1、大學物理學實驗指導書大學物理實驗力學部分實驗一 長度與體積的測量實驗類型：驗證實驗類別：專業主干課實驗學時：2所屬課程：大學物理所涉及的課程和知識點：誤差原理 有效數字一、實驗目的通過本實驗的學習，使學生掌握測長度的幾種常用儀器的使用，并會正確讀數。練習作好記錄和誤差計算。 二、實驗要求（1）分別用游標卡尺、螺旋測微計測金屬圓筒、小鋼球的內外徑及高度，并求體積。 （2）練習多次等精度測量誤差的處理方法。三、實驗儀器設備及材料游標卡尺，螺旋測微計，金屬圓柱體，小鋼球，銅絲四、實驗方案1、用游標卡尺測量并計算所給樣品的體積。2、分別用千分尺和讀數顯微鏡測量所給金屬絲的直徑。數據處理注意：有效數字的

2、讀取和運用，自擬表格，按有關規則進行數據處理。描述實驗過程（步驟）以及安全注意事項等,設計性實驗由學生自行設計實驗方案。五、考核形式 實際操作過程 實驗報告六、實驗報告實驗原理，實驗步驟，實驗數據處理，誤差分析和處理。對實驗中的特殊現象、實驗操作的成敗、實驗的關鍵點等內容進行整理、解釋、分析總結，回答思考題，提出實驗結論或提出自己的看法等。七、思考題 1、游標卡尺測量長度時如何讀數？游標本身有沒有估讀數？2、千分尺以毫米為單位可估讀到哪一位？初讀數的正負如何判斷？ 待測長度如何確定？實驗二 單擺實驗類型：設計實驗類別：專業主干課實驗學時：2所屬課程：大學物理所涉及的課程和知識點：力學 單擺周期

3、公式一、實驗目的通過本實驗的學習，使學生掌握使用停表和米尺，測準單擺的周期和擺長。 利用單擺周期公式求當地的重力加速度二、實驗要求（1）測擺長為1m時的周期求g值。（2）改變擺長，每次減少10cm，測相應周期T，作TL圖，驗證單擺周期公式。三、實驗儀器設備及材料單擺、米尺、游標卡尺、停表。四、實驗方案利用試驗臺上所給的設備及材料，自己制作一個單擺，然后設計實驗步驟測出單擺的周期，再根據單擺的周期公式計算當地的重力加速速。改變擺長，討論對實驗結果的影響并分析誤差產生的原因五、考核形式 實際操作過程 實驗報告六、實驗報告實驗原理，實驗步驟，實驗數據處理，誤差分析和處理。對實驗中的特殊現象、實驗操作

4、的成敗、實驗的關鍵點等內容進行整理、解釋、分析總結，回答思考題，提出實驗結論或提出自己的看法等。七、思考題 1、為什么測量周期不宜直接測量擺球往返一次擺動的周期？試從誤差分析來說明。2、在室內天棚上掛一單擺，擺長很長，你設法用簡單的工具測出擺長？不許直接測量擺長。實驗三 牛頓第二定律的驗證實驗類型：驗證實驗類別：專業主干課實驗學時：2所屬課程：大學物理所涉及的課程和知識點：力學 牛頓第二定律 摩擦一、實驗目的通過本實驗的學習，使學生掌握氣墊導軌的使用，使學生通過在氣墊導軌上驗證牛頓第二定律，更深刻的理解牛頓第二定律的物理本質。二、實驗要求驗證當m一定時，aF,當F一定時，a1m。三、實驗儀器設

5、備及材料氣墊導軌，數字毫秒計，光電門，氣源四、實驗方案1、調整氣墊導軌水平。在導軌的端部小心安裝好滑輪，使其轉動自如，細心調整好導軌的水平。調整氣墊導軌水平是實驗前的重要準備工作，要細致耐心地反復調整，可按下列兩種方法中的任一種方法調整：（1）靜態調平法：導軌接通氣源，滑行器置在導軌某處，用手輕輕地把滑行器壓在導軌上，再輕輕地放開，觀察滑行器的運動狀態，連續做幾次。如果滑行器在導軌上靜止不動，或稍有左右移動，則導軌是水平的；如滑行器都向同一方向運動，表明導軌不平。仔細、認真調節水平螺釘，直到滑行器在導軌任意位置上基本保持靜止不動，或稍有左右移動。一般要在導軌上選取幾個位置做這樣的調節。（2）動

