(qiáng)之比滿足要求。具體做法是，關(guān)掉照明燈和電磁快門，在干板架上插好光電池，打開靈敏電流計(jì)，調(diào)節(jié)零點(diǎn)；再打開電磁快門，擋住物光測(cè)量參考光照射時(shí)靈敏電流計(jì)偏轉(zhuǎn)的格數(shù)；然后擋住參考光測(cè)量物光照射時(shí)靈敏電流計(jì)偏轉(zhuǎn)的格數(shù)，格數(shù)之比即為光強(qiáng)之比。如果不滿足要求，可以調(diào)節(jié)L1到物或L2到干板的距離，再次測(cè)量。（注意：測(cè)量時(shí)不要碰任何元件，防止光路變化；測(cè)量完畢，把電流計(jì)旋置短路。）注意：光路調(diào)節(jié)中嚴(yán)禁用手觸摸所有的光學(xué)元件表面，也不允許用擦鏡紙、干棉花、手帕擦拭。發(fā)現(xiàn)有污垢或灰塵，請(qǐng)教師處理。本實(shí)驗(yàn)所用分束鏡透過率為70%左右，故選用透過光作為物光源，針對(duì)實(shí)際情況，可先調(diào)節(jié)物光。在調(diào)節(jié)激光器、分束鏡、反射鏡的高低、俯仰，使它們出射、反射的細(xì)激光束均照在白屏的十字中心的基礎(chǔ)上，按圖4放置分束鏡S、全反鏡M1、被拍物及白屏。調(diào)節(jié)M1反射角度以及物的高低，使反射的點(diǎn)光束射在物體中部，旋轉(zhuǎn)放置物體的底座或白屏的角度，使白屏接收到的被物體反射的光斑最強(qiáng)且在白屏中部，然后在M1及物體之間加入擴(kuò)束鏡L1，以將M1反射的點(diǎn)光束擴(kuò)束并正好照亮整個(gè)物體，此時(shí)沿著被物體反射的光線方向在白屏中應(yīng)看到清晰的物體輪廓像，至此物光調(diào)節(jié)完畢。然后按照物光、參考光等光程、夾角合適的要求，調(diào)整分束鏡S的反射角度以及全反鏡M2的位置與反射角度，使參考光入射到白屏中部，再加擴(kuò)束鏡L2將點(diǎn)光束擴(kuò)束合適。3．干板曝光一切準(zhǔn)備工作就緒后，關(guān)掉電磁快門，在全暗或極暗綠燈下放置干板，乳膠面朝著物體（用干凈的手指拿著干板的棱邊，用手指在干板一角的兩面輕輕一摸，粗糙者即為乳膠面）。曝光時(shí)間與光強(qiáng)大小、顯影溫度有關(guān)，視具體情況而定。注意：一切準(zhǔn)備就緒后，穩(wěn)定幾秒鐘再打開電磁快門曝光；在曝光過程中嚴(yán)防震動(dòng)，身體不要接觸平臺(tái)，不能說話和來回走動(dòng)?！静桓腋呗曊Z，恐驚天上人（唐）李白】4．干板的沖洗曝光后的干板在暗室沖洗，按顯影－水洗－定影－水洗－晾干的程序處理。顯影時(shí)間由實(shí)驗(yàn)室提供，顯影過程中可在暗綠光下觀察，防止顯影不足和過度。顯影時(shí)須注意：干板不能長時(shí)間置于綠燈下，以防干板二次曝光，影響衍射光的透過率。注意：顯影時(shí)干板不能長時(shí)間置于綠燈下，以防干板二次曝光，影響衍射光的透過率；顯影液和定影液不要搞混；干板的乳膠面朝上；不要用手摸乳膠面，防止脫落；水洗后自然晾干；保持暗室的衛(wèi)生整潔。干板的沖洗詳細(xì)操作流程是分別在暗室的操作臺(tái)1和2上完成。操作臺(tái)1（暗室進(jìn)門左前方靠窗戶處）：極暗綠燈輔助照明(綠光燈朝向墻壁).顯影(1分鐘)水洗定影（3分鐘）操作臺(tái)2（暗室進(jìn)門右側(cè)）：漂白（黑色消失，觀察到玻璃透明即可）水洗冷風(fēng)吹干5．全息圖再現(xiàn)虛像觀察：將晾干的全息圖放回原位置，用原參考光照射，去掉物，在全息圖的后方觀察，即可看到位置、大小與原物一模一樣的清晰逼真的三維立體像。（1）改變參考光到物的距離，可以使再現(xiàn)像放大或縮小，此時(shí)，再現(xiàn)像的清晰程度有所改變。（2）擋掉全息圖的一部分，仍然可看到完整的物體像。實(shí)像觀察：去掉擴(kuò)束鏡，用細(xì)激光束照射（增大再現(xiàn)光的強(qiáng)度），在全息圖的另一邊用白屏可以接收到共軛實(shí)像。【注意事項(xiàng)】1．不能直接用眼睛直視激光，以免造成視網(wǎng)膜永久損傷。2．切勿用手指、手帕、毛巾或紙片擦拭各元件的光學(xué)表面，以免損壞元件。3．曝光過程中切勿觸及全息實(shí)驗(yàn)臺(tái)，不要隨意走動(dòng)，以免引起振動(dòng)或氣流擾動(dòng)，影響全息圖質(zhì)量。