大学物理实验复习思考题

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1、1 大学物理实验 B复习思考题误差、不确定度和数据处理的基本知识1、如何对测量不确定度进行评定？答：用公式) 1()()(12nnxxnSSxuniixxACxuB仪仪)(2222)3()()()()(仪xBACSxuxuxu（p=68.3%）2、测量结果有效数字位数是如何确定的？答： （1）不确定度的位数一般只取一位（而且只入不舍），若首位是 1 时可取两位 。相对不确定度为百分之几，一般也只取一、两位。（2）不确定度决定 了测量结果有效数字的位数， 即测量结果的有效数字最后一位应与不确定度所在位对齐；若不确定度取两位，则测量结果有效数字的末位和不确定度末位取齐。（3）有效数字尾数舍入规则：

2、尾数“小于五则舍，大于五则入，等于五凑偶” ，这种舍入法则使尾数舍与入的概率相同。（4）同一个测量值，其精度不应随单位变换而改变。3、作图法是如何处理数据的？答： （1）作图规则作图一定要用坐标纸；画坐标纸大小和确定坐标轴分度；画出坐标轴；数据点（测量点用“ ”或“”描点） ；连线；标注图名 . （2）图解法求直线的斜率和截距求直线斜率和截距的具体做法是，在描出的直线两端各取一坐标点A（x1，y1）和 B（x2，y2） ，则可从下面的式子 求出直线的斜率 a 和截距 b。1212xxyya，122112xxyxyxbA、B两坐标点相隔要远一些，一般取在直线两端附近（不要取原来的测量数据点），且

3、自变量最好取为整数。实验 1 示波器的原理与应用1当波形水平游动时，如何调节使波形稳定？答： （关闭 “MAG ” X 轴放大）按波形输入的通道先正确选择 “触发源 source ” 可选 “VERT”触发方式；消去“ TV ”所有触发信号，选择“触发耦合COUPLE”为“ AC”触发耦合，调节“触发电平 TRIGD”亮，则波形稳定。2 2如何测量波形的幅度与周期？答：用屏幕上的刻度尺分别测出波形峰峰（峰位到谷位）的垂直距离y 和波形一个周期的水平距离 x,则峰峰电压 Upp=y(cm) 偏转因素 k(V/cm), 周期 T=x(cm)扫秒速率 p(ms/cm),频率 f=1/T(Hz) 3调

4、节什么旋纽使李萨如图稳定？答：调节函数信号发生器（频率旋钮） ，使输入 X、Y 通道信号的 Fy 比 Fx 为整数比，即1：1、1：2、2：1、2：3、3：2、,4当示波器出现下面不良波形时，请选择合适的操作方法，使波形正常。（1）波形超出屏幕：；（2） 波形(竖直幅度 )太小：； （3） 波形(水平方向 )太密：；（4）亮点，不显示波形：。可选答案：调大“偏转因数（VOLTS/DIV ） ” ；调小“偏转因数” ；调大“扫描速率（TIME/DIV） ” ； 调小“扫描速率”；水平显示置 “A” （常规）方式； 水平显示置“X-Y”方式。5观察李萨如图时，要改变图形的垂直大小，应调节CH2 通

5、道的“偏转因数（VOLTS/DIV ） ” ；要改变图形的水平大小， 应调节CH1 通道的“偏转因数（VOLTS/DIV ） ” ；要改变图形的垂直位置，应调节CH2 通道的“垂直位移（ POSITION） ” 。 （可选答案：CH1，CH2） 。6用示波器测得的 CH1 （X）信号的波形如下面左图所示，CH1 （X）信号与 CH2 （Y）信号合成的李莎茹图如下面右图所示，示波器屏幕上已显示了必要的参数，图中每1 大格为 1cm 。请回答下列回题：（1）CH1 （X）信号的 UPP为 6.0 V； （2）CH1 （X）信号的周期为 5.0 ms； （3）CH2 （Y）信号的频率为 200 Hz

6、。7示波器如图中，改正垂直方向幅度太小、水平方向幅度太大的现象，应如何调节？（C）A. 调大“ 偏转因数 ” 、调大 “ 扫描速率 ” B. 调小“ 偏转因数 ” 、调小 “ 扫描速率”C. 调小“ 偏转因数 ” 、调大 “ 扫描速率 ” D. 调大“ 偏转因数 ” 、调小 “ 扫描速率”实验 2 霍尔效应1测量霍尔电压时伴随产生四种副效应，本实验用什么方法消除副效应的影响？答：换向测量法，改变Is 和 B 的方向2用霍尔效应如何测量磁场？用霍尔效应实验装置测量磁场应注意些什么？I： 1V/cm 2：5V/cm 1ms/cm CH1 I：1V/cm 图3 答：已知 Kh、Is、测出 Uh。则有

