2023年大学物理实验报告答案.pdf

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1、大 学 物 理 实 验 报 告 答 案(最 全)(涉 及 实 验 数 据 及 思 考 题 答 案 全)1.伏 安 法 测 电 阻 实 验 目 的(1)运 用 伏 安 法 测 电 阻。(2)验 证 欧 姆 定 律。(3)学 会 间 接 测 量 量 不 拟 定 度 的 计 算；进 一 步 掌 握 有 效 数 字 的 概 念。U,本 实 验 待 测 电 阻 有 两 只,能 误 差。5 0mA 电 流 表 1 只,0 10V 电 T-JTA 上 E rm 妊 甘 71加 力 用 仁 7 名&P a/II M l汨 I T*11 T E ilK T：L4 V ilt r*4 日?/4-比 1头 d过 力

2、 IP 现 付 U 仲 1 火 m i l 己 山 K o 1且 付 江 忠 11#人 七 一 h l M,1、麻 1义 J、，1 人 删 M WJ妙 欢 7 K)IJ x 用 衣 r J tx-Tw/r lx r J 1 ZF H I,以 加 好 拱！J实 验 装 置 不 测 电 阻 网 只，0 5mA电 流 表 1 H.O-5 V电 压 表 1 月，(H:表 一 只，滑 线 变 阻 器 1 只,D-1 730SB3A 稳 压 源 1 台。实 验 环 节 本 实 验 为 简 朴 设 计 性 实 验，实 验 线 路、数 据 登 记 表 格 和 具 体 实 验 环 节 应 由 学 生 自 行 设

3、 计。必 要 时，可 提 醒 学 生 参 照 第 2 章 中 的 第 2.4 一 节 的 有 关 内 容。分 压 电 路 是 必 须 要 使 用 的，并 作 具 体 提 醒。(1)根 据 相 应 的 电 路 图 对 电 阻 进 行 测 量，记 录 U 值 和 I 值。对 每 一 个 电 阻 测 量 3 次。(2)计 算 各 次 测 量 结 界。如 多 次 测 量 值 相 差 不 大，可 取 其 平 均 值 作 为 测 量 结 果。(3)假 如 同 一 电 晶 就 J量 结 果 根 陶 艮 大，应 分 析 因 素 并 重 新 测 量。数 据 解 决 测 量 次 数 5.4 2 3U./V 2.0

4、06.9 8.5L/mA 270 02.6 0 3.20R/Q12 654 26 5 6测 量 次 数 2.08 2 3U/V3 8.02.2 2 2.5 0I/mA5 4.742.0 47.0R/C5 2.95 3.2JI U-t/mx 1.5%,得 到 U Vu1=J0.15V,(1)：=0.075。；由/k 0.75mA；(2)由 JA/=ZnaxX1.5%,得 到 A/.=0.0 75mA,U2-JMxu9JuJ=力 0 1；(3)再 由 U RR)e(求 Q Q/.得 1(，3 J R 2”113V Ij)3(4)结 果 表 R,R(44 1)达 X10 d=土 Q尸(2.92+00

5、9)2.光 栅 衍 射 实 验 目 的(1)了 解 分 光 计 的 原 理 和 构 造。(2)学 会 分 光 计 的 调 节 和 使 用 方 法。(3)观 测 汞 灯 在 可 见 光 范 围 内 几 条 光 谱 线 的 波 长 实 验 方 法 原 理若 以 单 色 平 行 光 垂 直 照 射 在 光 栅 面 上，按 照 光 栅 衍 射 理 论，衍 射 光 谱 中 明 条 纹 的 位 置 由 下 式 决 定：（a+b）si n=dsin 平=k%假 如 人 射 光 不 是 单 色，则 由 上 式 可 以 看 出，光 的 波 长 不 同，其 衍 射 角 也 各 不 相 同，于 是 复 色 光 将

6、被 分 解，而 在 中 央 k=0、w=0 处，各 色 光 仍 重 叠 在 一 起，形 成 中 央 明 条 纹。在 中 央 明 条 纹 两 侧 对 称 地 分 布 着 k=l,2,3,级 光 谱，各 级 光 谱 线 都 按 波 长 大 小 的 顺 序 依 次 排 列 成 一 组 彩 色 谱 线，这 样 就 把 复 色 光 分 解 为 单 色 光。假 如 已 知 光 栅 常 数,用 分 光 计 测 出 k级 光 谱 中 某 一 明 条 纹 的 衍 射 角 W，即 可 算 出 该 明 条 纹 所 相 应 的 单 色 光 的 波 长 晨 实 验 环 节（1）调 整 分 光 计 的 工 作 状 态，使

