级普物实验复习

普通物理实验复习题一、系统误差和偶然误差的理解：P41.测量同一黄铜的密度时，一学生测得（A）18.4 0.3g / cm3 另 一 学 生 测 得（ B）2 8.81 0.05g / cm3 ，已知黄铜密度的标准值是08.650g / cm3 ，问1 ）哪个存在系统误差为什么2 存在系统误差，因为0 不在2 的取值区间内，即0 cm32 ± cm3。2 ）若不知0 ，则哪个更可靠为什么2 更可靠一些，因为2 测量点更集中，且区间较小。2. 指出下列情况导致的误差属于偶然误差（A.）还是系统误差(B. C. D)：A. 读数时视线与刻度值不垂直；B. 将待测物放在米尺的不同位置测得的长度稍有差异；C. 水银温度计毛细管不均匀；D. 电表零示值为正值。二、误差传递公式引用： P P13101计算间接测量值的误差：1）写出下列式子的误差传递公式（按算术合成方式或标准偏差方式），合成误差以e 表示，并依据给定数据计算合成误差，写出结果。（）b2d1 L a其中： a3.000.07(cm);b2.460.07( cm); d1.68 0.07(cm)写出合成误差传递公式：Lab 2 d ; 或 Lab2 d计算合成误差：Lab2 d =+2×(cm)=(cm)（）6m结果： LL2d3写出合成误差传递公式：其中： d2.0000.002(cm); m31.350.05( g )22m3d或m3 dmdmd计算合成误差：md0.050.002=(g/cm3)3d3，m31.352.000结果：（ ）U 1R1U 2 ,其中：R13.000.03(); R25.00 0.05();测量的电压表为 级表， 量程，3R2U 215V内阻很大，测得5.00V.写出合成误差传递公式：U 1U 2R1R2或U1(U2 )2( R1)2( R2)2U 1U 2R1R2U1U 2R1R2计算合成误差：U 1U 2R1R200.030.05U1=(V )U 2R1R253.005.00U 12L结果： U1U 1（4） a2Vt写出合成误差传递公式：其中： L20.00.1(cm); t3.000.01( s)aL2 t 或a( L)24( t ) 2aLtaLt计算合成误差：aL2t0.10.01(m/s2)=(m/s2)，a =(m/s2)aL=23.00t 20.0结果： aa =利用误差传递公式分析各测量量对测量结果的影响程度：1）用长约1 米的单摆测量重力加速度，单摆测重力加速度公式：T 2L。要求测量结果的相g对误差不大于%时，测量摆长和周期的绝对误差不应超过多大若用精度秒的停表测量周期，应连续测多少个周期T 2Lg42 LgL2 TgT2gLTL0.2%L0.2% L2mmL由误差均分原理：TT0.1%20.2%0.1%T100sTTTL2）用单摆测重力加速度公式：T2。已知摆场L约为1米，其误差估计值为gL0.1(cm) ，摆线震动周期T 约为 2 秒，要求用秒表测量连续震动50 次的时间t 后求 T 值，测 t的误差估计值t0.2s 。分析哪个测量量对最后结果的误差影响较大。解：将 T 2L改写为 g4 2LgT 2根据g2 TLgTL因 Ttt0.004s（ n 为振动次数），故Tnn则T0.0040.004 s，L0.10.00122L100T2可见 2T 比L 大 4倍，两者对g的误差贡献主要来自于测T 的误差，故主要应考虑减少TLT 的值。3正确选择测量仪器：1）设在实际工作时要测量一个圆柱体的体积，它的长度L 约为厘米，直径D 约为厘米，要求测量结果的相对误差不大于1%，问应选择何种测量仪器解： 已知圆柱体的体积为V1D 2 L4根据误差传递公式，由上式可得V2DLVDL根据误差均分原则，则有2D ，LDL已知 D,L, 由上面两式得D ，L由于 D<L ，故应该按对D 的要求来选择仪器的精度。从游标卡尺的型号规格可以看到，“五十分游标”的分度值为，此值小于，符合要求。三、有效数字及运算：1.下列测量结果表达式是否正确，正确的式子打钩，错误的打叉，并改正。