6、態調平法：將氣軌與記時器配合進行調平，儀器接通電源，儀器功能選擇在“S2”擋上，兩個光電門間距不小于30cm卡裝在導軌上，導軌兩端裝上彈射器，滑行器裝上擋光片（如1cm一種），給氣軌通氣讓滑行器以一定的速度從導軌的左端向右端滑行，先后通過兩個光電門G1和G2，記時器就分別記下擋光片通過兩個光電門的時間和。若> ，滑行器通過G2的光電門時間短，表明滑行器運動速度加快，導軌左高右低；若< ，表明滑行器做減速運動，導軌左低右高。仔細、認真調節水平螺釘， 與 的時間差值盡量小，時間相差在1毫秒內就可視為導軌基本調平。2 、在滑行器上裝上1cm的擋光片，對應滑輪一端裝上座架，將拴在砝碼桶上的

7、細線跨過滑輪并通過堵板上的方孔掛在滑行器的座架上。3、將起始擋板固定在導軌適當位置上，并將兩個光電門置于導軌的相應的位置上（如80cm和130cm處），注意當砝碼桶著地前，滑行器要能通過靠近滑輪一側的光電門。4、記時器的功能選擇在“a”擋，將改變m1所需砝碼預先置于滑行器上，在砝碼桶內加上一定質量的砝碼，導軌通氣，讓滑行器從起始擋板處開始運動，通過兩個光電門，記時器會自動測出時間，計算出加速度a。5、逐次從滑行器上取下相等質量的砝碼放入砝碼桶內，重復步驟4，直到砝碼全部移到桶內為止。6、用天平準確稱出滑行器的質量m2、砝碼桶和砝碼的質量m1。7、利用測得數據做出aF圖象，若為直線，則F和a正比

8、關系成立。五、考核形式 實際操作過程 實驗報告六、實驗報告實驗原理，實驗步驟，實驗數據處理，誤差分析和處理。對實驗中的特殊現象、實驗操作的成敗、實驗的關鍵點等內容進行整理、解釋、分析總結，回答思考題，提出實驗結論或提出自己的看法等。七、思考題 1、實驗中滑行器是否都要從同一位置開始釋放，位置不同對實驗結果有何影響2、氣墊導軌如果沒有調平衡或空氣層厚度過小或過大，對實驗結果有何影響3、減小摩擦還有那些其它方法熱學部分實驗一 混合法測定固體比熱容實驗類型：驗證型實驗類別：基礎課 實驗學時：3所屬課程：大學物理 一、實驗目的1、掌握基本的量熱方法混合法。2、測定金屬的比熱容。二、實驗要求1、學會量熱

9、器的使用方法。2、進一步熟悉物理天平、溫度計等的使用。3、掌握混合法測定固體比熱容的原理。4、學會對系統誤差的修正方法熱量出入相互補償法。溫度不同的物體混合之后，熱量將由高溫物體傳給低溫物體。如果在混合過程中和外界沒有熱交換，最后將達到均勻穩定的平衡溫度，在這過程中，高溫物體放出的熱量等于低溫物體所吸收的熱量，此稱為熱平衡原理。本實驗即根據熱平衡原理用混合法測定固體的比熱。 圖1-1將質量為m、溫度為t2的金屬塊投入量熱器內筒的水中。設量熱器質量為m1,比熱容為c1(包括攪拌器)，量熱器內筒中水的質量為m0，比熱容為c0，待測物投入水中之前的水溫為t1。在待測物投入水中以后，其混合溫度為，則在

