[理学]第二次理论课20124.ppt

测量是物理实验的基本手段，任何物理实验都离不开对物理量的测量。 1、比较法 (1)直接比较法 将被测量未知量直接与已知的标准量进行比较，得到未知量的大小。如：用米尺测长度。 (2)间接比较法 利用物理量之间的某种函数关系进行间接比较。如：利用利萨如图形测量电信号频率，替代法测电阻。 　　2、放大测量法　　目的：提高微小物理量的测量精度。 （2）光学放大法 1、利用几何光学原理放大待测量的方法。包括： 通过透镜成放大的像，如放大镜、显微镜、望远镜。 2、利用光学装置将待测量进行间接放大，通过计算求得 待测量，如 光杠杆装置。（测量钢丝杨氏模量、金属棒线胀系数等实验） 5、干涉法 利用相干波（光波、声波）产生干涉来研究有关的物理量。 应用：测量长度、角度、波长、折射率、检测光学元件质量等。 (1)用劈尖干涉测量细丝的直径（或微小长度）  系统误差的处理简 介 二、系统误差的来源和分类 1、系统误差来源 天平不等臂所造成的系统误差、仪器装置不水平引起的误差、测量单摆周期时摆角超过5度引起的误差等等 测量装置因素 环境因素 温度、大气压、湿度、地磁场、静电场等 螺线管为无限长，管壁磁漏可忽略。 如： 由于理论推导中的近似,产生的系统误差 计算所依据的理论有近似 另外：用单摆测量重力加速度，摆角小于5度。 测量方法引起的误差因素 内接 A V VR VA A V IR IV 外接 人为因素 心理作用，读数（估计）偏大或偏小。 生理因素 听觉 嗅觉 色觉 视觉 对音域（20HZ--20KHZ）的辨别。 对音色的辨别。 2、系统误差的分类 从系统误差的特性来分，可分为定值系统误差和变值系统误差两大类。 （1）、定值系统误差： 在整个测量过程中，误差的大小和符号保持不变。例如：砝码的误差、零点误差、电表内阻误差、刻度不均匀等 （2）、变值系统误差： 在测量条件变化时，误差按一定规律变化。不同的变化规律又细分为：线性变化、非线性变化、周期性变化、复杂规律变化等 三、消除或减小系统误差的基本测量方法及技术 系统误差的处理是一个比较复杂的问题，需要具体问题具体分析，总的原则：尽可能减小或消除。 一般处理程序为： 1、分析判断系统误差的存在。 2、分析造成误差的原因，并在测量前尽可能消除； 3、测量过程中采取一定方法和技术尽量消除或减小系统误差的影响； 4、采用修正法消除，如零点修正、曲线修正等； 5、估计残余系统误差的数值范围——误差限，与随机误差类似处理来评价测量结果。 具体处理办法和技术 （1）、零示法 就是在测量过程中，使被测量的作用效应与已知量的作用效应互相抵消，最后使总的效应减到零。例如：平衡电桥测电阻、电位差计的使用。 （2）、交换抵消法 就是将某些测量条件（如被测物体位置等）相互交换，使产生系统误差的原因对测量结果产生相反的作用，从而抵消了系统误差。 如：不等臂天平的使用、平衡电桥测量电阻等 (4)、异号法（对称法） 改变测量中某些条件（如测量方向），使两次测量结果中误差的符号相反，取其平均值就可以消除系统误差。 测量霍尔电压时（螺线管轴线上磁场分布测量） （3）、替代法 在其他测量条件不变的前提下，用一个较为标准的已知量代替被测量，以达到消除系统误差的目的。如改装电表中测量表头内阻、用天平测量物体质量等。 （5）、半周期法 周期性系统误差通常可以表示成周期函数，对于这种误差可以相隔半个周期进行偶次测量，取读数的平均值，即可以消除周期性系统误差。 周期性系统误差一般表示为： 设φ=φ1时 当φ=φ1+π时 则平均值为： 这样周期性系统误差被消除。 （6）、引入修正系数法 当掌握系统误差的规律时，按照计算出的系统误差的大小，对测量结果引入修正值加以修正，以便消除系统误差。如：伏安法测电阻、单摆测重力加速度、粘滞系数的测量等实验中都引用了修正法。 （7）、引导系统误差随机化 （8）、差值法 就是在起始点不明确的情况下，用差值法比较容易消除系统误差。如：杨氏模量的测量等 实验中，无论采用何种方法，也不论进行多少次测量都不可能将系统误差完全消除，总有一部分系统误差存在。因此在实际测量中，只能把系统误差减弱到某种程度，致使它们对测量结果的影响小到可以忽略不计，这样才认为该系统误差已被消除。 在测量过程