7、 其 满 足 测 量 条 件。（2）运 用 光 栅 衍 射 测 量 汞 灯 在 可 见 光 范 围 内 几 条 谱 线 的 波 长。由 于 衍 射 光 谱 在 中 央 明 条 纹 两 侧 对 称 地 分 布，为 了 提 高 测 量 的 准 确 度,测 量 第 k 级 光 谱 时，应 测 出+k 级 和-k级 光 谱 线 的 位 置，两 位 置 的 差 值 之 半 即 为 实 验 时 k取 1。i旃 标 的 读 1J 破 少 分）发 方 法 与 游 刻 度 盛 H标 卡 尺 的 出 H施 心 试 牵,;:数 方 法 基，叫 重 用 条 尢”致）。音 线 时 例 J、源 林 都 要 读 4攵，然

8、后 取 其 平 均 值（角 数 据 解 决 i为 i 使 十 字 名 对 法 光 谱 戈，可 以 使 用 望 匹 镜 微-1 级 到 调 螺 钉 12来;+1 级 依 2寸 性。1 1 量 时，可;1/望 远。镜 置 最 右 端，从:测 量，以 免 状 测 数 据。谱 线。游 辰 左 1 级 卡(k=-r)jg k/nm右 1级，(k=+)U n m E黄 1（明）左 右 黄 2（明）左 绿（明）。左 右 紫（明）。左 右.十 62 d4.5-6“2-叫 3 一 2 8 2 M&2 4 2 H 8 102。40 6 2。20282。42，242。2410 1 03 1*63。29281。34

9、243。309735f672 3 277。3T 2 47。2820.2580 577.120.1 5 80 574.41 9.0250 5 43.315.0 9 20 43 3.9J57 9.00.33%0.45%0.51%0.44%577.9546.1435.8（1）与 公 认 值 比 较 计 算 出 各 条 谱 线 的 相 对差 E 其 中 兀 为 公 认 值。(2)计 算 出 紫 色 谱 线 波 长 的 不 明 定 度()1r d+(a Z)s i n qp I qp师 u(X)=(6)1 兀 J,(1 必)11 即 c o s0 p i()=X X，6 00 j.600。x入 0COS

10、15 180092 j=jX o.467 nm；U=2 x u(X)=0.9n m2.j最 后 结 果 为:。入=(433.9 0.9)n m当 用 钠 光（波 长 入=5 8 9.0 n m）垂 直 入 射 到 1 m m 内 有 50 0 条 刻 痕 的 平 面 透 射 光 栅 上 时，试 问 最 多 能 看 到 第 儿 级 光 谱?并请 说 明 p理 由。,.,最 大 为 90 所 以 sin=ia 当 狭 缝 太 宽、太 窄 时 将 会 出 现 什 么 现 象?为 什 么？答:狭 缝 太 宽，则 分 辨 本 领 将 下 降,如 两 条 黄 色 光 谱 线 分 不 开。得 狭 缝 太 窄

11、，透 光 太 少，光 线 太 弱，视 场 太 暗 不 利 于 测 量。k=(a+b)3.为 什 么 采 用 左 右 两 个 游 标 读 数?左 右 游 标 在 安 装 位 置 上 有 何 规 定？次 s i n 答:采 用 左 右 游 标 读 数 是 为 了 消 除 偏 心 差，安 装 时 左 右 应 差 1 8(Tul2290X3.光 电 效 应 实 验 目 的(1)观 测 光 电 效 现 象，测 定 光 电 管 的 伏 安 特 性 曲 线 和 光 照 度 与 光 电 流 关 系 曲 线;测 定 截 止 电 压，并 通 过 现 象 了 解 其 物 理 意 义。(2)练 习 电 路 的 连 接

12、 方 法 及 仪 器 的 使 用；学 习 用 图 像 总 结 物 理 律。实 验 方 法 原 理(1)光 子 打 到 阴 极 上，若 电 子 获 得 的 能 量 大 于 逸 出 功 时 则 会 逸 出，在 电 场 力 的 作 用 下 向,阳 极 运 动 而 形 成 正 向 电 流。在 没 达 成 饱 和 前，光 电 流 与 电 压 成 线 性 关 系。，接 近 饱 和 时 呈 非 线 性 关 系。，饱 和 后 电 流 不 再 增 长。(2)电 光 源 发 光 后，其 照 度 随 距 光 源 的 距 离 的 平 方 成，反 比 即 光 电 管 得 到 的 光 子 数 与 n成 反 比，因 此 打

13、 出 的 电 子(r数 也 与 r成 反 比，形 成 的 饱 和 光 电 流 也 与 成 反 比，即 I 8 匚。(3)若 给 光 电 管 接 反 向 电 压 u 口，在 eUmV mv 2=e U时(v_.为 具 有 最 大 速 度 的 电 子 的 速 度)仍 会 有 电 子 移 动 到 阳 极 而 形 成 光 电 流，当 继 续 增 大 电 压 U也 由 于 电 场 力 做 负 功 使 电 子 减 速，当 使 其 到 达 阳 极 前 速 度 刚 好 为 零 时 此 时 所 观 测 到 的 光 电 流 为 零，由 此 可 测 得 此 光 电 管 在 当 前 光 源 下 的 截 止 电 压 U