(1) RR127 .750.24 ( )( 2 ) gg9 .7820 .04 ( ms 2 )(3 ) mm8.230. 02 ( g )2.求以下运算结果（只写结果即可）1） +） 98.533) (g/cm3)2.000（ g / cm3.测量某圆形金属丝的密度，金属丝长度L 约 5cm ，直径 D 约 1mm ，质量 M 约 25g。请问：各量应该用什么仪器测量较好为什么如各量均为多次测量，写出密度的标准偏差公式。解： 长度米尺测量，直径用螺旋测微器测量，质量用物理天平测量，因为使用这些仪器精度刚好足n)2( i够，误差会比较小。密度的标注偏差公式为i 1。n1四、数据分析：1.将砝码 m 挂于弹簧下端，弹簧伸长量l 和砝码质量m 的关系为：mgk l ，测量数据如下：m(g)l(cm)kK1K2K3k1(K1 K 2 K3)K3mg用三种方法求 k： kL逐差法（写出计算过程） Kmg(m6m3m5m2m4m1)l3( l1l1l 5l 2l 4l1 )作图法（图线可用铅笔描绘）略一元线性回归法（求出相关系数R 值，并求 k 值）简述上列各方法的特点。五、力热实验1. 长度测量：游标卡尺和千分尺使用前都要校正零点，为什么解： 由于游标卡尺和千分尺都是精密仪器，如果不进行零点校正，那么由此引入的误差将会很大。设游标卡尺主尺分度为y ，游标分度为。若将其读数原理表达为LL0Lkyp，请说明其中 k 和 p 的意义。解： 式中k 的意义是主尺分度值的读数，则ky 代表了主尺上测量出的长度值，p 则是在副尺上的读数，且p代表了副尺上测量出的长度值。何谓仪器的分度值米尺、20 分度游标卡尺和螺旋测微器的分度值各为多少如果用它们测量一个物体约 7cm 的长度，问每个待测量能读得几位有效数字解： 仪器的分度值表示的是仪器能准确显示的读出的最小长度值，它的大小反映仪器的精密程度，分度值越小，仪器精度越高。米尺的分度值为1mm ， 20 分游标卡尺的分度值为，螺旋测微器的分度值为。当测量一个长度约为7cm 的物体时，米尺能读得的有效数字为3 位， 20 分度游标卡尺能读得的有效数字为5 位，螺旋测微器能读得的有效数字为5 位。游标刻度尺上30 个分格与主刻度尺29 个分格等长，问这种游标尺的分度数值为多少解： 由于副尺一个分度的长度为 xn 1 y301 129，则有 y xyn 1 yn3030n其中为游标卡尺的分度值，可求得= 1mm 。30有一角游标，主尺29 度 (29 分格 )对应于游标30 个分格，问这个角游标的分度值是多少有效数字最后一位应读到哪一位解：这个角游标的分度值是1' ，有效数字最后一位读到百分位。已知一游标卡尺的游标刻度有 50 个，用它测得某物体的长度为，在主尺上的读数是多少通过游标的读数是多少游标的哪一刻线与主尺上的某一刻线对齐解：由题知，L=，由题知，该游标卡尺是50分度游标卡尺，其分度值为，由此可得Lkyp=1 k +p =，由此可解得，k =54，p =14 。故主尺上的读数为54mm ，通过游标的读数是，游标上的第14 个刻线与主尺上的第68 个刻度对齐。2. 密度测量：现有一架天平（含砝码），甲乙两个大小不同、刻度看不清的量杯，一根细线和足够的水，试用这些器材测定小铁块的密度。要求：（ 1）写出实验原理、需要测量的物理量及简单的测量方法；（ 2）根据所测量的物理量计算铁块密度的表达式。解： (1)实验原理：设小铁块的质量为m，体积为 V，则其密度为m（ 1）V由于小铁块的外观不定，所以采用流体静力称衡法。设用物理天平称衡小铁块，称得其质量为m ，然后将小铁块完全浸入水中称衡，称得其质量为m1 ，则固体在水中所受浮力F 为F (m m1 ) g ，式中 g 为重力加速度， m1 g 称为小铁块的浸入水中的视重。设小铁块的体积为V，水的密度为0，根据阿基米德原理，小铁块在水中所受的浮力等于它所排开水的重量，即F0Vg因此有Vm m1（ 2） 将（ 2）式代入（ 1）式，即得m? 00m m1因水的密度0 与温度有关，故应根据实验时的水温，在附表中查出相应的0 值。