【實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析】全息照相是否成功？為什么？有哪幾條成功的經(jīng)驗(yàn)？分析全息照相與普通照相的異同。【分析與思考】為什么用全息圖的一部分也能再現(xiàn)整個(gè)物體的像？全息照相的實(shí)驗(yàn)技術(shù)要求是什么？為什么要求光路中的物光與參考光的光程盡量相等？為什么個(gè)別光學(xué)元件安置不牢靠，將導(dǎo)致拍攝失?。坑脙蓚€(gè)激光器分別作為物光源和參考光源，能否記錄全息圖，為什么？直接記錄干涉圖的底片在顯形后形成一張全息負(fù)片，用此負(fù)片可復(fù)制全息圖正片，試問正片和負(fù)片的重像有何區(qū)別？重現(xiàn)像的反襯是否相反（如同普通照相的正負(fù)片），為什么？若全息片不小心打碎，用其中一個(gè)塊再現(xiàn)來觀察其虛像，下面哪種說法是正確的？（）(1)再現(xiàn)原物的一部分。(2)完全不能再現(xiàn)虛像。(3)能再現(xiàn)完整的虛像，和沒打碎的整塊全息照片再現(xiàn)的虛像毫無差別。(4)能再現(xiàn)完整的虛像，但衍射效率降低。(5)能再現(xiàn)完整的開業(yè)像，但分辨率降低。(6)能再現(xiàn)完整的虛像，和整塊全息片再現(xiàn)的虛像毫無差別，僅僅觀察起來不太方便。用投影儀和顯微鏡觀察到的條紋是什么條紋？它們是不是同一性質(zhì)的條紋？作了這一對(duì)比觀察后你有什么體會(huì)？做實(shí)驗(yàn)時(shí)，如何調(diào)整判斷實(shí)驗(yàn)光路中各器件的同軸？（四）霍耳效應(yīng)法測(cè)量磁場(chǎng)【實(shí)驗(yàn)原理】詳見教材：《結(jié)構(gòu)化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》（第二版）實(shí)驗(yàn)5.3（參考頁碼P.221?224）?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚ㄒ唬W(xué)習(xí)用霍耳效應(yīng)法測(cè)量磁場(chǎng)的方法。（二）掌握消除霍耳效應(yīng)負(fù)效應(yīng)（系統(tǒng)誤差）的方法?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】（一）測(cè)量螺線管軸線上各點(diǎn)霍爾電壓測(cè)量值。（二）測(cè)量螺線管軸線上中點(diǎn)霍爾電壓測(cè)量值隨螺線管勵(lì)磁電流的變化?！緦?shí)驗(yàn)器材】常規(guī)磁場(chǎng)測(cè)量綜合實(shí)驗(yàn)儀（第一組使用，如圖4?1所示，霍爾靈敏度K=245mV/mA/T）。模塊化磁場(chǎng)測(cè)量綜合實(shí)驗(yàn)儀（第二組使用）：含螺線管和霍爾傳感器組件1套（霍爾靈敏度K=161mV/mA/T），YB1725B電源1臺(tái)，5V穩(wěn)壓電源3個(gè)，12V直流電源1個(gè)，雙刀雙擲換向開關(guān)模塊2個(gè)，2?6mA可調(diào)恒流源模塊1個(gè)，200mV數(shù)字電壓表模塊1個(gè)，20mA和2A數(shù)字電流表模塊各一個(gè)，雙香蕉插頭硅膠線一套（250mm紅色3根、黑色5根，600mm紅色、黑色各2根）。【實(shí)驗(yàn)操作步驟】圖4?1常規(guī)儀器做霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)連線圖1．第一組同學(xué)（常規(guī)儀器適用）按圖4?1接好電路。（第二組同學(xué)使用模塊化儀器從下面的步驟2開始）?；魻杺鞲衅鞯?、3腳為工作電流輸入，分別接“IH輸出”的正、負(fù)端；2、4腳為霍爾電壓輸出，分別接“VH輸入”的正、負(fù)端。螺線管左右接線柱（即“紅”、“黑”）分別接勵(lì)磁電流IM的“正”、“負(fù)”，這時(shí)磁場(chǎng)方向?yàn)樽筮厛D4?1常規(guī)儀器做霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)連線圖測(cè)量時(shí)應(yīng)將“輸入選擇”開關(guān)置于“VH”擋，將“電壓表量程”選擇按鍵開關(guān)置于“200”mV擋，霍爾工作電流IH調(diào)到5.00mA，螺線管勵(lì)磁電流IM調(diào)到0.500A。