10、不計量熱器與外界的熱交換的情況下，將存在下列關系 （1-1）即 （1-2）為溫度計插入水中部分的熱容，但V的單位為cm3。上述討論是在假定量熱器與外界沒有熱交換時的結論。實際上只要由溫度差異就必然會由熱交換存在，因此，必須考慮如何防止或進行修正熱散失的影響。熱散失的途徑主要有三：第一是加熱后的物體在投入量熱器水中之前散失的熱量，這部分熱量不易修正，應盡量縮短投放時間。第二是在投下待測物后，在混合過程中量熱器由外部吸熱和高于室溫后向外散失的熱量。在本實驗中由于測量的是導熱良好的金屬，從投下物體到達混合溫度所需時間較短，可以采用熱量出入相互抵消的方法，消除散熱的影響。即控制量熱器的初溫，使低于環境

11、溫度，混合后的末溫則高于，并使=。第三要注意量熱器外部不要有水附著(可用干布擦干凈)，以免由于水的蒸發損失較多的熱量。由于混合過程中量熱器與環境有熱交換，先是吸熱，后是放熱，至使由溫度計讀出的初溫和混合溫度都與無熱交換時的初溫度和混合溫度不同。因此，必須對和進行校正。可用圖解法進行，如圖1-1所示。實驗時，從投物前5，6分鐘開始測水溫，每30s測一次，記下投物的時刻與溫度，記下達到室溫的時刻作一豎直線MN，過作一水平線，二者交于O點。然后描出投物前的吸熱線AB，與MN交于B點，混合后的放熱線CD與MN交于C點。混合過程中的溫升線EF，分別與AB、CD交于E和F。因水溫達室溫前，量熱器一直在吸熱

12、，故混合過程的初溫應是與B點對應的，此值高于投物時記下的溫度。同理，水溫高于室溫后，量熱器向環境散熱，故混合后的最高溫度是C點對應的溫度，此值也高于溫度計顯示的最高溫度。在圖1-1中，吸熱用面積BOE表示，散熱用面積COF表示，當兩面積相等時，說明實驗過程中，對環境的吸熱與放熱相消。否則，實驗將受環境影響。實驗中，力求兩面積相等。三、實驗儀器設備及材料量熱器，溫度計，物理天平，秒表，加熱器，小量筒，待測物（金屬塊）。四、實驗方案1、用物理天平稱衡被測金屬塊的質量，然后將其吊在加熱器當中的筒中加熱 （直至水沸騰），并用溫度計測出室溫t室。2、將量熱器內筒擦干凈，用天平稱出內筒和攪拌器的質量，然后

13、向量熱器內注入適量(約為其容積的)低于室溫的冷水，稱得其質量為+，從而求出水的質量。開始測水溫并記時間，每隔30s測一次，連續測6次。3、將加熱的金屬塊迅速投放入量熱器中，立刻蓋好蓋，記下物體放入量熱器的時間和溫度；進行攪拌并觀察溫度計示值，每10s測一次水溫，直到溫度由最高均勻下降，再每隔30s測一次水溫，連續測6次為止。4、用小量筒測出溫度計沒入水中的體積（實驗中溫度計一定要沒入水中，但不能碰到金屬塊）。5、測出大氣壓強，查附表得到水的沸點，該溫度即為金屬塊加熱后的溫度t2。6、按圖1-1繪制圖，求出混合前的初溫和混合溫度。7、將上述各測定值代入式(2)求出被測物的比熱容及其標準偏差。比熱

14、容的單位為。水的比熱容為。量熱器(包括攪拌器)是鋁制的，其比熱容為。【注意事項】1、量熱器中溫度計位置要適中，不要使它靠近放入的高溫物體，因為未混合好的局部溫度可能很高。2、的數值不宜于比室溫低的過多(控制在23左右即可)，因為溫度過低可能使量熱器附近的溫度降到露點，致使量熱器外側出現凝結水，而在溫度升高后這凝結水蒸發時將散失較多的熱量。3、攪拌時不要過快，以防止有水濺出。五、考核形式 實驗操作平均成績占30%，實驗報告平均成績占30%，期末考試成績占40。六、實驗報告 1、實驗預習：包括實驗目的和要求；實驗內容和原理；用到的實驗器材；采用的實驗方法，步驟和操作過程，并根據需要合理設計實驗數據