需要测量的物理量有小铁块的质量m，小铁块完全浸入水中时的质量m1 ，水的密度0 。测量方法与实验原理的步骤一致。（ 2）由（ 1）可知，小铁块的密度表达式为m? 0 。mm13. 气垫导轨实验：简要说明用气垫导轨验证牛顿第二定律的实验原理及主要步骤。解： 实验原理：验证牛顿第二定律的实验示意图如下所示Txaxm2Tym0aym1设滑块 m2 放在水平面上，它与支撑面的摩擦力略去不计，按牛顿第二定律有Tx m2ax同理对砝码和砝码盘可列出(m0 m1 ) gTy(m0 m1) ay设绳子不能伸长，则有axa ya设绳子没有质量，而且滑轮的质量及轴上所受的阻力可以忽略，则有TxTy T由以上四式可得a(m0m1 ) gm0m1m2从上式看出：第一，在给定m0 、 m1 和 m2 时， a 为恒量，即滑块作匀加速度运动；第二，在m0 m1 m2 保持恒定情况下，加速度a 与 (m0m1) g 成反比。如果在实验当中能够验证这两个关系能够成立，就等于证明了牛顿第二定律。用气垫导轨验证牛顿第二定律的主要步骤有以下：（ 1）调整好数字毫秒计，使其处于正常工作状态；（ 2）将气垫导轨调整至水平；（ 3）验证牛顿第二定律验证系统的质量（m0m1m2 ）一定时，其加速度a 和所受合外力F (m0m1) g 成正比。验证当合外力F ( m0m1 )g 一定时，系统的加速度a 和其质量（m0m1m2 ）成反比。简要说明用气垫导轨验证动量守恒定律的主要实验步骤；分析该实验误差产生的原因。在气垫导轨实验中，通常要求先将气垫导轨调水平，简要说明气垫导轨水平调节的方法。答： 调节底脚螺丝将气垫导轨调到水平，气垫导轨水平的判断方法如下：（ 1）静止法在气垫导轨通气后，滑块在气垫导轨上能保持静止不动，则气垫导轨已调到水平（ 2）动态法 移动光电门 K1 和 K 2 ，使它们距轨端约为30cm，通气后轻推滑块（不要用力太大），使之在缓冲弹簧的作用下往返运动，若滑块的挡光片通过光电门K1 和 K2 时，毫秒计的两次挡光时间间隔t1 和t2 接近相等，说明滑块作匀速运动，可以认为导轨已经调成水平，否则应调节底脚螺丝，直到t1 和t2 接近相等为止。牛顿第二定律实验中计时仪器是电脑计时器（下图），试说明其中的S1 和 S2 的功能。1） S1：测量光电门的挡光时间（条形挡光片），并可存储24 次的时间测量值。2） S2：测量光电门两次挡光的间隔时间（凹形挡光片），并可存储24 次的时间测量值。用气垫导轨验证牛顿第二定律实验中误差产生的主要原因是（(1)、 (3) ）(1) 滑块运行距离的测量不准确。(2) 空气粘滞阻力引起的误差(3) 导轨本身不平衡引起的误差、(4) 光电门中光缆管被挡光达到电路翻转的时间引起的计时误差(5) 作图中引入的误差。你能否利用公式av2v1 来测定运动系统的加速度( t 21 是气垫导轨上的滑块经过两个光电门之t21间的时间 )测量 t21 时，挡光片应选用条型还是u 型解： 可以利用公式av2v1 来测定运动系统的加速度，在测量t21 时，实际上是在测量挡光片通t 21过两个光电门之间的时间，所以应该采用条型挡光片。六、电学实验1. 电学实验仪器认识与使用常见电器元件符号（P P)132133变阻器（ P127129）1）实验中常用的可变电阻有哪几类其作用是答： 电阻箱、滑线变阻器、电位器，电阻箱改变电路中的电阻、滑线变阻器改变电路中的电流，电位器改变电路中的电压。2）掌握电阻箱、滑线变阻器的符号、参数（即主要指标）；以及其在电路中所起的做用，作图并说明使用规则（接法、参数选择）。3）六位电阻箱有四个接线柱，其接入电阻分别为（0、） ，当电阻中仅需“ 0或”“ 0的”阻值变化，则分别由（ “0和”“”或 “0和”“”）两接线柱引出，这样做的目的是（可以避免电阻箱其余部分的接触电阻和导线电阻所带来的不可忽略的误差）。