分析物理的各种测量方法-物理教学中心-华东师范大学.ppt

《物理实验分析与研究》课程 华东师范大学物理系 宦强 第二章 分析物理实验的各种测量方法 2、1 测量长度的各种方法 长度阶梯图 2、1、1 用工具直接测量长度量 (1)米尺（直尺） 注意事项 米尺的刻度线紧贴被测物体，以某一刻度线为起点，多次测量取平均。 温度误差的消除方法 被测物与米尺的温度不同，被测物与米尺的线膨胀系数不同。 ΔL=L[a2(t2-20℃)-a1(t1-20℃) 2、1、2 游标卡尺 一般使用的游标n为10，20，50，其游标精度分别为0.1mm，0.05mm，0.02mm。 主尺的一分格宽为x，则游标的一分格宽为(n－1)／n ，两者的差△x=x／n 为游标精度。 2、1、3 螺旋测微器 常用的螺旋测微器量程为25mm，精确度为0.01mm，即千分之一厘米。 2、1、4 千分表(测头6被压缩1mm时,指针2即转过一圈,表盘上等分为100小格.) 2、2 用光杠杆法测量长度 荷重装置 每次加0.5公斤(一块) 的砝码 测量与计算 钢丝伸长量为： △L=K(y– y0)/2D 式中：A=2D/K 称为光杠杆的放大倍数。 2、3 用霍尔传感器法测量位移变化量工作原理 实验仪器 霍尔电势差为： 霍尔电势差变化量为： 基本结构： 其中：1.铜刀口上的基线 2.读数显微镜 3.刀口 4.横梁 5.铜杠杆（顶端装有型集成霍尔传感器） 6.磁铁盒 7.磁铁（极相对放置） 8.调节架 9砝码 ２．４用CCD观测法　　　测定钢丝的　　　杨氏模量　　原理分析 ２．５　动态共振法测量物体的杨氏模量 2、4 用声速法测量长度 共振干涉法 υ= ?λ, |l1–l2|= λ/2 相位比较法 Δφ=2π?l/υ， 由于υ=? λ ， 则： Δφ=2πl/λ。 当 2πl1/λ–2πl2/λ 时, l1–l2=λ/2 时差法 υ=(L1–L2)/(T1–T2) 应用：超声测厚　　(已知材料的声速c)1.若已知厚度共振的两个相邻的谐波频率,则可求出厚度:2.若已知两个不相邻的谐波频 率fm和fn,则同样可求出厚度: 2、5 热学方法测量长度 通过测量物体的热膨胀系数方法得到长度变化量 测定铝管的热膨胀系数 λ=5893?（钠光） lSinθ=λ/2 （为条纹间距） α=Δl/Δt 测定电阻丝的热膨胀系数α α=ΔR/Δt 线膨胀系数测定的实验装置 2、6 用电磁学方法测量位移变化量 2、6、1 用测电阻的方法得到位移变化量R 　　　 　　　　原理与分析 2、6 用电磁学方法测量位移变化量 2、6、2 用测电容的方法得到位移变化量 2、6 用电磁学方法测量位移变化量 2、6、3 用测电感的方法得到位移变化量 　　　　　测线圈与线圈的间距变化或线圈内的介质位移变化。 2.7 用显微镜直接测量位移变化量 从显微镜中看到的玻璃标尺图象 注意其中的斜十字准线 和一平行双线 定标的作用 从显微镜中看到的印刷电路的图象 用显微镜测出其中 一端铜帛的尺寸 具体测量与读数 2.8 用显微镜测量平凸透镜的曲率半径 实物图 从显微镜中观察到的像 牛顿环 分析与计算干涉条纹 2、9 法布里泊罗干涉仪的变换干涉仪的变换原理 2.10 用光衍射法测量位移变化量 ２.10.1 单缝衍射法 在符合远场条件下，它的光强为： Iθ=I0Sin2β/β2? (β=παSinθ/λ) 1.当β=0(即θ=0)时，Pθ处的光强Iθ=I0为最大值。 2.当β=kπ(K=±1,±2,±,3······)，αSinθ=αx/D=λ α=λD/x （x为一级暗条纹到中央亮条纹中心的距离）。 实验仪器与装置 单缝、激光器、光具座、观察屏、游标卡尺 2、11 双缝衍射法 光强分布为 Iθ=4I0Sin2βCos2α/β2 Sin2β/β2是缝宽的单缝夫琅禾费衍射花样的光强分布。