14、。实 验 环 节(1)按 讲 义 中 的 电 路 原 理 图 连 接 好 实 物 电 路 图;(2)测 光 电 管 的 伏 安 特 性 曲 线:去 使 正 向 电 压 加 2乂 0伏 以 上，同 1寸 使 光 HL流 达 最 大(不 超 囊 程)，(2电 压 从)开 始 按 规 定 依 i乂 加 入 佃 条 好 记 求 将 双 向 开 关 换 向:，匕 使 光 电?f距 光 源 2()cm处，贡:当 选 择 光 源 亮 度 使 光 电 流 达;债 大(不 超 里 程)；i实 验 环 节 生 渐 逃 离 7二 源 按 规 兄 做 好 记 录 财 光 电 管 f勺 截 止 电 上 E：使 光 电

15、管 距 光 源 20cm处，将 电 压 调 至“0”，适 将 选 择 光 源 亮 度 使 光 电 流 达 最 大(不 超 量 程)，记 录 此 时 的 光 电 流 1“然 后 加 反 摊 指 使 光 3 流 刚 好 心 炉,记:卜 电 压 值 U.；使 光 电,远 离 光 源(光 源 亮 度 不 变)反 复 上 述 环 节 作 好 记 录。数 据 解 决-(1)伏 安 特/曲 线 L _.U/V 4 0 1.02.0 4.06.0 8.0 1 0.02。0.0 3 0.0 40。.0I/mAO 2.9 65.6-8 10.3j 1 6.81 8.7 19.9 1 9.9 19.9 19.9,1

16、 9.9(2)照 度 与 光 电 流 的 关 系 4 5 J8 0 j24 7，5L/cm 20.0 2 5.S 3 0.035。.0 40。.0 50.0 60.0。7 0.0 80.00.002 0.0 0 0 0.00 01/L5 8 3JO.O O 1 j o ooo JO.O 0 06 6 20.001 y).000#0 0 01 4 15I 仅 A。1 9.9 712。.54&.8 5 4.27 2.88 1.51。0.87 0.5 3 0.3 22520151 050-1 0 0#，a2030 40 50 伏 安 特 性 曲 线 流 曲 线，照 度 与 光 电(3)零 电 压 下

17、 的 光 电 流 及 截 止 电 压 与 照 度 的 关 系L/cm 20.04 0.0 6 0.0JI/p A 1.9 60.64 0.58jJ25.05 0.07 0.01.8 5J0.610.553 0.01.06j35.00.8 5U./V0.6 4 0.6 5 0.630.6 4j0.6 3J0.65j0.6 60.621.临 界 截 止 电 压 与 照 度 有 什 么 关 系?从 实 验 中 所 得 的 结 论 是 否 同 理 论 致?如 何 解 释 光 的 波 粒 二 象 性？答:临 界 截 止 电 也 与 照 度 无 美，实 装 结 果 马 埋 1，相 符。光 具 有 干 涉、

18、衍 射 的 特 性 说 明 光 具 有 发 动 性。从:匕 电 效 应 现 象 上 分 析，光 又 具 有 粒 子 性,目 爱 因 斯 坦 方 程 来 描 AL.可 否 由 U vdll?求 出 阴 极 材 14的 送 出 功?若 何 以。由 爱【J斯 坦 方 程 11):e|u|+hu U 求 11 斜 率 AUS/AU：h/e和 普 朗 克 常 数，还 可 么 求 出 截 距(h/e)u.,再 百 截 距 求 出:七 电 管 阴 极 布 料 的 红 限 口,从 而 至 出 逸 出 功 A=hi)Oo.rJ-一 y少 由 7 甲 m王、力)2u4(y)=A/.rt=.z、./nun以=7 联

19、 k-t)实 验 目 的 y(1)观 测 等 厚 十 涉 现 象 及 其 4 o(2)学 会 用 干 涉 法 测 量 透 镜 的 曲 率 半 径 与 微 小 厚 度。实 验 方 法 原 理运 用 透 明 薄 膜（空 气 层）上 下 表 面 对 人 射 光 的 依 次 反 射，人 射 光 的 振 幅 将 提 成 振 幅 不 同 且 有 一 定 光 程 差 的 两 部 分,这 是 一 种 获 得 相 干 光 的 重 要 途 径。由 于 两 束 反 射 光 在 相 遇 时 的 光 程 差 取 决 于 产 生 反 射 光 的 薄 膜 厚 度，同 一 条 干 涉 条 纹 所 相 应 的 薄 膜 厚 度