4）电阻箱的误差主要包括（基本误差和零电阻误差），电阻箱的仪器误差公式：RaRb(N1)式中， a为电阻箱的准确度等级 （%）； R为电阻箱读数； b为与准确度有关的系数 ，当 a 0.05级时， b 0.002 ，当 a 0.1级时， b 0.005 ；N为实际所用二引线端钮 间的电阻箱旋钮数。5）练习题：5-1）级电阻箱在电路中的接入电阻R=，计算该电阻箱引起的仪器误差，并选择合适接线端。答：仪器误差R =，选择 0两个接线端钮。5-2） 利用变阻器的分压特性曲线，设计一个用伏安法测量阻值约为1k的未知电阻的控制电路，分析并给出电路参数（已知电压表量程15V，内阻 15k）和分压电阻的规格。5-3）为使电压和电流由较大调节范围，并能做到精细调节，请设计并画出分压和限流电流的细调电路。（在本卷P9P10)（ 6）分压细调电路设计：现有两只滑线变阻器，全电阻分别为R1=200 和 R2=10 ，额定电流均为1A，另有直流电源 E（输出电压固定10V）、六位电阻箱 R、开关、导线等，设计电路图，要求对通过负载电阻 R（ 102 K）的电压在0-10mV 之间能较精细地连续可调。要求：1）画出电路图，标出所用器件代号，电阻箱标出接线柱端钮电阻值.2）测量 U 值的不确定度组成部分3）估计当 U=10 毫伏时， U 的相对不确定度为（ 7）限流细调电路设计：现有两只滑线变阻器，全电阻分别为R12，负载电阻 R=100和 R =1k约为 800,另有电源、导线等，设计电路图，要求对通过R 的电流能较精细调节。1）画出电路图，标出所用器件代号.2）在电路中两只变阻器分别是什么接法为什么用这种接法参考资料：分压电路： (P146)（ 1）使用分压器有较大的输出电压调节范围0 U max ，电流调节范围 IEER0RRR0R R0（ 2） 滑线变阻器总电阻 R0 越大，分压特性曲线的线性程度变差.若要使电压U 在 0 U max 内均匀变化，一般要求选用的变阻器电阻R0 小于负载电阻 R/2 .（ 3） 对作分压器用的变阻器的额定电流，应以总电流的最大值来考虑.（ 4） 细调程度1） R>>R0 时，在整个调节范围内的调节精细程度都是一样.2） R<<R0 时，分压接法的细调程度不好. 故在实际应用中一般很少采用。3） 在实际分压电路应用中，一般都选择R 2R0来使用限流电路： (P147）限流器的输出电压调节范围URE，由 R20 R0，得 URRERE，RR2R0R限流器的输出电流调节范围IE，由 R20 R0，得 IRE ERR2R0R结论：a) 负载 R 上的电压电流不可能为零.b) R/R0 越大，电流调节范围越小，但线性程度越好.c) 对于 R=R0 附近，调节线性较好，电流调节范围适中.d) R/R0 较小时，电流调节范围很大，但线性程度很差，这种情况下细调程度不够.（ 2）细调程度：负载上的电流变化是靠滑线变阻器上活动触头位置的移动来实现. 但是，实际上即使很细心地移动活动接头，位移至少是电阻绕线的一圈. 若绕线一圈的电阻值为R0，那么控制电路阻值的变化至少也是R0 ，负载上的最小改变量( U )min 和 ( I ) min 也必然同时受到限制 .当负载上电压越小，则 (U ) min 和 ( I ) min 越小，控制电路能够较精细地改变负载的电压电流.电表K（ 1）电表的符号（ P126） .ARRE（ 2）电表的使用规则（P126）：电表极性、连接方式、量R程选择、读数方法（调零、避免视1Gx0pPR差、正确读出有效数字） .IBRgR（ 3）电表误差 =基本误差 +附加误差（ P125）2s基本误差：在电表规定的标准规则条件下，由于电表本身内部特性与加工质量不够完美等原因引起的误差。图 2. 自组惠斯登电桥测电阻基本误差：xxma%.其中， xm为电表使用量程，a为电表准确度等级。附加误差：不符合标准工作条件引起的误差，通常在教学中不考虑。根据国家标准，电表的准确度分为7 个等级：、（ 4）练习题：4-1）一毫安表（分度值为1mA）指针的零示值为，用它测量某电路的电流示值I 为。求II =答： II =mA4-2） 级量程 150mA 的电流表，求仪器的误差限I 答：I =mA2. 