以下跳到步驟3。2．第二組同學(xué)（模塊化儀器適用）先檢查確認(rèn)可調(diào)直流穩(wěn)壓/穩(wěn)流電源的開關(guān)未接通，將電源的4個(gè)旋鈕全部反時(shí)針轉(zhuǎn)到底，按圖4?2連接電路。將5V、12V電源插頭插入相應(yīng)的模塊。通電前要認(rèn)真檢查電路是否連接正確，以免燒毀電表和傳感器！圖4?2模塊化儀器霍爾傳感器在線圈中位值的讀數(shù)示意圖3黑4藍(lán)1紅2黃注：換向開關(guān)按向“一”連接圖4?2模塊化儀器霍爾傳感器在線圈中位值的讀數(shù)示意圖3黑4藍(lán)1紅2黃將直流穩(wěn)壓/穩(wěn)流電源的恒壓調(diào)節(jié)“CV”旋鈕使輸出電壓約為8V，旋轉(zhuǎn)恒流調(diào)節(jié)“CC”的“Fine”旋鈕，使勵(lì)磁電流IM=0.2000A，調(diào)節(jié)恒流源模塊旋鈕使霍爾工作電流IH=5.000mA。3．霍爾傳感器標(biāo)尺桿坐標(biāo)x=0.0mm對(duì)準(zhǔn)讀數(shù)環(huán)時(shí)，第一組（常規(guī)儀器）表示霍爾傳感器正好位于螺線管最左端；第二組（模塊化儀器）如圖4?3所示，x′=0.0mm表示霍爾傳感器圖圖4?3模塊化儀器霍爾傳感器在線圈中位值的讀數(shù)示意圖在螺線管最左端外?50.0mm處，坐標(biāo)變換公式為x′=x+50.0mm，即x′=50.0mm表示螺線管最左端，x′=125.0mm表示螺線管中間。測(cè)量時(shí)在螺線管最左端左右應(yīng)對(duì)稱地多測(cè)幾個(gè)數(shù)據(jù)，推薦的測(cè)量點(diǎn)為：第一組（常規(guī)儀器）x=?30.0、?20.0、?12.0、?7.0、?3.0、0.0、3.0、7.0、12.0、20.0、40.0、75.0mm；第二組（模塊化儀器）x′=20.0、30.0、38.0、43.0、47.0、50.0、53.0、57.0、62.0、70.0、90.0、125.0mm。第二組（模塊化儀器）需用公式x=x′?50.0mm將x′變換成x后再記錄到表4?1中。4．將霍耳元件往螺管線中間推動(dòng)（電壓變化快的時(shí)候，位置應(yīng)取密一些，電壓變化慢的時(shí)候，位置可取疏一點(diǎn)）。讀出霍耳元件在不同位置時(shí)毫伏表讀數(shù)，對(duì)應(yīng)的霍耳電壓就是。其中零差V0i是IH和IM相同開關(guān)方向時(shí)，未加磁場(chǎng)（IM調(diào)為0.000A，或霍爾元件位于螺線管外較遠(yuǎn)處，或模塊化儀器將勵(lì)磁電流換向開關(guān)置于“O”）測(cè)得的霍爾電壓值。5．為消除副效應(yīng)，改變霍爾片的工作電流方向和磁場(chǎng)方向測(cè)量對(duì)應(yīng)的霍耳電壓。6．將霍耳元件調(diào)距螺線管中部x=75.0mm處（x′=125.0mm），第一組（常規(guī)儀器）調(diào)節(jié)IM旋鈕，使IM在0?550mA范圍內(nèi)變化，每改變50mA測(cè)一次霍耳電壓；第二組（模塊化儀器）調(diào)穩(wěn)壓/穩(wěn)流電源恒流調(diào)節(jié)“CC”的“Fine”旋鈕，使IM在0.0?220.0mA范圍內(nèi)變化（如果調(diào)節(jié)范圍不夠，也可用粗調(diào)旋鈕“Coarse”輔助調(diào)節(jié)），每改變20.0mA測(cè)一次霍耳電壓。測(cè)量時(shí)要注意副效應(yīng)的消除。7．記下霍耳元件的霍耳靈敏度K（常規(guī)儀器為245mV/mA/T，模塊化儀器為161mV/mA/T）和霍耳工作電流IH。8．將印在儀器上的螺線管參數(shù)包括編號(hào)、匝數(shù)N、長度L、平均半徑R全部作為原始數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。注意每臺(tái)儀器的螺線管參數(shù)不一樣。9．