20、相 同，这 就 是 等 厚 干 涉。将 一 块 曲 率 半 径 R 较 大 的 平 凸 透 镜 的 凸 面 置 于 光 学 平 板 玻 璃 上，在 透 镜 的 凸 面 和 平 板 玻 璃 的 上 表 面 间 就 形 成 一 层 空 气 薄 膜，其 厚 度 从 中 心 接 触 点 到 边 沿 逐 渐 增 长。当 平 行 的 单 色 光 垂 直 入 射 时，入 射 光 将 在 此 薄 膜 上 下 两 表 面 依 次 反 射，产 生 具 有 一 定 光 程 差 的 两 束 相 干 光。因 此 形 成 以 接 触 点 为 中 心 的 一 系 列 明 暗 交 2。2替 的 同 心 圆 环 牛 顿 环。透

21、 镜 的 曲 率 半 径 为：R-=DmoDn 力 实 验 环 节 XM（7。）入 4。（机 n）（1）转 动 读 数 显 微 镜 的 测 微 鼓 轮，熟 悉 其 读 数 方 法；调 整 目 镜，使 十 字 叉 丝 清 楚，并 使 其 水 平 线 与 主 尺 平 行（判 断 的 方 法 是：转 动 读 数 显 微 镜 的 测 微 鼓 轮，观 测 目 镜 中 的 十 字 叉 丝 竖 线 与 牛 顿 环 相 切 的 切 点 连 线 是 否 始 终 与 移 动 方 向 平 行）。（2）为 了 避 免 测 微 鼓 轮 的 网 程（空 转）误 差，在 整 个 测 量 过 程 中，鼓 轮 只 能 向 一

22、个 方 向 旋 转。应 尽 量 使 叉 丝 的 竖 线 对 准 暗 干 涉 条 纹 中 央 时 才 读 数。（3）应 尽 量 使 叉 丝 的 竖 线 对 准 暗 干 涉 条 纹 中 央 时 才 读 数。（4）测 量 时，隔 一 个 暗 环 记 录 一 次 数 据。（5）由 于 计 算 R 时 只 需 要 知 道 环 数 差 m-n,因 此 以 哪 一 个 环 作 为 第 一 环 可 以 任 选,但 对 任 一 暗 环 其 直 径 必 须 是 对 应 的 两 切 点 坐 标 之 差。数 据 解 决 环 的 级 数 24 22 20 1 6j l 8环 的 位 置/mm。右 2 2.041左 2

23、7.8 1 1立 1.39128.44 90.5 5 2 21.70 82 8.3 2 0 28.1 6 33?1.86227.970环 的 直 径/mnpDm 7.0 58 6.7 68 5.770 4 5 56.1 0 8环 的 级 数 1 4 1 2 8 6jn jlO环 的 位 置/mm。右 22.237 22.435 22.6 62 2 2.8 8 1左 27.6322 7.45127.254。26.965j23.1622 6.72 3环 的 直 径/mmD n j5.395 j5.0 1 6 4.592 j 4.0843.56 120.7 0 9 20.646 2 0.5 8120

24、.635 875.40.1 2 86%,20.6 2 9j20.612R=(R 土 U)=(87 5+1 1)mm1.透 射 光 牛 顿 环 是 如 何 形 成 的?如 何 观 测？画 出 光 路 示 意 图。答：光 由 牛 顿 环 装 置 下 方 射 入，在 空 气 层 上 下 两 表 面 对 入 射 光 的 依 次 反 射，形 成 干 涉 条 纹，由 上 向 下 观 测。2.在 牛 顿 环 实 验 中，假 如 平 玻 璃 板 上 有 微 小 凸 起，则 凸 起 处 空 气 薄 膜 厚 度 减 小，导 致 等 厚 干 涉 条 纹 发 生 畸 变。试 问 这 时 的 牛 顿 环(暗)将 局 部

25、 内 凹 还 是 局 部 外 凸?为 什 么？答：将 局 部 外 凸，由 于 同 一 条 纹 相 应 的 薄 膜 厚 度 相 同。3.用 白 光 照 射 时 能 否 看 到 牛 顿 环 和 劈 尖 干 涉 条 纹?此 时 的 条 纹 有 何 特 性？答:用 白 光 照 射 能 看 到 干 涉 条 纹，特 性 是：彩 色 的 条 纹，但 条 纹 数 有 限。5.双 棱 镜 干 涉 实 验 目 的(1)观 测 双 棱 镜 干 涉 现 象，测 量 钠 光 的 波 长。(2)学 习 和 巩 固 光 路 的 同 轴 调 整。实 验 方 法 原 理双 棱 镜 干 涉 实 验 与 双 缝 实 验、双 面 镜

