大学物理实验思考题

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1、测非线性电阻的伏安特性[思考题]:⒈从二极管伏安特性曲线导通后的部分找出一点,根据实验中所用的电表,试分析若电流表内接,产生的系统误差有多大?如何对测量结果进行修正?答:如图5.9-1,将开关接于“1”,称电流表内接法。由于电压表、电流表均有内阻(设为RL与RA),不能严格满足欧姆定律,电压表所测电压为(RL+RA)两端电压,这种“接入误差”或“方法误差”是可以修正的。测出电压V和电流I,则=RL+RA,所以RL=-RA=RL´+RA①。接入误差是系统误差,只要知道了RA,就可把接入误差计算出来加以修正。通常是适当选择电表和接法,使接入误差减少至能忽

2、略的程度。由①式可看出,当RA<>RA,应采用内接法。⒉根据实验中所用仪器,如果待测电阻为线性电阻,要求待测电阻R的测量相对误差不大于4%,若不计接入误差,电压和电流的测量值下限Vmin和Imin应取何值?答:根据误差均分原则,电流表、电压表的准确度等级、量程进行计算.第21页共21页迈克尔逊干涉仪的使用[预习思考题]1、根据迈克尔逊干涉仪的光路,说明各光学元件的作用。答:在迈克尔逊干涉仪光路图中(教材P181图5.13--4),分光板G将光线分成反射与透射两束;补偿板G/使两束光通过玻璃板的光程相等;动镜M1

3、和定镜M2分别反射透射光束和反射光束;凸透镜将激光汇聚扩束。2、简述调出等倾干涉条纹的条件及程序。答:因为公式λ=是根据等倾干涉条纹花样推导出来的,要用此式测定λ,就必须使M1馆和M2/(M2的虚像)相互平行,即M1和M2相互垂直。另外还要有较强而均匀的入射光。调节的主要程序是:①用水准器调节迈氏仪水平;目测调节激光管(本实验室采用激光光源)中心轴线,凸透镜中心及分束镜中心三者的连线大致垂直于定镜M2。②开启激光电源,用纸片挡住M1,调节M2背面的三个螺钉,使反射光点中最亮的一点返回发射孔;再用同样的方法,使M1反射的最亮光点返回发射孔,此时M1和M

4、2/基本互相平行。③微调M2的互相垂直的两个拉簧,改变M2的取向,直到出现圆形干涉条纹,此时可以认为M1与M2/已经平行了。同方向旋动大、小鼓轮,就可以观察到非定域的等倾干涉环纹的“冒”或“缩”。3、读数前怎样调整干涉仪的零点?答:按某一方向旋动微调鼓轮,观察到圆环的“冒”或“缩”第21页共21页后,继续按原方向旋转微调鼓轮,使其“0”刻线与准线对齐;然后以相同方向转动粗调鼓轮,从读数窗内观察,使其某一刻度线与准线对齐。此时调零完成,测量中只能按最初的旋转方向,转动微调鼓轮,不可再动粗调鼓轮。4、什么是空程?测量中如何操作才能避免引入空程?答:装在导

5、轨上的动镜M1,通过传动系统与丝杆相连。微调鼓轮与丝杆间通过蜗轮蜗杆的传动方式连结。转动微调鼓轮时,M1在导轨上移动。由于螺母与丝杆有间隙,反向旋转鼓轮时,M1并未随之马上反向移动,而鼓轮上的读数已经发生变化,这便造成了空程误差。在测量中只沿一个方向转动微调鼓轮,中途不反转,则可避免引入空程。[实验后思考题]1、根据下图(即教材P180图5.13--3中的几何图形ABCD)导出两束光的光程差解:(见图)两束光的光程差:2、总结迈克尔逊干涉仪的调整要点及规律。答:调整迈氏干涉仪的要点及规律如下:第21页共21页①迈氏干涉仪导轨水平(调迈氏仪底脚螺丝);

6、②激光束水平并垂直于干涉仪导轨,且应反射到M1·M2反射镜中部(调激光管,实验室已调好);③M1与M2/应平行,即M1与M2垂直。调节方法有两种:一种见预习思考题2-②;另一种即教材所述,通过调节M2背面的螺丝,使两排光点中,最亮的两点重合。④加入短焦距透镜,观察到干涉条纹后,在调出圆形条纹的过程中,需根据条纹的形状来判断M1与M2的相对倾度,分别调节M2的两个微调拉簧。⑤调等倾干涉时,M1应在标尺30mm的位置处。若顺时针旋转两个鼓轮,可观察到圆环的“缩入”。条纹的“缩入”比“冒出”容易数一些。3、用等厚干涉的光程差公式说明,当d增大时,干涉条纹由

7、直变弯。答:根据(见教材P182图5.13-5)。在M1与M2/的交线处,d=0,δ=0,对应的干涉条纹称中央明纹。在交线两侧附近,因d和θ都很小,上式中dθ2可忽略,δ=2d,所以条纹近似直线。而离交线较远处,dθ2不能忽略,所以干涉条纹随d的增大而由直变弯。4、在非定域干涉中,一个实的点光源是如何产生两个虚的点光源的?答:激光光束经透镜汇聚而成为一个强度很高的点光源S(见教材P181图5.13-4),S发出的发散角增大了许多倍的光束入射到分束镜的半反射膜上,经反射后的光束,好象从其虚光源S/发射出来的一样;等价于从S/发出的光,再经M1、M2/(

8、等价于M2)反射(见教材P181第21页共21页图5.13-4)。从观察屏E处观察,光源好象在M1、M2/的

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