惠斯登电桥（ 1）作图说明惠斯登电桥测电阻原理，画出实际测量电路图。答：如图 1 所示，电桥由四个桥臂R1、 R2、 RX、 RS组成，检流计 G 用于比较B、 D 两点的电位，当 B、 D 两点电位相等时，G 中无电流通过，这种状态称为电桥平衡。当电桥平衡时有I g0 ，此时有 RxR1,即 RxR1? Rs 。实际图如图 2 所示RsR2R2（ 2）自组惠斯登电桥测电阻实验中，电桥灵敏度与哪些参数有关如何提高灵敏度答： 电桥灵敏度 Sb 与下列因素有关： 与电流计的灵敏度Si 成正比。 与电源电动势E 成正比。 与相对臂的电阻乘积成正比。 电流计的内阻越小，电桥灵敏度越高。提高电桥灵敏度的方法： 提高电流计的灵敏度。 增大电源电动势E ，但注意增大E 时不能使流过任一臂电阻的电流超过允许值。 增大相对臂的电阻比值。 减小电流计的内阻。（ 3）电桥法和补偿法测电阻（电压）实验中，如何保护检流计不会受到过大电流的冲击以惠斯登电桥测电阻（或电位差计测电池电动势）为例，画出电路图，写出操作步骤。答： 在实际的实验电路中为检流计添加一个限流保护电路。在自组惠斯登电桥实验，在检流计的电路上直接串联一个保护电阻Rg ，在补偿法测电阻（电压）实验中，直接在检流计电路上串联一个大电阻 Rg 保护检流计。3. 电位差计原理及应用（ 1）作图说明电位差计工作原理，为什么用电位差计测电动势比用电压表测精确答：如图 2 所示，标准电池 Es 与待测电池 Ex 通过开关 K 并连形成比较电路。保持工作回路电流 I0 不变，开关 K 分别合向 Es 和 Ex ，调节 MN 位置，使 UMN 与 Es 和 Ex 相等，记录两个补偿电压对应的长度 lS 和 lX.则有 ES I 0 ? , Ex I 0 ?l x ,其中 ， S 分别为电阻丝， AB 的电阻率和横截面S积。由标准电源 Es、检流计 G、保护电阻 R、电阻丝 MN 构成的回路称为定标（或校准）回路。由于电源的电动势在数值上等于电源内部没有净电流通过时两极件的电压。如果直接用电压表测量电源电动势，其实测量结果是端电压，不是电动势。因为电源内部有电阻，会产生电压降，而使用电位差计测电动势不会产生电压降，所以电位差计测电动势更精确些。（ 2）在电势差计测量电动势实验中，某同学按图节，电流计都向一个方向偏转，则可能的原因是（1 连好电路，闭合所有开关，发现无论如何调B ）（A） U ABE（或 E ）Sx（ B） E（或 E ）极性接反Sx（C）回路 或 开路（D）回路 和 开路（ 3）根据电位差计原理设计实验：利用已知标准电阻测量未知电阻。可供选择仪器：电源（ 0-30V， 2 个），板式电位差计，1标准电阻一个， 6 位电阻箱，滑线变阻器（ 100 和 600 各一个），电流计一个，待测电阻（阻值约300）。要求：1）根据仪器设计并画出测量电路图；2）根据待测电阻阻值选择合适滑线变阻器，说明理由；3）写出实验步骤4 ）用实验来验证你的选择和设计的正确性，记录数据计算待测电阻阻值和误差（算术误差或标准偏差）（ 4） 现有下列器材：电源2 个，安培表（）、伏特表( 0-3-15V ) ，滑线式变阻器22和 各 2个，待测电阻R 约为 10，用电压补偿原理设计电路测量电阻1）作图说明电压补偿原理，补偿法测电阻的优点是2）画出实验电路图，标出所用元件规格或量程.3）连接电路（各元件参数和电路图一致）并测量数据（不少于3 组数据），并求出待测电阻平均值和误差。（ 5）现有下列器材：电源2 个 ( 输出电压不大于5V ) ，滑线式变阻器 R1( 22)和 R2=（ 400 ），板式电位差计，电流计G，六位电阻箱 2 只（其中一只作为待测电阻），标准电阻（1） .设计一个用板式电位差计测量阻值约2电阻的测量电路 .1）作图说明电压补偿原理，补偿法测电阻的优点是2）画出实验电路图，标出所用元件规格或量程.3）设计实验步骤.4）连接电路并测量数据（不少于3 组数据），并求出待测电阻平均值和误差。4.