26、 实 验 等 同 样.都 为 光 的 波 动 学 说 的 建 立 起 过 决 定 性 作 用，同 时 也 是 测 量 光 波 波 长 的 一 种 简 朴 的 实 验 方 法。双 棱 镜 干 涉 是 光 的 分 波 阵 面 干 涉 现 象，由 S 发 出 的 单 色 光 经 双 棱 镜 折 射 后 提 成 两 列，相 称 于 从 两 个 虚 光 源 S,和 S射 出 的 两 束 相 干 光。这 两 束 光 在 重 叠 区 域 内 产 生 干 涉，在 该 区 域 内 放 置 的 测 微 目 镜 中 可 以 观 测 到 干 涉 条 纹。根 据 光 的 干 涉 理 论 可 以 得 出 相 邻 两 明(

27、暗)条 纹 间 的 距 离 为 b x=1AD 即 可 有 Ax其 中 d为 两 D个 虚 光 源 的 距 离，用 共 蛹 法 来 测，即 d实 验 环 节；离 距 的 镜 目 微(1)仪 器 调 节 粗 调 为 虚 光 源 到 接 受 屏 之 间 的 距 离，在 该 实 验 中 我 们 测 的 是 狭 缝 到 测.量 测 镜 目 微 测 X由，小 很 将 缝 的 位 置 放 好，调 至 坚 直，根 据 缝 的 位 置 来 调 节 其 他 元 件 的 左 右 和 高 低 位 置，使 各 元 件 中 心 大 体 等 高。细 调 根 据 透 镜 成 像 规 律 用 共 规 法 进 行 调 节。使

28、得 狭 缝 到 测 微 目 镜 的 距 离 大 于 透 镜 的 四 倍 焦 距，这 样 通 过 移 动 透 镜 可 以 在 测 微 目 镜 处 找 到 两 次 成 像。一 方 面 将 双 棱 镜 拿 掉，此 时 狭 缝 为 物，将 放 大 像 缩 小 像 中 心 调 至 等 高，然 后 使 测 微 目 镜 可 以 接 收 到 两 次 成 像，最 后 放 入 双 棱 镜，调 双 棱 镜 的 左 右 位 置，使 得 两 虚 光 源 成 像 亮 度 相 同，则 细 调 完 毕。各 元 件 中 心 基 本 达 到 同 轴。(2)观 测 调 节 干 涉 条 纹 调 出 清 楚 的 干 涉 条 纹。视 场

29、 不 可 太 亮，缝 不 可 太 宽，同 时 双 棱 镜 棱 脊 与 狭 缝 应 严 格 平 行。取 下 透 镜,为 方 便 调 节 可 先 将 测 微 目 镜 移 至 近 处,待 调 出 清 楚 的 干 涉 条 纹 后 再 将 测 微 口 镜 移 到 满 足 大 于 透 镜 四 倍 焦 距 的 位 置。(3)随 着 D 的 增 长 观 测 干 涉 条 纹 的 变 化 规 律。测 量 测 量 条 纹 间 距 A x 用 共 枕 法 测 量 两 虚 光 源 S和 S的 距 离 测 量 狭 缝 到 测 微 目 镜 叉 丝 的 距 离 D数 据 解 决 测 A%数 据 记 录 条 纹 位 置 mm次

30、 数 被 测 条 纹 数 I a af|起 始 位 置 a 终 了 位 置 aAx5.7 531 3.554 8.035 1 0 4.48 1 0.4 4 812 8.0 3 03.5 73 10 4.457 0.4 4 5733.5508.10010 4.5 5 00.4 550458.1843.6 8 0 1 0 4.5040.450463.5938.080 10 4.4 8 7 0.4487,8.09 5j 3.57 5 jlO,4.5 20 jO.4520Ax=0.4 4 9 9 8m m测 d 数 据 记 录 mm次 数 放 大 像 间 距 a a/d 1 a-a 卜 a a，缩 小

31、 像 间 距 dJ1 a.-a/|1 1.786 7.3 5 70 JlO2J.7 9 06.9 33 0.42831.7 727.381 0.413451.794 6.9 10 0.420j 7.5 6061.767 7.3 5 5 0.41 5TJb.y 5 1 0.4 0 95.77 1VrQ6s7.538y7.3 6 05.75 56.9687.5 2 07.3 3 05.735,16.94 0 7 7 47.3 6 07.56 15.7667.5 497.5 1 5=1.7 9 1 5mm;d=0.41 5 8 mm测 D 数 据 记 录 mm狭 缝 位 置 b D=|b-b，|1

