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1、实验18 激光椭圆偏振仪的应用光偏振现象的观察与分析本人精心整理的文档,文档来自网络本人仅收藏整理如有错误还请自己查证！ 单摆实验【实验目的】1. 用单摆测量当地的重力加速度2. 研究单摆振动的周期【仪器用具】单摆米尺停表（或数字毫秒计光电门）游标卡尺【实验原理】用重量可忽视的细线吊起一质量为的小重锤使其左右摆动当摆角为时重锤所受合外力大小等于（图1）其中为当地的重力加速度这时锤的线加速度设单摆长为则摆的角加速度等于即 . （1）当摆角甚小时（一般讲5）可认为这时 . （2）即振动的角加速度和角位移成比例式中的负号表示角加速度和角位移的方向总是相反此时单摆的振动是简谐振动从理论分析得知其振动周
2、期和上述比例系数的关系是所以 . (3)式中为单摆摆长,是摆锤重到悬点的距离,为当地的重力加速度变换式（3）可得 . （4） 将测出的摆长和对应和周期代入上式可求出当地的重力加速度之值又可将此式改写成 . （5）这表示和之间具有线性关系为其斜率如就各种摆长测出各对应周期则可从图线的斜率求出值摆的振动周期和摆角之间的关系经理论推导可得 . 其中为0时的周期如略去及其后各项则 . (6)如测出不同摆角的周期,作图线就可检验此式【仪器介绍】1. 停表（秒表）这是测量时间间隔的常用仪表表盘是有一长的秒针和一短的分针秒针转一周分针转一格停表的最小分度值有几种常用的有0.2s和0.1s两种停表上端的按钮是
3、用来旋紧发条和控制表针转动的使用停表时用手握紧停表大姆指按在按钮上稍用力即可将其按下按停表分三步：第一次按下时表开始转动第二次按就停止转动第三次按下表针就弹回零点（回表）2. 数字毫秒计停表计时是以摆轮的摆动周期为标准数字毫秒计的计时是以石英晶片控制的振荡电路的频率为标准常用的数字毫秒计的基准频率为100kHz经分频后可得10kHz、1kHz、0.1kHz的时标信号信号的时间间隔分别为0.1ms、1ms、10ms数字毫秒计上时间选择档就是对这几种信号的选择如选用1ms档而在测量时间内有123个信号进入计数电路则数字显示为123即所测量的时间长度是123ms或0.123s对数字毫秒计计时的控制有
4、机控（机械控制即用电键）和光控（光控制即用光电门）两种光电门是对数字毫秒计进行光控的部件它由聚光灯和光电二极管组成（图2）当光电管被遮光时产生的电讯号输入毫秒计控制其计时电路控制信号又分为和两种是测量遮光时间的长度遮光开始的信号使计时电路的门打开时标信号依次进入毫秒计的计数电路遮光终了的信号使计时电路的门关闭时标信号不能再进入计数电路显示的数值即遮光时间的长度使用时是测量两次遮光之间的时间间隔第一次开始遮光时计时电路和门打开第二次再遮光时门才关闭显示的数值就是两次遮光的时间间隔一般测量多选用档为了在一次测量之后消去显示的数字毫秒计上设有手动和自动置零机构自动置零时还可调节以改变显示时间的长短当
5、测完一次之后来不及置零时则最后显示的是两次被测时间的累计图3是数字毫秒计面板的示意图所用仪器的实际面板可参阅仪器说明书 【实验内容与要求】1 取摆长约为1m的单摆用米尺测量摆线长用游标卡尺测量摆锤的高度各两次用米尺测长度时应注意使米尺和被测摆线平行并尽量靠近读数时视线要和尺的方向垂直以防止由于视差产生的误差用停表测量单摆连续摆动50个周期的时间测6次注意摆角要小于5用停表测周期时应在摆锤通过平衡位置时按停表并数0在完成一个周期时数1以后继续在每完成一个周期时数2、3、.最后在数第50的同时停住停表2 将摆长每次缩短约10cm测其摆长及其周期直至摆长约为40cm时为止3 就某一摆长在不同摆角用毫
6、秒计测周期在5到25之间至少测5组数据每个摆角测4次4 用步骤1的数据求及其误差5 用步骤1和2的数据作图线并求直线的斜率和值6 用步骤3的数据作图线从图线的截距和斜率检验式（6）中的系数是否等于【注意事项】1 使用停表前先上紧发条但不要过紧以免损坏发条2 按表时不要用力过猛以防损坏机件3 回表后如秒表不指零应记下其数值（零点读数）实验后从测量值中将其减去（注意符号）4 要特别注意防止摔碰停表不使用时一定将表放在实验台中央的盒中【思考问题】1 摆锤从平衡位置移开的距离为摆长的几分之一时摆角约为5？2 从减少误差考虑测周期时要在摆锤通过平衡位置时去按停表而不在摆锤达最大位移时按表试分析其理由？3 使用停表测摆的周期时的误差主要由于对摆锤通过平衡位置的时刻估计不准提前或错后按表造成的粗略估计一下其大小（设一个周期为2s）4 用长为1m的单摆测重力加速度要求结果的相对误差不大于0.4%时,测量摆长和周期的绝对误差不应超过多大？若用精度0.1s的停表去测周期应连续测多少个周期？在此测量中如取5而又忽略对的影响时能给重力加速度的测量造成多大的系统误差？5 讨论一下在考虑空气浮力的作用时式（3）将如何改变用一木球作为单摆锤考虑和不考虑空气浮力所求出的重力加速度将有多大差异？已知木球的密度为空气密度为