15、記錄表格。 2、實驗過程：實際實驗中采用的實驗方法，步驟和操作過程及注意事項，實驗現象和原始數據的記錄。 3、數據處理和實驗結論：實驗數據的計算處理，分析以及實驗結論等。 4、結果分析和實驗結論：根據相關理論知識對所得到的實驗結果進行解釋和分析，包括實驗的結果是否與理論相吻合以及原因，實驗后的心得體會和建議。七、思考題 1、 混合法的理論依據是什么？2、 量熱器中所放水的多少對實驗有何影響？3、 分析本實驗中哪些因素會引起系統誤差？測量時應怎樣才能減小誤差。實驗二 熱功當量的測定實驗類型：驗證型實驗類別：基礎課 實驗學時：3所屬課程：大學物理 JAMBCFGHD 圖21VE一、實驗目的1用電熱

16、法測量熱功當量。2學會一種熱量散失的修正方法修正終止溫度。二、實驗要求1、進一步學習量熱器的使用。2、掌握電熱法測量熱功當量的實驗原理。3、進一步熟悉熱量散失的修正法修正終止溫度。 4、會正確連接實驗電路，弄清電表的正負極與電源正負極的接法。 儀器裝置如圖2-1所示，M與B分別為量熱器的內外兩個圓筒，C為絕緣墊圈，D為絕緣蓋，J為兩個銅金屬棒，用以引入加熱電流，F是繞在絕緣材料上的加熱電阻絲，G是攪拌器，H為溫度計，E為穩壓電源。1電熱法測熱功當量強度為I 安培的電流在t秒內通過電熱絲，電熱絲兩端的電位差為U伏特。則電場力做功為 WIUt （21）這些功全部轉化為熱量，此熱量可以用量熱器來測量

17、。設m1表示量熱器內圓筒和攪拌器（一般質料相同，否則應分別考慮）的質量，C1表示其比熱。m2表示電流引入銅金屬棒和電阻絲的質量，C2表示其比熱。m3表示量熱器內圓筒中水的質量，C3表示水的比熱，V表示溫度計沉入水中的體積，T0和Tf表示量熱器內圓筒及圓筒中水的初始溫度和終止溫度，那么量熱器內圓筒及圓筒中的水等由導體發熱所得的熱量Q為 Q（m1C1m2C2m3C31.9V）（TfT0） （22）所以，熱功當量 焦耳/卡 （23）J的標準值J04.1868焦耳/卡。2散熱修正如果實驗是在系統（量熱器內筒及筒中的水等）的溫度與環境的溫度平衡時，對電阻通電，那么系統加熱后的溫度就高于室溫。實驗過程中將

18、同時伴隨散熱作用，這樣，由溫度計讀出的終止溫度的數值T2必須比真正的終止溫度的數值Tf低。（即假設沒有散熱所應達到的終溫為Tf）。為了修正這個溫度的誤差，實驗時在相等的時間間隔內，記下相對應的溫度，然后以時間為橫坐標，溫度為縱坐標作圖，如圖22所示。圖中AB段ECFT ()PT0ABDTTTfT2t2t1tt t (分)圖222表示通電以前系統與環境達到熱平衡后的穩定階段，其穩定溫度（即室溫）也就是系統的初溫T0，BC段表示在通電時間t內，系統溫度的變化情況。由于溫度的變化存在滯后的現象，因而斷電后系統的溫度還將略為上升，如CD段所示， DE段表示系統的自然冷卻過程。根據牛頓冷卻定律，當系統的

19、溫度T與環境的溫度相差不大時，由于散熱，系統的冷卻速率 （24）即冷卻速率與系統的溫度T成線性關系。當系統自T0升溫到T2時，其冷卻速率相應從0增大到。所以在BD升溫過程中，系統的平均冷卻速率，在此過程中由于散熱而使系統最終產生的誤差 （25）系統的真正終溫 （26）數據處理時，還可用作圖的方法求Tf值。如圖(22)所示，將DE線段往左外延，再通過P點（t1/2點）作橫坐標軸的垂線與DE的外延線交于F點，則F點對應的溫度就是系統修正后的終止溫度Tf 。如果系統起始加熱的溫度T0不等于室溫，則由于開始時的溫度冷卻速率不為零，系統的溫度修正值不能用（25）式。從牛頓冷卻定律知，當系統與環境的溫度相