32、659(I g A*的 不 拟 定 度,测 微 口 镜 差 丝 位 置 b，66 0A)=0.00 1(=0.0329mm；0()2。)577j jOmm;2=，UBJ仪 3U 1(X)+0.005 9 21mm0X=()J B=(2)求 d,与 d的 不 拟 定 度 M.()=0.0 04“28 8 mm;,()=0.002915mm；W()=0.007mm;UB()=0.005mm：把=0 0 0 5 77 0 mm；3()=()2 次(,)+。（）j2，8=限 d)+usd2 B，2，8JO.01003mm“()=d ud(。)+()，+U B()=0.00 8 17 mm oA 2(3

33、)求 D 的 不 拟 定 度 U()=1mm。(4)波 长 的 合 成 相 对 不 拟 定 度m。（5）测 量 结 果 由 oJ=X 求 得 5.87731x10D7().m m。4u=2w,（）结 果 表 达 式 为 2 X10-m m;包 含 因 子 k=2时，X 的 扩 展 不 拟 定 度,u=2.4 2 7.，1.2.测 购 我 蹄 獭 懈 谢 撷 蚓 樨 的 瓶 窗 如 何 曲 布 弱 他 楙 港 越 的 T 步 条 纹?答 答:d=（d*d）或 运 用 波 长 入 已 知 的 激 光 作 光 源，则 d=（D/Ax）X：3.狭 缝 与 测 微 目 镜 的 距 离 及 与 双 棱 镜

34、 的 距 离 改 变 时，条 纹 的 间 距 和 f共 数 量 数 则 公:二.1、轴 答:狭 跳 和 测 微 目 镜 源 J至 薇 定 枣 丽 京 嬴 装 券 套 现 雒 和 双 棱 堂 的 距 离 越 近:条 纹 间 距 赢 而 我 辿、狭 4.在 同 一 图 内 画 出 相 距 为 d-光 源 的,森 法 那 也 勺 像 d和-逢 L 的 光 略 照-u-V-L-和 6.测 薄 透 镜 的 焦 距 背 平 行 实 验 目 的 与（1）掌 握 测 薄 透 镜 焦 距 的 几 种 方 法；测（2）掌 握 简 朴 光 路 的 分 析 和 调 整 的 方 法；微（3）了 解 透 镜 成 像 原

35、理,掌 握 透 镜 成 像 规 律；目（4）进 一 步 学 习 不 拟 定 度 的 计 算 方 法。镜 实 验 方 法 原 理 共（1）自 准 法 轴 当 光（物）点 在 凸 透 镜 的 焦 平 面 上 时，光 点 发 出 的 光 线 通 过 透 镜 变 成 平 行 光 束，再 通 过 在 透 镜 另 一 侧 的 平 面 镜 反 射 后距 法 测 出 物 距(u)与 相 距(V)代 入 公 式:l/u+l/v=1/f可 求 f(3)共 辄 法 保 持 物 与 屏 的 距 离(L)不 变，移 动 透 镜,移 动 的 距 离 为(e),其 中 一 次 成 放 大 像 另 一 次 成 缩 小 像,放

36、 大 像 1/u+1/v=l/又 汇 聚 f，缩 小 像 l/(u+e)+l/(ve)=l/f,由 于 u+v=L,所 以 f=(L-e)/4L。在 原 焦 平 面 上 且 与 发 光 点(物 点)对 称。(2)(4)凹 透 镜 焦 距 的 测 量 物 运 用 光 路 可 逆 原 理，将 凸 透 镜 所 成 的 实 像 作 为 凹 透 镜 的 物，即 可 测 出 凹 透 镜 成 实 像 的 物 距 和 像 距，代 入 公 式 1/u+距 1/v=1/f 可 求 出 焦 距 f。像 实 验 环 节 本 实 验 为 简 朴 设 计 性 实 验，具 体 实 验 环 节 由 学 生 自 行 拟 定，必

37、 要 时 课 建 议 学 生 按 照 实 验 原 理 及 方 法 中 的 顺 序 作 试验。规 定 学 生 自 行 设 计 的 能 直 接 反 映 出 测 量 结 果 的 数 据 记 录 表 格。数 据 解 决(1)自 准 法，物 距 像 距 法，则 凹 透 镜 焦 距 三 个 实 验 将 所 测 数 据 及 计 算 结 果 填 写 在 自 行 设 计 的 表 格 中。(2)对 共 轲 法 的 测 量 数 据 及 解 决 实 例 测 量 数 据 登 记 表 0 o f=(L-eO/4Ol ti 疝。O 2左 2右。2 e=O-O,L,f52.4 9 8.0 99.03 0 0 453.59 7

38、,9 99.2 5.83 19.8 208 051.699.0 9 9.5 4 5.470 0 9-19.952.798,8 99.2 200 15 1.398.6 9 8.9 4 004 6.952.30 oU 719.5202.9 198.3 99.1 J_ 54 6.21 19.645 2.7 丫 00 9 8.5-1 4 o.i52.809 9 9.2ol9.595 2.9510 99.052.8 1098.752.85,52.698.7719.65 3.1905 2.285 2.805 2.055 2.54 0 7 4 0 2 46.15 39.70 不 拟 定 度 的 计 算 过