【選作】：第一組（常規(guī)儀器）將“電壓表量程”選擇按鍵開關(guān)置于“20”mV擋，第二組（模塊化儀器）不用改變電壓表。把霍爾傳感器從線圈中取出，不斷改變方向測(cè)量地磁場(chǎng)，能否大致判斷地磁場(chǎng)S【注意事項(xiàng)】1．霍耳元件的電流不得超過5.5mA。2．第一組（常規(guī)儀器）的勵(lì)磁電流不得大于600mA，以免損壞螺線管。3．第二組（模塊化儀器）認(rèn)真檢查電路后才能通電，以免燒毀電表和傳感器?！緦?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析】1．?dāng)?shù)據(jù)記錄參考表格實(shí)驗(yàn)分組：第組， 實(shí)驗(yàn)采用常規(guī)/模塊化儀器 螺線管編號(hào)：No.，線圈匝數(shù)：N=， 線圈長度：L=， 線圈平均直徑：D=，勵(lì)磁電流：IM=， 霍爾靈敏度K=， 霍耳工作流：IH=。表4?1.螺線管軸線上各點(diǎn)霍爾電壓測(cè)量值和磁場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算值及誤差零差（IM=0.0000A時(shí)）：V01=，V02=，V03=，V04=x/mm測(cè)量項(xiàng)目?30.0?20.0?12.0?7.0?3.00.03.07.012.020.040.075.0V1/mVV1-V01/mVV2/mVV1-V01/mVV2-V02/mVV3/mVV3-V03/mVV4/mVV4-V04/mVVH/mVB/mT理/mT**********B?理/mT**********相對(duì)誤差/%**********注：1、下課前計(jì)算出各點(diǎn)處霍爾電壓值和螺線管中點(diǎn)處磁場(chǎng)強(qiáng)度的理論值后老師檢查。2、【選作】計(jì)算打*的內(nèi)容。表4?2.不同勵(lì)磁電流下螺線管中點(diǎn)霍爾電壓測(cè)量值和磁場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算值及誤差零差（IM=0.0000A時(shí)）：V01=，V02=，V03=，V04=常規(guī)儀器測(cè)量IM/A項(xiàng)目模塊化0.0000.00000.0500.02000.1000.04000.1500.06000.2000.08000.2500.10000.3000.12000.3500.14000.4000.16000.4500.18000.5000.20000.5500.2200V1/mVV1-V01/mVV2/mVV1-V01/mVV2-V02/mVV3/mVV3-V03/mVV4/mVV4-V04/mVVH/mVB/mT注：第一行按儀器只填一組。2．?dāng)?shù)據(jù)處理（1）計(jì)算各個(gè)VH和B值，填在表中。本實(shí)驗(yàn)不易按教材上的方法判斷V1、V2、V3、V4的順序，可以先不管順序，自行任意約定Vi對(duì)應(yīng)的IH和IM開關(guān)方向，測(cè)完后先減去零差V0i。在螺線管中部附近，減去零差V0i后為正值的兩組Vi規(guī)定為V1和V3，為負(fù)值的另外兩組Vi規(guī)定為V2和V4，再代入公式VH=【（V1-V01）?（V2-V02）+（V3-V03）?（V4-V04）】÷4計(jì)算。（2）由坐標(biāo)紙繪制B?x曲線。（3）繪制曲線，說明磁感應(yīng)強(qiáng)度和勵(lì)磁電流的關(guān)系。（4）計(jì)算螺線管軸線上磁場(chǎng)的理論值應(yīng)按照公式計(jì)算，式中真空的導(dǎo)磁率μ0=4π×10?7N?A?2，即螺線管軸線上中點(diǎn)（x=75.0mm）處：；螺線管軸線上端點(diǎn)（x=0.0mm）處：。分析這兩點(diǎn)理論與實(shí)測(cè)不能吻合的原因。（5）【選作】：在前面的B~x圖內(nèi)繪出理論~x曲線，兩曲線進(jìn)行比較。磁場(chǎng)的理論值為：分析兩曲線不能吻合的原因。（五）示波器的使用【實(shí)驗(yàn)原理】詳見教材：《結(jié)構(gòu)化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》（第二版）實(shí)驗(yàn)2.4（參考頁碼P64?72）?