20、差不大時（小于15），其溫度冷卻速率與溫度差成正比。于是，可得開始加熱時的冷卻速率其中，v為用溫度計測得系統的終止溫度T2時的冷卻速率，可從圖22求得（）。所以在BD升溫過程中系統的平均冷卻速率 系統的真正終溫 （27）三、實驗儀器設備及材料量熱器（附電熱絲），溫度計（050、0.1），電流表，電壓表，直流穩壓電源，秒表，物理天平，可變電阻，開關，蒸餾水等。四、實驗方案1用物理天平分別稱出量熱器內圓筒和攪拌器m1,，電流引入金屬棒和電阻絲的質量m3由實驗室給出。測量環境溫度，實驗開始和結束時各測一次取平均值。2在量熱器的內圓筒中裝上二分之一到三分之二容積的水；3按圖21接好電路，蓋好量熱器的蓋

21、子，插上溫度計（浸入水中，又不可觸及電熱絲），打開電源并調節直流穩壓電源的輸出電壓，用攪拌器緩慢攪動量熱器的內圓筒中的水，使內圓筒中的水溫每分鐘升高1.5左右。記下電表測得的電流及電壓（電流不可超過3A）；4斷開電源，量熱器的內圓筒中的溫水替換為同量、溫度為室溫的蒸餾水。用物理天平稱量量熱器內圓筒中蒸餾水的質量m2；5待量熱器內水的溫度穩定后（略高于環境溫度），記錄下數值，此時的溫度為初始溫度T0。合上電源開關，使電路通電，同時，用秒表開始計時，每隔一分鐘分別記一次溫度計、安培表及伏特表的讀數（亦可每隔20秒依次對上述三個量進行一次讀數，然后周而復始）。實驗過程中必須連續緩慢攪動量熱器的內圓筒

22、中的水，以使溫度均勻，直到溫度超過初始溫度約12，再斷開電源。記下實際通電的時間t，斷電后系統溫度還會略為升高，故必須仔細觀察并記下系統的終止溫度T2及其經歷的時間t1。以后繼續攪拌，并每隔一分鐘記錄一次讀數，直到溫度下降1oC左右，以獲得自然冷卻數據（至少記錄6次）。6用小量筒估計溫度計浸入水中的體積V；【注意事項】1溫度計要浸入水中，但又不能觸及電熱絲，注意攪拌器、涼熱墻壁和電阻絲不要短路。2電路接好后，須經指導教師檢查無誤后，才能接通電源，注意電表的正負極性不要接反。3只有當電熱絲浸入在水中才能通電，否則，銅棒和電熱絲可能會被燒壞。4通電后每隔一定時間記下導體溫度，斷電后繼續連續記溫，到

23、導體自然冷卻一段時間后再停止。五、考核形式 實驗操作平均成績占30%，實驗報告平均成績占30%，期末考試成績占40。六、實驗報告 1、實驗預習：包括實驗目的和要求；實驗內容和原理；用到的實驗器材；采用的實驗方法，步驟和操作過程，并根據需要合理設計實驗數據記錄表格。 2、實驗過程：實際實驗中采用的實驗方法，步驟和操作過程及注意事項，實驗現象和原始數據的記錄。 3、數據處理和實驗結論：實驗數據的計算處理，分析以及實驗結論等。 4、結果分析和實驗結論：根據相關理論知識對所得到的實驗結果進行解釋和分析，包括實驗的結果是否與理論相吻合以及原因，實驗后的心得體會和建議。七、思考題 1切斷電源后，水溫還會上

24、升少許，然后才開始下降，記錄T2、t1及用作圖的方法求出Tf時，如何處理為正確？2為什么要限制加熱的溫升速率？過大或過小的溫升速率對實驗結果有什么影響？電磁學部分實驗一 伏安法測電阻及二極管伏安特性曲線實驗類型：設計實驗類別：專業基礎實驗學時：3所屬課程：電磁學一、實驗目的通過本實驗的學習，使學生了解或掌握元器件伏安特性的測量方法。 二、實驗要求實驗要求：根據實驗室中給出的儀器設備，自行設計測量電路，包括選用儀器，確定測量電路，測量條件，實驗步驟等。要求盡量減小誤差，測量中不要使電表過載。三、實驗儀器設備及材料電阻元件,伏安特性測試儀,電流表,電壓表,滑線變阻器.四、實驗方案由學生自行設計實驗