39、程:U Alet.(I-0=0 470.30 cmcm6(6 T)=()2+UF UAJRj=0 31cm u 4 1=0.3 0 cm2J2()心 1所 以 I 4-I u 2=1J+j2e 0.oe J)36 2j I M 8，2 XL Af k)L-eLJIIj L1-u(f)=0.368x10 x 1 9.683cm=O.0 72cm U=2 u(f)=0,145cm=0.1cm 最 后 表 达 式:f=(1 9.7 0.1)cm1.你 认 为 三 种 测 量 凸 透 镜 焦 距 的 方 法，哪 种 最 佳?为 什 么？答：共 朝 法 最 佳,由 于 这 个 方 法 把 焦 距 的 测

40、 量 归 结 为 对 可 以 精 确 测 定 的 量 L 和 e 的 测 量，避 免 了 在 测 量 u 和 v 时，由 于 估 计 透 镜 光 心 位 置 不 准 确 所 带 来 的 误 差。2.由 乙 e4，推 导 出 共 规 法 测 f 的 标 准 相 对 合 成 不 拟 定 度 传 递 公 式。根 据 实 际 结 果,试 说 明 U(L)、u,(e)(e)哪 个 量 对 最 后 结 果 影 响 最 大?为 什 么？由 此 你 可 否 得 到 一 些 对 实 验 具 有 指 导 性 意 义 的 结 论？答 u(L)对 最 后 结 果 影 响 最 大，由 于 L 为 单 次 测 量 量。对

41、 0,、。的 测 量 时，要 采 用 左 右 逼 近 法 读 数。3.测 量 凹 透 镜 焦 距 f 和 实 验 室 给 出 的。比 较 后 计 算 出 的 E 值(相 对 误 差)一 般 比 较 大，试 分 析 E 大 的 因 素？答：E 较 大 的 因 素 也 许 是 由 于 放 入 凹 透 镜 后 所 成 像 的 清 楚 度 很 难 拟 定，即 像 的 聚 焦 情 况 不 好,从 而 导 致 很 难 测 出 清 晰 成 像 的 位 置。4.在 测 量 凸 透 镜 的 焦 距 时,可 以 运 用 测 得 的 多 组 u、v 值，然 后 以 u+v 作 纵 轴，以 u-v 作 横 轴，画 出

42、 实 验 曲 线。根 据 式(3 1 5 1)事 先 推 断 一 下 实 验 曲 线 将 属 于 什 么 类 型，如 何 根 据 这 条 曲 线 求 出 透 镜 的 焦 距 f?U V答：曲 线 是 直 线，可 根 据 直 线 的 斜 率 求 出 f,f=l/k,由 于 l/f=l/u+1/v,即+股,故 可 有 f=l/ko5.测 量 凸 透 镜 的 焦 距 时，可 以 测 得 多 组 u、v 值，以 v/u(即 像 的 放 大 率)作 纵 轴，以 v 作 横 轴，画 出 实 验 曲 线。试 问 这条 实 验 曲 线 具 有 什 么 形 状?如 何 由 这 条 曲 线 求 出 透 镜 的 焦

43、 距 f?答：曲 线 是 直 线，在 横 轴 上 的 截 距 就 是 f。7.激 光 全 息 照 相 实 验 目 的(1)了 解 全 息 照 相 的 原 理 及 特 点。(2)掌 握 漫 反 射 物 体 的 全 息 照 相 方 法，制 作 漫 反 射 的 三 维 全 息 图。(3)掌 握 反 射 全 息 的 照 相 方 法，学 会 制 作 物 体 的 白 光 再 现 反 射 全 息 图。(4)进 一 步 熟 悉 光 路 的 调 整 方 法，学 习 暗 室 技 术。实 验 方 法 原 理(1)概 述 全 息 照 相 是 运 用 光 涉 的 干 涉 和 衍 射 原 理，将 物 光 波 以 干 涉

44、条 纹 的 形 式 记 录 下 来，然 后 在 一 定 条 件 下,运 用 衍 射 再 现 原 物 体 的 立 体 图 像。可 见，全 息 照 相 必 须 分 两 步 进 行：物 体 全 息 图 的 记 录 过 程;立 体 物 像 的 再 现 过 程。(2)全 息 照 相 与 普 通 照 相 的 重 要 区 别 一 全 息 照 相 可 光 波 的 所 皿 息 记 录 下 来，而 普 通 照 相 只 能 记 录 物 光 波 的 强 I即 含 螂 片 的 每 一 部 分 都 能 再 现 出 物 磔 的 在 同 思 理 匕 可 以 采 用 不 同 的 角 度 多 次 拍 摄 不 同 的 衍 射 谢