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚ㄒ唬┱莆沼檬静ㄆ饔^測(cè)波形和測(cè)量波形的方法。（二）掌握用李薩如圖形測(cè)量頻率和相位的方法。【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】（一）調(diào)整示波器，觀察各種波形。（二）測(cè)量正弦波的峰－峰電壓VPP和方波的周期。（三）用李薩如圖形測(cè)量正弦波的頻率。【實(shí)驗(yàn)器材】雙蹤示波器一臺(tái)，數(shù)顯低頻信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)（含50.00Hz固定信號(hào)源），指針式低頻信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)，電纜若干?！緦?shí)驗(yàn)步驟及操作】（一）測(cè)正弦波的峰－峰值電壓和周期將數(shù)顯信號(hào)源（以下簡稱A源）的50.00Hz市電（誤差范圍約±0.03Hz）正弦波輸出接口（部分信號(hào)源的接口在背面，注有“”標(biāo)記）與示波器的“CH2”通道相連，將示波器輸入信號(hào)耦合開關(guān)置于“AC”，按下“CH2”鍵，適當(dāng)調(diào)節(jié)CH2通道靈敏度和掃描頻率，直至熒光屏上出現(xiàn)穩(wěn)定的正弦波，測(cè)量其峰－峰值電壓VPP和周期T。（注：按廠家使用說明書提供的技術(shù)規(guī)范，綠楊YB4320/20A模擬示波器CH1、CH2的電壓靈敏度和掃描時(shí)間的相對(duì)儀器誤差都是±5%。）（以下僅供參考：鼎陽SDS1000CML/CNL/DL數(shù)字示波器CH1、CH2的靈敏度≤100mV/div時(shí)直流電壓測(cè)量儀器誤差為±（3%×|實(shí)際讀數(shù)|+4%×|垂直位移讀數(shù)|）+0.2格+2mV）；靈敏度>100mV/div時(shí)直流電壓測(cè)量儀器誤差為±（3%×|實(shí)際讀數(shù)|+4%×|垂直位移讀數(shù)|）+0.2格+100mV），時(shí)基相對(duì)儀器誤差為±100ppm，即±0.01%（二）用李薩如圖形法校準(zhǔn)指針式信號(hào)源0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0圖5.1被校信號(hào)源（源）頻率調(diào)節(jié)旋鈕和刻度結(jié)構(gòu)旋鈕1.保持A源的連接，示波器選擇“X－Y”工作方式，模擬信號(hào)源（以下簡稱B源）信號(hào)源輸出端與示波器的CH1（X）通道相連，B源信號(hào)輸出選擇正弦波，輸出頻率范圍開關(guān)選“200”（Hz），旋轉(zhuǎn)頻率調(diào)節(jié)旋鈕（如圖5-1）到25Hz附近，改變B源頻率，觀察熒光屏上圖形的變化，使得屏幕上出現(xiàn)盡可能穩(wěn)定的李莎如圖形，對(duì)照數(shù)據(jù)表中各李莎如圖形，與屏幕符合時(shí)，將此時(shí)的信號(hào)源頻率記入相應(yīng)的fx表格中，已知“CH20.20.40.60.81.01.21.41.61.82.0圖5.1被校信號(hào)源（源）頻率調(diào)節(jié)旋鈕和刻度結(jié)構(gòu)旋鈕2.將A源50.00Hz插頭轉(zhuǎn)插到信號(hào)源輸出端（50Ω），A源信號(hào)輸出也選擇正弦波，改變A源頻率為400Hz、2000Hz，將A源可調(diào)頻率作為標(biāo)準(zhǔn)源，用李薩如圖形法對(duì)B源200?2000Hz頻段進(jìn)行校準(zhǔn)，測(cè)出B源頻率的頻率修正值。3.【選作】校準(zhǔn)B源的其它頻段?！緦?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析】1．測(cè)正弦波的峰－峰值電壓和周期（請(qǐng)自行注明各物理量的單位）測(cè)量電壓峰峰值測(cè)量周期倍率V/T/長度H/L/測(cè)量結(jié)果//2．