25、方案。五、考核形式 1平時成績占60%：包括：對實驗原理、方法、步驟、實驗技能、實驗設計等的掌握，實驗報告的書寫，實驗前后的預習及總結等，綜合評定。2 期末操作考試+筆試占40%：單人單桌，隨機抽題。二項成績之和為總成績。六、實驗報告主要內容包括，對實驗步驟，實驗數據、實驗中的特殊現象、實驗操作的成敗、實驗的關鍵點等內容進行整理、解釋、分析總結，回答思考題，提出實驗結論或提出自己的看法等。七、思考題 試分析本實驗中引起測量誤差的各主要因素,并比較各因素引起誤差的大小?實驗二 靜電場的描繪實驗類型：綜合實驗類別：專業基礎實驗學時：3所屬課程：電磁學所涉及的課程和知識點：電磁學課程中靜電場和穩恒電

26、流的內容 一、實驗目的1.了解用電流場模擬靜電場的基本原理 2.加深對靜電場性質的理解 3.學習用回歸法處理數據 二、實驗要求1預習普通物理實驗（朱俊孔等編）中“靜電場描繪”實驗，回顧電磁學課程中的靜電場與穩恒電流場的內容。根據實驗原理來比較靜電場與穩恒電流場的異同，理解模擬場與被模擬場之間要滿足的條件，根據內容要求確定實驗方案。2預習思考題：（1）為什么要用模擬法測量靜電場的結構？用電流場模擬靜電場要滿足什么條件？（2）能否模擬點電荷所激發的電場？三、實驗儀器設備及材料靜電場描繪器 直流穩壓電源 滑動變阻器 萬用歐姆表等四、實驗方案1無線長共軸電纜之間的靜電場模擬描繪；2填寫實驗報告。五、考

27、核形式 1平時成績占60%：包括：對實驗原理、方法、步驟、實驗技能、實驗設計等的掌握，實驗報告的書寫，實驗前后的預習及總結等，綜合評定。3 期末操作考試+筆試占40%：單人單桌，隨機抽題。二項成績之和為總成績。六、實驗報告學生實驗報告的主要內容包括，對實驗步驟，實驗數據、實驗中的特殊現象、實驗操作的成敗、實驗的關鍵點等內容進行整理、解釋、分析總結，回答思考題，提出實驗結論或提出自己的看法等。七、思考題 1.從實驗結果看，能否說明電極與導電膜間的接觸是否良好？如果某處接觸不良，會出現什么現象？ 2.能否在導電膜上模擬帶任意電量的兩個平行圓柱間的電場分布？實驗三 惠斯登電橋測電阻實驗類型：綜合實驗

28、類別：專業基礎實驗學時：3所屬課程：電磁學所涉及的課程和知識點：電磁學課程中穩恒電流和電路的內容 一、實驗目的通過本實驗的學習，掌握用惠斯登電橋測電阻的原理，學會用惠斯登通電橋測電阻的方法，初步了解電橋的靈敏度概念。二、實驗要求1預習普通物理實驗（朱俊孔等編）中“單臂電橋”實驗，根據內容要求確定實驗方案；2預習思考題：（1）電橋平衡的條件是什么？（2）電橋靈敏度與那些因素有關？電橋靈敏度是否越高越好？三、實驗儀器設備及材料標準電阻箱4個,待測電阻若干個,直流穩壓電源,指針式檢流計,開關,導線等。四、實驗方案1 用自組電橋測電阻。1)開啟檢流計鎖扣，調節檢流計使之指針為零；2)用三個電阻箱，檢流