霍尔效应、螺线管磁场测量1 解释霍尔效应现象答： 置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这个现象被称为霍尔效应。2 在什么样的条件下会产生霍尔电压，它的方向与哪些因素有关答： 霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。由于霍尔电场产生的电压就称之为霍尔电压。它的方向取决于材料的导电类型，电流方向以及磁场方向。3 根据霍尔效应原理，结合实验装置，分析测量霍尔样品的霍尔系数和电导率的实验设计思路。答： 在测量霍尔样品的霍尔系数时需要测量霍尔电压、通过霍尔元件的电流大小、霍尔元件的厚度以及磁场的磁感应强度大小，其中电流和厚度是已知给定的，因此需要测量磁感应强大大小，磁感应强度 B 的大小可由实验仪器以及励磁电流求得，从而求霍尔系数的数值就可以转换为求霍尔电压、霍尔元件的厚度和通过霍尔元件的电流和磁感应强度大小来求得。求霍尔样品的电导率可以通过Isl 求得，其中样品的横截面积为Sb d，流经样品的电流为Is，在零磁场下，测得霍尔样VS品两极间的电位差为V ， l 为两极之间的距离。4 根据霍尔效应原理，结合实验装置，分析测量螺线管轴向磁场分布的实验设计思路。答： 测量螺线管轴向磁场分布的情况，可由长直线螺线管的分布情况求得，则在测量螺线管的分布情况时，只需要求得霍尔元件所处位置的余弦值以及霍尔元件所有的霍尔电压，通过代入长直线螺线管的毕奥萨伐尔定律即可求得磁场的分布情况。5 实验中采用电流和磁场换向的对称测量法，为什么答： 因为在产生霍尔效应的同时，会伴随着多种副效应，以致实验测得的两电极之间的电压并不等于真实的 VH 值，而是包含着各种副效应引起的附加电压，因此必须设法消除。根据副效应产生的机理可知，采用电流和磁场换向的对称测量法，基本上能够把副效应的影响从测量的结果中消除。KGs6 实验装置中线圈上的单位“”表示什么物理意义A答：这是由厂家给出励磁电流与磁场强度大小的对应关系。7 画出霍尔样品的工作电流Is 及磁感应强度B 的方向，并判断样品的导电类型。答：由上图可以知道，左边的是P 型半导体，右边是N 型半导体。8 霍尔效应实验装置有实验仪和测试仪，如下图，其中Is 调节范围是0-10 毫安， I 调节范围是0-6安培。如果实验仪损坏，测试仪正常，请用直流稳压电源、滑线变阻器、电阻箱、电流表、电压表、导线、开关等设计电路替代测试仪，并标注电路参数。实验仪面板图测试仪面板图七、光学实验1 双棱镜测光波波长（ 1）仪器：单色光源、凸透镜 2 片（其中一片用于会聚光，增加照射中狭缝上的光强）、可调狭缝、双棱镜、测微目镜、光具座、滑块、手电筒等。（ 2）画出实验光学元件摆放图，如不是同时放置的元件可用虚线表示，在图上用字母标出需要测量的有关物理量及其在光路中的作用。（ 3）写出测量光波波长的计算式。答：dx 为干涉条纹间距，d 为两虚光源的间距，D 为狭缝所在平面与测微目镜中x ? （D叉丝之间的距离）。（ 4）双棱镜是怎样实现双光束干涉的干涉条纹是怎样分布的干涉条纹的宽度，数目有哪些因素决定答： 单缝光源经双棱镜形成两个相干虚光源，从而在光源另一侧产生平行的明暗相间的干涉条纹。干涉条纹宽度随光源和双棱镜的距离 a 增大而增大，而干涉条纹数随测微目镜到双棱镜的距离大而减少。b 增（ 5）使干涉条纹清晰的主要调节步骤是什么答： 狭缝宽度足够窄且双棱镜的棱边与狭缝严格平行（ 6）测微目镜的分度值为，量程为8mm 。2 调节分光计并用最小偏向角法测定样品折射率实验仪器：分光计、钠光灯、毛玻璃、平面反射镜、三角玻璃砖、小木块、胶泥。（ 1）分光计由哪几部分组成，各部分的作用是什么答： 分光计由四个部分组成：望远镜、平行光管、载物平台、读数圆盘、底座。 望远镜是用来观察和确定光线进行方向的。调节要求是使望远镜聚焦于无穷远（调好后从目镜中同时看清叉丝和叉丝的像，且两者无视差）和望远镜光轴垂直于仪器转轴（旋转载物平台180 °，从平面镜两个镜面反射回来的亮“十 ”字像始终落在 “ ”准线的上线上）。 