7、 B=Uh/( KhIs) 3如图所示，霍尔元件通入工作电流IS，磁场的方向垂直指出纸面，A、B 两边累积正、负电荷， UAB0，根据 定向运动的载流子受到洛伦兹力的作用，可判断该霍尔元件是 N 型半导体。4如图所示， 若霍尔片的多数载流子为空穴， 它的工作电流 IS方向从左向右， 霍尔电压 UAB0， 则磁场的方向为指入纸内（右手定则或左手定则） （选：指出纸面或指入纸内） 。5试分析：为何不宜用金属制作霍尔元件？答：KH=1/ned，金属载流子浓度n 高，KH小，UH小，霍尔效应不明显。6若磁场的法线不是恰好与霍尔元件的法线一致，对测量结果会有何影响？如何判断磁场B的方向与霍尔片的法线方向

8、一致？答：偏小。缓慢变化霍尔元件的方向，观察其输出电压，电压最大时说明两者方向一致，否则方向不一致。7图中霍尔元件的多数载流子是哪种？答：空穴。 P 型8已知磁场 B，如何用作图法求KH.？答：以 Is 为横坐标，描绘UH-Is 关系图，得一直线，在直线另找A、B两点，求出直线斜率 a，则 KH=a/B 实验 3 分光计的调整与使用1 本实验所用分光计测量角度的精度是多少？仪器为什么设两个游标？如何测量望远镜转过的角度？答：1；是为了消除因刻度盘和游标盘不共轴所引起的偏心误差；锁紧望远镜和刻度盘连动螺钉（以使望远镜能和刻度盘连动），缓慢转动望远镜，用望远镜寻找经过棱镜两反射面反射回来的狭缝像亮

9、线， 使用望远镜转动微调螺丝， 使狭缝像亮线与分划板上中心竖线重合，列表记录下望远镜所处位置分别为I 和 II时的两刻度盘读数 1、1和2、2，则望远镜从位置I 到位置 II所转过的角度为：图图B y B x z I I 图A 4 2 假设平面镜反射面已经和转轴平行，而望远镜光轴和仪器转轴成一定角度，则反射的小十字像和平面镜转过1800后反射的小十字像的位置应是怎样的？此时应如何调节？试画出光路图？答: 反射的小十字像和（转动游标盘连同载物台使）平面镜转过180后反射的小十字像的位置高度不变，此时应该调节望远镜仰角螺钉，使十字像落在上十字叉线的横线上。光路图如上图所示，该例是望远镜向上仰的情况

10、。3 假设望远镜光轴已垂直于仪器转轴，而平面镜反射面和仪器转轴成一角度，则反射的小十字像和平面镜转过1800后反射的小十字像的位置应是怎样的？此时应如何调节？试画出光路图。答： 望远镜已调好，载物台（倾斜）没调好，使得小镜镜面与仪器转轴不平行成一角度，若 A面反射的小十字像在上叉丝水平线的上方，则（转动游标盘连同载物台使）平面镜转过 180后， B 面反射的小十字像在上叉线的对称下方位置，此时该调节载物台的螺钉，使十字反射像落在上十字叉线的横线上。光路图如上图所示。4 对分光计的调节要求是什么？如何判断调节达到要求？怎样才能调节好？答： （1）对分光计调整的要求：A B A5 望远镜、平行光管

11、的光轴均垂直于仪器中心转轴； 望远镜对平行光聚焦（即望远调焦于无穷远）； 平行光管出射平行光；（2）各部分调节好的判断标志 望远镜对平行光聚焦的判定标志从望远镜中同时看到分划板上的黑十字准线和绿色反射十字像最清晰且无视差。 （用自准直光路，调节望远镜的目镜和物镜聚焦） 望远镜光轴与分光计中心转轴垂直的判定标志放在载物台上的双面反射镜转180o前后，两反射绿色十字像均与分划板上方黑十字线重合。（用自准直光路和各半调节法调整） 平行光管出射平行光的判定标志在望远镜调节好基础上，调节平行光管聚焦，使从调好的望远镜看到狭缝亮线像最清晰且与分划板上的黑十字线之间无视差。（把调节好的望远镜对准平行光管，调