用李薩如圖形法校準(zhǔn)B源正弦波的頻率（如果頻段很寬，本表可以繼續(xù)加行）標(biāo)準(zhǔn)頻率李薩如圖形11122123311：11：21：32：32：150.00(被校頻率）/Hz(標(biāo)準(zhǔn)值)/Hz/Hz400/Hz/Hz/Hz2.00K/Hz/Hz/Hz16.0K/Hz/Hz/Hz畫出B源的校準(zhǔn)曲線。（提示：如果校準(zhǔn)的頻段較寬，頻率可采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)；如果頻率修正值隨頻率變化較大，修正值也可用對(duì)數(shù)坐標(biāo)。）【預(yù)習(xí)思考題】1、為什么用市電頻率而不是A源50Hz作為校準(zhǔn)B源200Hz波段的標(biāo)準(zhǔn)頻率？A源、B源頻率測(cè)量值的有效數(shù)字位數(shù)如何確定？B源頻率調(diào)節(jié)旋鈕位置如圖5.1，測(cè)量結(jié)果是幾位有效數(shù)字？2、簡敘示波器的掃描電路和同步電路的工作原理，說明模擬示波器如何顯示穩(wěn)定的波形？你認(rèn)為數(shù)字示波器的掃描、同步原理是否相同？為什么？3、示波器測(cè)量電壓、周期的儀器誤差分別應(yīng)該是多少？測(cè)量結(jié)果的有效數(shù)字應(yīng)該讀幾位？為什么？（提示：實(shí)驗(yàn)用）4、如果示波器已連接電源且電源開關(guān)已經(jīng)打開，已經(jīng)在CH1通道接上待測(cè)外接交流電壓信號(hào)，但屏幕上看不到波形，你認(rèn)為是示波器的那些操作不正常造成的？為什么？（六）伏安法測(cè)量非線性電阻【實(shí)驗(yàn)原理】參見教材：《結(jié)構(gòu)化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》（第二版）實(shí)驗(yàn)11.1（參考頁碼P449?451）。（一）用伏安法測(cè)固定電阻（要求相對(duì)不確定度不大于1.0%）1．伏安法測(cè)固定電阻的基本原理是歐姆定律 （6?1）式中：V—電阻兩端的電壓（V）；I—流經(jīng)電阻的電流（A）；R—待測(cè)電阻（）。2．電流表接法（1）電流表外接，如圖6?1所示兩端電壓為，，由電流表和電壓表讀數(shù)計(jì)算的結(jié)果實(shí)際是與電壓表內(nèi)阻的并聯(lián)電阻，所引入的方法誤差用相對(duì)誤差表示為（6?2）由式（6-2）知，當(dāng)時(shí)，即小電阻測(cè)量宜采用電流表外接線路，方法誤差較小。電流表外接法扣除電壓表內(nèi)阻的影響后，實(shí)際測(cè)量值為（6?3）（2）電流表內(nèi)接，如圖6?2所示：圖6?1電流表外接法圖6?2電流表內(nèi)接法，，則，引入的方法誤差用相對(duì)誤差表示為（6?4）由式（6?4）知，當(dāng)時(shí)，即大電阻測(cè)量宜采用電流表內(nèi)接線路，方法誤差較小。電流表內(nèi)接法扣除電流表內(nèi)阻的影響后，實(shí)際測(cè)量值為（6?5）不管是那種接法，要準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量，都要按式（6?3）或（6?5）修正方法誤差。（3）電表的選擇本實(shí)驗(yàn)要求修正系統(tǒng)誤差即電表的內(nèi)阻影響，以下分析不考慮A類不確定度，且指針式電表的設(shè)計(jì)已經(jīng)使得估讀誤差小于儀器誤差的1/3，所以只考慮儀器誤差，即相對(duì)不確定度（6?6）由誤差均分原則有，故應(yīng)選1級(jí)電壓表和1級(jí)電流表。實(shí)際測(cè)量時(shí)無法保證誤差完全均分，所以選用0.5級(jí)電壓表和電流表比較可靠。（4）確定測(cè)量條件量程的選擇應(yīng)根據(jù)的估值來定①測(cè)量/1W（電流表外接） ②/1W（電流表內(nèi)接）對(duì)0.5級(jí)電壓表，采用1.5V量程檔時(shí) 還是0.5級(jí)電壓表，采用7.5V量程檔時(shí) 故電壓表選1.5V檔，電流表選30mA檔。 故電壓表選7.5V檔，電流表選15mA檔。根據(jù)誤差要求計(jì)算電壓及電流的測(cè)量范圍。 又 又所以 所以故選定電壓測(cè)量范圍。 故選定電壓測(cè)量范圍。 又 又所以 所以故電流測(cè)量范圍。 故電流測(cè)量范圍。