平行光管用来获得平行光束的。调节要求是使其发出平行光（调好后从望远镜中看到清晰狭缝像且与双十字叉丝无视差），并使其光轴垂直于仪器转轴（水平狭缝像与下叉丝水平线重合）。 载物台用来放置棱镜、光栅等光学元件。 读数圆盘用来记录望远镜的转角。 底座底座中心有一铅直方向的仪器转轴，望远镜、载物平台和读书圆盘皆绕该轴转动。（ 2）测量前调节分光计以达到哪些要求或分光计调好后应满足的条件是什么答： 1）望远镜聚焦于无穷远、平行光管放出平行光；2）望远镜、平行光管光轴垂直于平台中心转轴；3）待测元件的光学面平行于中心转轴。（ 3）调节分光计的基本要求：答： 调节望远镜聚焦无穷远，调好的标志是“”叉丝线和亮“+”字反射像最清晰且两者无视差。调节目镜使双十字叉丝清晰，调节望远镜调焦旋钮对绿十字像对焦清晰，且双十字叉丝与绿十字像无视差。 调节望远镜光轴垂直于仪器转轴，调节望远镜倾角螺丝和载物台调节螺丝，调好的标志是旋转载物平台180°，从平面镜正反面反射回来的绿“+字”像始终落与分划板双十字叉丝的上交点重合。 调节平行光管产生平行光，并使其光轴与望远镜光轴重合，调好的标志是狭缝像的中心位置与 “ ”准线的下线重合。调节平行光管的倾角螺丝和调焦旋钮可实现目标。 调节三棱镜的主截面垂直于仪器转轴，调好的标志是：从三棱镜两个侧面反射的亮“十 ”字像均在 “ ”准线的上线上。调节载物台调节螺丝可实现目标。（ 4）分光计的刻度圆盘分度值为：°，游标分度值为：1。（ 5）有一分度值为2的角游标，主尺29 度 (29 分格 )对应于游标30 个分格 .（ 6）转动平面镜时，目镜中的“+字”像的运动轨迹与双十字叉丝的上水平线不平行，原因何在如何解决答： 由于望远镜中的“ ”水平叉丝线不水平所致。转动望远镜筒使“ ”水平叉丝线水平。（ 7）如何判断物和像（如 “+字”和它的反射像）是否在同一平面内怎样判断分划板准线与反射十字像哪个距自己更远若发现反射像更远，应怎样调节分划板答： 根据 “视差 ”现象判断，眼睛左右移动，若亮 “十 ”字反射像与 “ ”准线无视差则物像共面；若有视差，眼睛左右移动时，同向移动的远，反向移动的近；若发现反射像更远，向里移动目镜镜筒，直到分划板准线与反射十字像无视差为止。（ 8）调节分光计时，平面反射镜转180°前后，两个反射像均位于 “ ”叉丝上线 MN 下方且与 MN 线的距离相等，说明平面镜镜面与仪器转轴平行，而望远镜光轴与镜面不垂直。此时只需调节：望远镜倾角调节螺丝。（ 9）调节分光计时，平面反射镜转180°前后，两个反射像分别位于 “ ”叉丝上线 MN 的上下方且与MN 线的距离相等，说明望远镜光轴与仪器转轴垂直，而平面镜镜面与仪器转轴不平行。此时只需调节载物台调节螺丝使平面镜镜面与仪器转轴平行。（ 10）调节分光计时，平面反射镜转180°前后，两个反射像分别位于“ ”准线上线MN的下方a 和5a 处，试问： 平面镜是否平行于转轴否 望远镜是否 垂直 于转轴否 设计一种方法，使望远镜光轴与仪器转轴垂直的调节最快速，用简图（如下）说明。 设计一种方法，使三棱镜的主截面与仪器转轴垂直的调节最快速，用简图（如下）说明答： 请将平面镜EF 按正确位置放在平台上（在图B 中画出），说明这样放置的原因。将EF 垂直于两个调节螺丝连线摆放，此时只需调节镜面前后两只螺丝就可改变平面镜对望远镜光轴的倾角。请将三棱镜按正确位置放在平台上（在图B 中画出），说明这样放置的原因。三棱镜主截面的三条边分别与调节螺丝连线垂直，此时把二维调节问题简化为两个独立的一维调节。3. 名词解释1）自准直法：通过调节实验装置本身，使发光物体位于透镜的焦平面而产生平行光，以达到调焦的目的。用自准直法测透镜焦距快捷、简便。2）视差（见测微目镜调节方法）：视差为一种视觉的差异现象。设有离观察者眼睛远近不同的物体 A 和 B，如下图所示，当眼睛沿着垂直于AB 连线的方向移动时，将观察到物体A 和 B 之间有相对移动。