12、节平行光管物镜聚焦） 平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直的判定标志使夹缝亮线像竖直和水平时能分别与望远镜分划板上的竖直黑十字线和中心水平黑十字线重合。（把调节好的望远镜对准平行光管，配合调节平行光管的仰角螺钉）5 是否对有任意顶角A的棱镜都可以用最小偏向角测量的方法来测量它的材料的折射率？为什么？答：不是。光线进入三棱镜后，在出射面可能会发生全反射考虑。6在测角时某个游标读数第一次为343 56 ，第二次为 33 28 ，游标经过圆盘零点和不经过圆盘零点时所转过的角度分别是多少？答：游标经过圆盘零点：3249283356343360oooo不经过圆盘零点：283102833563

13、43ooo7在实验中如何确定最小偏向角的位置？答：向一个方向缓慢的转动游标盘带动载物台上三棱镜转动，并用望远镜跟踪狭缝像，在望远镜中观察狭缝像的移动情况，当随着游标盘转动而向某方向移动的狭缝像，正要开始向相反方向移动时，固定游标盘，此时确定的角度即是最小偏向角。8.测量三棱镜折射率实验中，从对准平行光管的位置开始转动望远镜，看到的折射谱线颜色 排列顺序是什么？答：黄绿紫实验 4 迈克尔逊干涉仪的调整与使用1. 迈克尔逊干涉形成条纹的条件、条纹的特点？答：条件：等倾干涉条纹的产生通常需要面光源，且M1、M2应严格平行；等厚干涉条纹的形成则需要 M1、M2不再平行，而是有微小夹角，且二者之间所加的

14、空气膜较薄。条纹特点：等倾干涉为圆条纹，等厚干涉为直条纹。6 2. 怎样准确读出可动反射镜M1的位置？答：该读数由三部分组成：标尺读数，只读出整毫米数即可，不需估读；粗调大手轮读数，直接由窗口读出毫米的百分位，也不需估读；微动鼓轮读数，由微动鼓轮旁刻度读出，需要估读一位，把读数（格数）乘10-4 即毫米数。 M1 位置读数为上三读数相加。3. 迈克尔逊干涉仪中的补偿板、分光板各起什么作用？用钠光或激光做光源时，没有补偿板P2能否产生干涉条纹？用白光做光源呢？答： （1）分光板是后表面镀有半反射银膜的玻璃板，激光入射后经半反射膜能分解为两束强度近似相等光线；补偿板是折射率和厚度与分光板完全相同的

15、玻璃板，使分光板分解的两束光再次相遇时在玻璃板中通过相同的光程，这样两光束的光程差就和在玻璃中的光程无关了。（2）从光的单色性和相干性（相干长度）好坏考虑。Na 光和 HeNe 激光单色性好，相干长度较大，没有补偿板P2，移动 M1，加大 M1 和 M2/间的距离仍能产生干涉，干涉条纹不会重叠，仍可观察。但白光单色性差，分出的两束光只有在0 时，才能看到彩色干涉条纹，在 稍大时，不同波长的干涉条纹会互相重叠，使光强趋于均匀，彩色干涉条纹会消失。4在迈克尔逊干涉仪的一臂中，垂直插入折射率为1.45的透明薄膜，此时视场中观察到15个条纹移动，若所用照明光波长为500nm，求该薄膜的厚度。答：插入

16、n1透明薄膜后，光程差改变了2d（n1-1） ，即 =2d（n1-1） ，所以根据 =k式和 k=N ，可得121nNd把已知的有关量（ =500nm ，n1=1.45，N=15 ）代入便可计算出d 值。5 调节微调手轮看到条纹从中心 “冒出”时， 则 M1和 M2所形成的空气膜厚度是增加，每变化一个条纹， M1和 M2 所形成的空气膜厚度变化为/2 。条纹从中心“陷入”时，则 M1和 M2所形成的空气膜厚度是减少，每变化一个条纹， M1和 M2 所形成的空气膜厚度变化为/2 。实验 5 用分光计研究光栅光谱1光栅光谱和棱镜光谱有哪些不同之处?在上述两种光谱中，哪种颜色的光偏转最大? 答：光栅光谱：依据光栅衍射产生色散形成。同一级次K，所以可见光中的红光衍射角最大。（衍射对称的）棱镜光谱：根据不同的光在玻璃中的折射率不同而产生色散。n偏向角 ，故紫光偏转最大。（折射不对称）2为什么在望远镜中观察到的谱线是倾斜的？答：这是由于平行光管透光狭缝倾斜不竖直所致。3如何测量光栅的衍射角？根据测量数据怎样计算谱线的衍射角和光栅常数？答：测量光栅的衍射角：绿绿绿绿1111417 光栅常数：sink