（5）確定工作電壓①，P=1W，由， ②，P=1W，由，有 有電壓表量限滿足要求。 電壓表量限滿足要求。（二）伏安法測(cè)非線性電阻1．二極管的伏安特性圖6?3是二極管的符號(hào)，圖6?4是二極管正、反方向的伏安特性曲線，其電阻為，可通過曲線上各點(diǎn)斜率求得。圖6?3二極管符號(hào)圖6?4二極管的伏安特性曲線（每個(gè)二極管特性有差異，僅供參考）2．測(cè)量線路圖電流I由毫安表測(cè)定，單位為mA；電壓V由伏特表測(cè)定，單位為V。正向用外接法（見圖6?5），反向用內(nèi)接法（見圖6?6）。圖6?5電流表外接法測(cè)量二極管正向特性圖6?6電流表內(nèi)接法測(cè)量二極管反向特性【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、設(shè)計(jì)伏安法分別測(cè)量兩只不同阻值固定電阻的電路并進(jìn)行測(cè)量和誤差計(jì)算；2、用伏安法測(cè)穩(wěn)壓二極管的伏安特性；3．繪制穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線?！緦?shí)驗(yàn)器材】（0—16V，1A）穩(wěn)壓電源、（49/3A）滑線變阻器、51和1k1W固定電阻、1W穩(wěn)壓二極管接線板、型直流電壓表0.5級(jí)（1.5V/3V/7.5V）相應(yīng)內(nèi)阻（300/600/1500）、直流電流表0.5級(jí)（15mA/30mA）相應(yīng)內(nèi)阻（3.7/2.1）各一個(gè)，導(dǎo)線若干?！緦?shí)驗(yàn)步驟及操作】（一）測(cè)量前完成電壓表、電流表全部量程對(duì)應(yīng)的儀器誤差的計(jì)算和內(nèi)阻記錄。（例如：電流表是1.0級(jí)表，對(duì)1.5mA檔，=1.5×1%=00.0150.02mA，如使用這一檔讀數(shù)一定讀到以mA為單位的小數(shù)點(diǎn)后第2位，且只能讀至這位，多了、少了都不正確；30mA檔=30×1%=0.3mA，以mA為單位，這一檔就只能讀到小數(shù)后第1位了）（二）測(cè)量固定電阻1．，采用電流表外接，測(cè)試線路如圖6?7所示。圖6?7電流表外接法測(cè)量固定電阻圖6?8電流表內(nèi)接法測(cè)量固定電阻（1）在斷電狀態(tài)下照?qǐng)D6?7連接線路，將電源的電壓調(diào)節(jié)旋鈕、電壓微調(diào)旋鈕、滑線變阻器都調(diào)到使被測(cè)電阻兩端電壓最小的位置上；（2）檢查電壓表，電流表的機(jī)械零點(diǎn)是否指零；（3）經(jīng)檢查無誤后開啟電源緩慢調(diào)節(jié)電源電壓和滑線變阻器，使電壓表和電流表緩慢增加到合理位置，讀取電壓和電流，只測(cè)一組數(shù)據(jù)。2．，采用電流表內(nèi)接，測(cè)試線路如圖6?8所示，操作同上，只測(cè)一組數(shù)據(jù)。特別注意！如果發(fā)現(xiàn)電壓表或電流表有超量程或反向偏轉(zhuǎn)必須馬上斷電，認(rèn)真檢查、確認(rèn)排除故障后才能再次通電測(cè)量。（二）測(cè)二極管的正向特性1．先將電源的四個(gè)旋鈕全部反時(shí)針轉(zhuǎn)到底，按圖6?5所示電路連線，滑線變阻器滑動(dòng)頭置于固定端B。（注意外接法：滑線變阻器是分壓器不要連成限流器，它的三個(gè)接線柱都要用上，電源輸出的電壓一定要接在滑線變阻器固定端的接線柱上）。認(rèn)真檢查后再接通電源，電源電壓不要超過2V!2．正向電壓變化范圍0?1V，電流變化0?30mA,所以電壓表選1.5V檔，電流表選30mA檔。【選作】：電流表換檔測(cè)量，即開始用1.5mA檔，后換7.5mA檔，最后換成30mA檔測(cè)量。注意各量程內(nèi)阻不同將造成數(shù)據(jù)不能吻合，必須將每個(gè)數(shù)據(jù)修正后才能繪伏安特性圖。3．滑動(dòng)滑動(dòng)頭C，緩緩地增加電壓，記錄電壓和相應(yīng)的電流值。實(shí)驗(yàn)要讀取10組以上數(shù)據(jù)，測(cè)量要求是電流變化小的地方電壓值少取幾個(gè)點(diǎn)，電流變化大的地方多取幾個(gè)點(diǎn)，最后一個(gè)點(diǎn)在電流為30.0mA處。