离眼睛近的物体A 的移动方向与眼睛移动方向相反，离眼睛近的物体B 的移动方向与眼睛移动方向相同，这种现象称为视差。当A、 B 重合一起时，观察者的眼睛左右移动时，物体A 和 B之间不产生相对移动，则说A和 B无视差。3）扩展光源：由无穷多点光源组成的光源，如钠光灯.4. 薄透镜焦距的测定1） 列举凸透镜焦距测量的方法，画出测量光路图（标出各测量量）。答： （ 1）自准法（ 2）物距、像距法（ 3）共轭法（贝塞尔法、大像小像法，位移法）2） 共轭法测凸透镜焦距的优点答： 共轭法测凸透镜焦距的优点在于把焦距的测量归结为对于物面、像屏间距 L 及透镜两次成像位置之间的距离的精确测量，避免测量物距、像距时由于估计透镜光心位置不准确所带来的误差。3） 在许多几何光学实验中都要求调节光学系统共轴，为什么调节共轴有哪些要求怎样调节答： 光学系统共轴：指光学系统中各透镜光轴与物面中心重合，且与光具座导轨平行，物面、屏面垂直于光轴。调节方法：粗调：将各光学元件及物、屏放置于光具座上，使之靠拢。用眼睛观察，使各元件中心大致与导轨平行的同一条直线上，且使物屏、透镜和像屏的平面相互平行并垂直于导轨。细调：利用透镜成像规律进一步调节光轴共轴。如共轭法测透镜焦距实验中，若物面中心偏离透镜光轴，则两次成像的中心必不重合。具体调节方法是：成大像时，调节物的左右高低，使像中心位于屏中心；而成小像时，则调节透镜，使小像中心与屏中心重合，反复多次调节至大、小像中心重合。4）共轭法测凸透镜焦距时，物和像屏的距离必须满足什么条件为什么答： 共轭法测凸透镜焦距时，物和像屏的距离必须满足条件L4 f，此时物和像屏之间透镜有两个位置能成像，其中一个成放大倒立实像，另一个成缩小倒立实像。5） 什么叫左右逼近法为什么要用左右逼近法扼要叙述左右逼近法的进行过程。答： 左右逼近法是指在调节透镜成像过程中，先后使像屏自左向右和自右向左移动，并确定在移动过程中成像开始清晰的两个位置，取其平均值即为所求成像清晰的位置。采用左右逼近法测像距可避免在透镜成像过程中由于不能正确判断清晰成像位置而导致像距的测量误差较大。6） 在自准法测凸透镜焦距中，物与像的关系如何物距、像距法测凹透镜的焦距时，将凸透镜放在什么位置时方能使实验进行比较顺利并且误差较小答： 在自准直法测凸透镜焦距中，物与像的关系是成等大倒立实像；在物距，、像距法中将凸透镜放在7）列表写出物距不同时的像距和像的性质、特点(正倒立、大小像、虚实像)。表：透镜成像规律5. 用牛顿环测透镜曲率半径1）透射光的牛顿环与反射光的牛顿环是如何形成的两者的明暗条纹有何区别为什么答： 透射光的牛顿环与反射光的牛顿环都是由于单色光通过空气薄膜所引起的分振幅、等厚干涉现象，从透射方向观察，干涉圆环中心为亮斑，从反射方向观察，干涉圆环中心为暗斑。两者的区别在于，明暗条纹的位置刚好相反，出现这个的原因是因为在透射光相比于反射光多了一次半波损失。2）在牛顿环实验中，假如平板玻璃上有微小凹陷，则凹陷处空气薄膜厚度增大，导致干涉条纹发生琦变，试问这时暗环将局部内凹还是外凸为什么答： 在平板玻璃上的下凹处，其空气薄膜厚度相对于该半径处的厚度略大，即其空气薄膜厚度更靠近于外部空气层，因此，这时暗环在该凹陷处将局部外凸。3）调节显微镜观测干涉条纹的步骤：答： （ 1）调节显微镜载物平台内的反光镜旋钮，从目镜中获得最明亮的视场亮度；（ 2）旋转目镜，使在目镜中能看到清晰的十字叉丝；（ 3）调节调焦旋钮，将显微镜筒调到最低，然后自下而上移动镜筒高度，直至在目镜中可以清楚地看到明暗相间的条纹；（ 4）适当移动牛顿环使牛顿环的圆心处于视场中央。4）使用显微镜，测微目镜进行测量时，只能往一个方向转动测微鼓轮，而不能反向调节，为什么答： 由于显微镜，测微目镜的丝杆与螺母套管之间存在一定的间隙，为避免产生回程差，测量时测微鼓轮只能往一个方向转动。5）用望远镜，测微目镜，读数显微镜进行测量长度时具有相同的调节步骤，请归纳。答： （ 1）调节目镜使十字叉丝清晰成像（ 2）调节调焦旋钮对待测物进行聚焦直至清晰（ 3）旋转鼓轮移动叉丝，分别对准待测物进行读数。