29、計和Rx組成電橋,根據實驗步驟進行測量。注意測量之前用萬用表粗測Rx，比例臂不宜取的太小，用逐次逼近法調節平衡。2測量電橋靈敏度。3測量標稱值不同的中值商品電阻，數值不少于10個，求平均值。4填寫實驗報告。五、考核形式 1平時成績占60%：包括：對實驗原理、方法、步驟、實驗技能、實驗設計等的掌握，實驗報告的書寫，實驗前后的預習及總結等，綜合評定。4 期末操作考試+筆試占40%：單人單桌，隨機抽題。二項成績之和為總成績。六、實驗報告學生實驗報告的主要內容包括，對實驗步驟，實驗數據、實驗中的特殊現象、實驗操作的成敗、實驗的關鍵點等內容進行整理、解釋、分析總結，回答思考題，提出實驗結論或提出自己的看

30、法等。七、思考題 1在調節電橋平衡的過程中，檢流計開關為什么采用“躍接法”？你如何根據檢流計偏轉的方向來調節Rs，很快找到“平衡點”？2在調節電橋平衡的過程中，如果檢流計始終不偏轉，可能的原因是什么？如果無論怎樣改變Rs的值，檢流計始終偏向一邊，其原因是什么？光學部分實驗一 薄透鏡焦距的測定實驗類型： 驗證型實驗類別：專業基礎實驗學時： 3所屬課程： 光學一、實驗目的1、 掌握會聚透鏡和發散透鏡焦距的測量方法。2、 驗證透鏡成像公式，學會光學系統的共軸調節。二、實驗要求：1、預習會聚透鏡焦距的測量方法。方法1：利用高斯公式求焦距。方法2：利用貝塞爾法求焦距。2、預習發散透鏡焦距的測量方法：輔助

31、透鏡成像法求焦距。三、 實驗儀器設備 光具座；會聚透鏡；發散透鏡；光源；像屏；物屏四、 實驗方案1、 光具座上各光學元件的共軸調節因物距、像距都是沿光軸計算長度的，而長度是靠光具座上的標尺刻度來讀數。為準確測量，透鏡光軸應與光具座的導軌平行。并且各透鏡應調節到共同的光軸上，且光軸與導軌平行。這些步驟稱共軸調節，調節方法如下： 粗調 把透鏡、物、屏等用光具夾夾好后，先將它們靠攏，調節高低適中。使光源、“1”字中心、透鏡中心、光屏中央大致在一條和導軌平行的直線上。并使透鏡、屏的平面等互相平行且垂直于導軌。這一步驟靠眼睛觀察判斷。 細調 靠成像規律來判斷。若“1”字的中心偏離透鏡的光軸，那么在移動透

32、鏡的過程中，像的中心位置會改變，即大像和小像的中心不重合。此時可根據偏移方向判斷“1”字中心究竟是偏左還是偏右，偏上還是偏下，然后加以調整。2、 測量薄凸透鏡的焦距注意使L>4f，固定“1”字屏與像屏的位置。反復多次判斷成放大像和縮小像時透鏡的位置（光具凳紅線指示為準，讀到0.1mm），記下“1”字屏、凸透鏡、像屏的位置，將數據填表。次數“1”字與像屏間距L放大像時透鏡位置X1縮小像時透鏡位置X2d123453、 測量凹透鏡的焦距先用凸透鏡成縮小像，記下像的位置。然后放上凹透鏡，注意透鏡的光軸要共軸。移動凹透鏡和像屏，反復多次判斷成像的位置，記錄數據并填表。次數凸透鏡成像位置凹透鏡位置最

33、后成像位置S12345五、 實驗報告要求1、 實驗報告要規范整潔，數據記錄真實，數據處理按實驗誤差理論進行。測量誤差計算公式為： （n為測量次數）測量結果表示為：六、 思考題共軸調節的目的是實現哪些要求，不滿足這些要求對測量會有什么影響？實驗二 等厚干涉法測球面的曲率半徑實驗類型：驗證實驗類別：專業基礎課實驗學時： 3所屬課程：光學牛頓環裝置是由一塊曲率半徑較大的平凸玻璃透鏡，以其凸面放在一塊光學玻璃平板（平晶）上構成的，如圖1所示。平凸透鏡的凸面與玻璃平板之間的空氣層厚度從中心到邊緣逐漸增加，若以平行單色光垂直照射到牛頓環上，則經空氣層上、下表面反射的二光束存在光程差，它們在平凸透鏡的凸面相