電流小于5.0mA時(shí)改變電壓測(cè)電流，電壓按0.100V等間隔增加，測(cè)量電流值；當(dāng)電流達(dá)到5.0mA后，需使用電源的恒流（CC）調(diào)節(jié)功能的“Fine”旋鈕調(diào)節(jié)電流按5.0mA等間隔增加，測(cè)量電壓值。4．電源恒流（CC）調(diào)節(jié)功能的使用方法：先將電源的四個(gè)旋鈕都反時(shí)針轉(zhuǎn)到底，將兩個(gè)恒壓（CV）旋鈕都順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)約20度，這時(shí)CC指示燈亮，CV指示燈滅，表示電源處于恒流狀態(tài)。很小心地將CC的Fine旋鈕順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，眼睛應(yīng)時(shí)刻關(guān)注電流表的讀數(shù)，以免電流太大燒表！直至調(diào)到希望的電流值。如果電流調(diào)不上去了，一般是電源限壓點(diǎn)不夠高，這時(shí)CC指示燈滅，CV指示燈亮，可再將CV旋鈕順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)少許即正常。（三）測(cè)二極管的反向伏安特性1．按圖6?6所示電路連接，滑動(dòng)頭C置于B處，檢查線路無誤后方可接通電源，電源電壓不超過6伏!2．電壓變化范圍0?6V左右（視不同型號(hào)穩(wěn)壓二極管而定），電流變化范圍0?30mA，所以電壓表選7.5V檔，電流表選30mA檔?！具x作】：電流表和電壓表換檔測(cè)量。注意各量程內(nèi)阻不同將造成數(shù)據(jù)不能吻合，必須將每個(gè)數(shù)據(jù)修正后才能繪伏安特性圖。3．逐步改變電壓，記錄電壓和相應(yīng)的電流值。實(shí)驗(yàn)要讀取10組以上數(shù)據(jù)，測(cè)量要求是電流變化小的地方電壓值少取幾個(gè)點(diǎn)，電流變化大的地方多取幾個(gè)點(diǎn)，最后一個(gè)點(diǎn)在電流為30.0mA處。測(cè)量方法是電流小于5.0mA時(shí)電壓按0.50?1.00V等間隔增加，測(cè)量電流值；當(dāng)電流達(dá)到5.0mA后，需使用電源的恒流（CC）調(diào)節(jié)功能的“Fine”旋鈕調(diào)節(jié)電流按5.0mA等間隔增加（方法同正向伏安特性測(cè)量），測(cè)量電壓值。如果電壓小時(shí)電流表指針未動(dòng)，記為0.0mA。（四）注意事項(xiàng)1．接線或拆線時(shí)，注意不要讓電源短路。最好是接好再開啟電源，斷電后再拆線路，如共用電源而做不到斷電操作也必須做到接線時(shí)后接電源端，拆線時(shí)先拆電源端，切忌把接電源的兩根導(dǎo)線的另一端相碰而短路。2．測(cè)量二級(jí)管正向伏安特性時(shí)，毫安表的讀數(shù)不得超過二極管的最大正向電流（本實(shí)驗(yàn)不要超過30mA）。3．測(cè)二極管反向特性時(shí)，加在二極管上的電壓不得超過該管的最大允許電壓（實(shí)驗(yàn)時(shí)，反向電流為30mA對(duì)應(yīng)的那個(gè)電壓）。4．使用電壓（電流）表時(shí)要合理選擇量程，量程太小可能燒壞電表；太大測(cè)量的誤差會(huì)增大?！緦?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析】（一）電壓表、電流表參數(shù)記錄表電表電壓表電流表精度等級(jí)量程/單位儀器誤差/單位估讀誤差/單位內(nèi)阻/（二）固定電阻的測(cè)試數(shù)據(jù)表被測(cè)電阻標(biāo)稱值511k測(cè)量接線方法項(xiàng)目量程儀器誤差測(cè)量值量程儀器誤差測(cè)量值電壓表/V電流表/mA（三）二極管正向伏安特性測(cè)量數(shù)據(jù)電流表接法；V量程：，：；I量程：，：V/V0.0000.1000.2000.3000.400I/mA5.0010.0015.020.025.030.0注：換量程測(cè)量的要自行設(shè)計(jì)表格。（四）二極管反向伏安特性測(cè)量數(shù)據(jù)電流表接法；V量程：，：；I量程：，：V/V0.001.002.002.503.0