45、向 上 可 以 互 不 干 扰 地 观 测 到 每 个 物 体 的 立 体 图 像。(3)全 息 照 相 技 术 的 发 展 全 息 照 相 技 术 发 展 到 现 在 已 有 四 代。本 实 验 将 用 激 光 作 光 源 完 毕 物 体 的 第 二 代 全 息 图 一 漫 反 射 全 息 图 和 第 三 代 全 息 图 一 反 射 全 息 图 的 拍 摄 和 再 现。实 验 环 节 一 方 面 要 熟 悉 本 实 验 所 用 仪 器 和 光 学 元 件。打 开 激 光 器 电 源，点 亮 He-Ne 激 光 器，调 整 其 工 作 电 流，使 其 输 出 最 强 的 激 光，然 后 按 下

46、 述 内 容 和 环 节 开 始 进 行 实 验。(1)漫 反 射 全 息 图 的 拍 摄 按 漫 反 射 全 息 光 路 图 摆 放 好 各 元 件 的 位 置，整 个 光 路 大 约 占 实 验 台 面 的 三 分 之 二 左 右。各 光 束 都 应 与 台 面 平 行，通 过 调 平 面 镜 的 俯 仰 角 来 调 节。且 光 点 都 要 打 到 各 元 件 的 中 心 部 位。两 束 光 的 光 程 差 约 为 20cm.光 程 都 是 由 分 束 镜 开 始 算 起,沿 着 光 束 前 进 的 方 向 量 至 全 息 底 片 为 止。物 光 与 参 考 光 夹 角 为 3(Tu653

47、74X5(nul2290X 参 考 光 与 物 光 的 光 强 比 为 3:18:1(通 过 调 整 扩 束 镜 的 位 置 来 实 现)。曝 光 时 间 为 6S.上 底 片 及 曝 光 拍 照(底 片 上 好 后 要 静 止 l2min),药膜 面 要 正 对 物 体 放。（2）白 光 再 现 反 射 全 息 图 按 反 射 全 息 光 路 摆 放 好 各 元 件 的 位 置，先 不 放 入 扩 束 镜 L,各 光 事 与 台 面 平 行。调 整 硬 币，使 之 与 干 板（屏）平 行，使 激 光 束 照 在 硬 币 的 中 心。放 入 扩 束 镜，使 光 均 匀 照 射 且 光 强 适

48、中，拟 定 曝 光 时 间 为 3 s。曝 光，硬 币 与 干 板 间 距 为 1 c m。（3）底 片 解 决 显 影。显 影 后 冲 洗 Im in,停 显 3 0 s 左 右，定 影 3 5 m i n,定 影 后 可 打 开 白 炽 灯，用 水 冲 洗 干 板 5 lOmin,再 用 吹 风 机 吹 干（吹 时 不 可 太 近 且 不 可 正 对 着 吹，以 免 药 膜 收 缩）。（4）再 现 观 测 漫 反 射 全 息 图 的 再 现。白 光 再 现 反 射 全 息 图 的 观 测。数 据 解 决 本 实 验 无 数 据 解 决 内 容 1.全 息 照 像 有 哪 些 重 要 特 点

49、？答:全 息 照 相 是 运 用 光 波 的 干 涉 和 衍 射 原 理,将 物 体“发 出”的 特 定 波 前（同 时 涉 及 振 幅 和 位 相）以 干 涉 条 纹 的 形 式 记 录 下 来，然 后 在 一 定 条 件 下，运 用 衍 射 再 现 原 物 体 的 立 体 像。全 息 照 相 必 须 分 两 步 进 行:（1）物 体 全 息 图 的 记 录 过 程；（2）立 体 物 像 的 再 现 过 程。2.全 息 底 片 和 普 通 照 像 底 片 有 什 么 区 别？答：（1）全 息 照 相 可 以 把 物 光 波 的 所 有 信 息（即 振 幅 和 相 位）所 有 记 录 下 来，

50、而 普 通 照 相 只 能 记 录 物 光 波 的 强 度（既 振 幅），因 此，全 息 照 片 能 再 现 出 与 原 物 体 完 全 相 同 的 立 体 图 象。（2）由 于 全 息 照 片 上 的 每 部 分 都 包 含 了 被 摄 物 体 上 每 一 点 的 光 波 信 息，所 以，它 具 有 可 分 割 性，即 全 息 照 片 的 每 一 部 分 都 可 以 再 现 出 原 物 体 的 立 体 图 象。（3）在 同 一 张 全 息 底 片 上，可 以 采 用 不 同 的 角 度 多 次 拍 摄 不 同 的 物 体，再 现 时，在 不 同 的 衍 射 方 向 上 可 以 互 不 干 扰