34、遇后，將發生干涉。從透鏡上看到的干涉花樣是以玻璃接觸點為中心的一系列明暗相間的圓環，稱為牛頓環。由于同一干涉環上各處的空氣層厚度是相同的，因此它屬于等厚干涉。 圖2牛頓環圖1裝置圖由圖可見，如設透鏡的曲率半徑為，與接觸點相距為處空氣層的厚度為，其幾何關系式為：  由于>>，可以略去d2得                   (1)  光線應是垂直入射的，計算光程差時還要考慮光波在平玻璃

35、板上反射會有半波損失，從而帶來/2的附加程差，所以總程差為              (2)產生暗環的條件是：                     (3)其中0，1，2，3，.為干涉暗條紋的級數。綜合上述式子可得第級暗環的半徑為：    

36、60;                     (4)由(4)式可知，如果單色光源的波長已知，測出第級的暗環半徑m，即可得出平凸透鏡的曲率半徑；反之，如果已知，測出m后，就可計算出入射單色光波的波長。但是用此測量關系式往往誤差很大，原因在于凸面和平面不可能是理想的點接觸；接觸壓力會引起局部形變，使接觸處成為一個圓形平面，干涉環中心為一暗斑。或者空氣間隙層中有了塵埃，附加了光程差，干涉環中心為一亮（

37、或暗）斑，均無法確定環的幾何中心。實際測量時，我們可以通過測量距中心較遠的兩個暗環的半徑m和n的平方差來計算曲率半徑。因為      m2        n2兩式相減可得          所以            (5)  由上式可知,只要測出m與n（分別為第m與第n條暗環的直徑）的值

38、，就能算出或。這樣就可避免實驗中條紋級數難于確定的困難，利用后一計算式還可克服確定條紋中心位置的困難。一、實驗目的1進一步熟悉移測顯微鏡使用，觀察牛頓環的條紋特征。2利用等厚干涉測量平凸透鏡曲率半徑。   3. 學習用逐差法處理實驗數據的方法。二、實驗要求1. 課前必須認真閱讀教材和有關資料，掌握等厚干涉的原理。并到實驗室看一下實驗設備，基本了解有關的測量儀器的使用方法，明確哪些物理量是間接測量，哪些是直接測量，用什么方法和測量儀器來測定等。2. 寫出預習報告。內容包括：實驗的目的要求、實驗內容和原理的或設計的知識點、實驗條件、實驗方法、步驟、操作過程或實驗設計方案、記錄數

39、據的表格。預習報告中最重要的是擬定出主要實驗步驟和指明作好實驗的關鍵，不可照抄教材，在預習中要對做好本次實驗的幾個關鍵步驟作到心中有數，絕不可應付了事。3. 寫出實驗方案。包括安排實驗步驟、記錄數據的表格、數據處理及問題分析 三、實驗儀器設備及材料牛頓環儀，移測顯微鏡，低壓鈉燈四、實驗方案1. 調整顯微鏡的十字叉絲與牛頓環中心大致重合。2. 轉動測微鼓輪,使叉絲的交點移近某暗環,當豎直叉絲與條紋相切時（觀察時要注意視差），從測微鼓輪及主尺上讀下其位置x。為了熟練操作和正確讀數，在正式讀數前應反復練習幾次，直到同一個方向每次移到該環時的讀數都很接近為止。3. 在測量各干涉環的直經時，只可沿同一個方向旋轉鼓輪，不能進進退退，以避免測微螺距間隙引起的回程誤差。在測量某一條紋的直徑時，如果在左側測的是條紋的外側位置，而在右側測的是條紋的內側位置，此條紋的直徑可認為就等于這兩個位置之間的距離。因為實驗時主要測量間隔為個干涉環的兩個暗環的直經平方差。為了減少讀數誤差，應將值取得大一些。如取10，則干涉條紋的相對誤差就可減小近10倍。只要依次測出從322的每一暗環的直經，利用逐差法分組求取條紋的直經平方差，則可獲得