基础物理实验学习指导(下).doc

  编 辑:机械工程及自动化学院分团委学生会学习部 策划编辑:陈 帅 责任编辑:李 峥 封面设计:刘秀成 责任绘图:李 峥、陈 帅 责任校对:李 峥 排 版:陈 帅 SEMA学生会执委会邮箱: buaa007_zw@126.com SEMA学生会常代会邮箱: buaa007_cd@126.com CONTENTS 一 单量程三用表的设计与校准 - 1 - 二 伏安法的应用-波尔兹曼常数的测定 - 3 - 三 补偿法的应用 - 4 - 四 非平衡电桥的应用（自组热敏电阻温度计） - 6 - 五 分光仪的使用（角度法测折射率） - 7 - 六 分光仪的使用(测定闪耀光栅的空间频率) - 9 - 七 光的偏振 - 10 - 八 迈克尔逊干涉仪的应用 - 12 - 专题：综合实验汇编 一 单量程三用表的设计与校准 实验目的：参照课本P107 实验设备： 实验原理： 毫安表改装： 分流作用 ； 内阻 伏特表改装： 分压作用 欧姆表改装： 实验步骤： 毫安表校准： 按图4连接电路，、为电阻箱 电流表选档 接通电路，将调至中段,然后调节使 电流表示数为 微调使表头满偏(此过程中电流表可能有微小变化,反复调节与，直至同时满足2、3条件)，记下值。 增大，测出11组、，并记录数据。（为方便作图，调分别使为， ） 伏特表校准： 1、 在图1的基础上，按图5连接线路 、为变阻箱，为滑线变阻器。 电压表接0~7.5V档，位于左端。 2、 合上K，调节使电压表示数为5V。 3、 微调使满偏，（若电压表有改变，需重调，直至条件2、3同时满足），记录 值。 4、 调节测出11组、，记录数据。（可取为0，0.5V，1V……5V） 欧姆表校准 按图6连接线路，、为电阻箱， 合上K，调使表头半偏；短接1、2，调节R使表头满偏。 反复以上两步，逐次逼近，直至两个条件同时满足。 数据处理： 毫安表校准： 1 2 …… 11 …… …… …… 在坐标纸上以为纵坐标，为横坐标描点，用折线连接。 伏安表校准： 1 2 …… 11 在坐标上以为纵坐标，为横坐标描点，用折线连接。 二 伏安法的应用-波尔兹曼常数的测定 实验目的 用伏安法测pn 正向电流电压关系，并由此测出波尔兹曼常数。 实验设备（p109） 实验原理 1、 半导体pn结理论指出：pn结正向电流电压关系满足I=Io(exp（eU/kT)—1）。 U为pn结正向电压降，I是正向电流，T为热力学温度，e是电子电荷，k是波尔兹曼常数。T，e已知，所以只须测得I-U 关系，即得k。实际测量中，上述关系简化成I=Ioexp(eU/kT)，即I-U满足字数关系。 2、 实验中采用结成共基极方式的三极管是为了减小和避免普通极管存在复合电流和表面电流的影响。 实验测量中，电压由4 1/2 位数字电压表测出，而集电极电流需通过运算放大器组成的电流电压交换器来充当（如下图）。 当闭环时V=V+；运放输出端不取电流。于是IRf=—V2，自需测出V2，即得I。 实验步骤 1. 如下图连线，图中为100Ω变位器，R为金属膜电阻，大小可调。 2. 初始时将和R初值均调到最大，测量m，n两结点间的电压，记为U1，同时测出b，e间电压，记为U2，作为一组数据。 3. 调节R的大小，重复2的步骤，在记录第二组数据，共测十组。 4. 实验后整理仪器。 数据处理 本实验采用一元线性回归法来处理数据（U1，U2均取绝对值）。 由I=IoExp（eU/kT），I=V2/得 U1/=IoExp（eU2/kT）,两边取对数得 ㏑U1=㏑*Io+eU2/kT 取 ㏑U1=y，U2=x。 则b=e/kT 利用线性公式求的b。T=273.15K，e=1.6E-19C。 k=bT/e，k可得。 三 补偿法的应用 一、实验原理 E∝1/,而I∝E,则I∝1/.(详细见书) 二、实验步骤 你在实验室中会见到三个电阻箱，一个电压表，一个表头，一个电位计还有开关和电源。 进入实验室后，老师就不允许看书了，此时会发给你一张试验报告纸，要求你把各个参数先设计出来，以及所要用到的电路图（就是本书中的两个），关于参数求得的公式也要提供给老师，写完后感觉没问题就给老师检查，老师看后才会让你做实验。 实验前要检查的参数设计：三个量程电流表所对应的各个变阻箱的值。变阻箱的设计见2步。而的设计见3（1）步。 关于可行性安全性和准确度分析： 安全性：实验点压均很小，不会造成伤害。滑线变阻器由大到小调节，电流表量程也应由大到小量程试测。一包仪表安全。并且加在光电二极管的电压不可太大。否则击穿二极管。可行性：断开和关闭开关K，又电流补偿原理可知，此