物理试验常用仪器的使用-太原理工大学.PDF

第四章 物理实验常用仪器的使用 在物理实验中，无论是进行物理量的测量还是观察验证实验现象，都离不开 实验设备，包括各种测量仪器、装置和器件。对于这些设备，我们需要弄明白： 1. 用途：即它是用来做什么的； 2. 怎样用：仪器的工作条件，调整使用方法和注意事项； 3. 怎样读：仪器读数规则，精度，读到哪一位有效位数为止。 对以上各点，实验者必须心中有数才能保证实验的顺利进行。 本章中我们根据测量对象的不同分类介绍各种常用实验仪器，并且安排一些 初步的实验项目进行练习。 §4.1 测量长度的常用器具 长度是一个基本物理量， 历史上曾经用铂铱合金米原器作为1m 的标准，后 来改用Kr86 原子2p10 5 至5d 能级间跃迁光辐射在真空中波长的 1 650 763.73倍作为 1m 的标准。但是跃迁谱线也是有宽度的，所以按此方法定义的长度单位相对不 确定度限制在±4×10-9 。1983 年国际计量大会重新定义光在真空中 1/299 792 458s 时间间隔内所经路径的长度为1m ，如此定义的长度单位不依赖于复现方法，随 着科学技术的发展，米的复现相对不确定度不断提高。 长度测量是最基本的测量之一，在生产和科学实验中有广泛的应用，许多其 他物理量的测量也常常转 化为长度测量。在测量长 度时，需要根据测量对象 及测量要求的不同，选用 不同的测量仪器。 米尺、游标卡尺和螺 旋测微器是最常用的测量 长度的仪器。这些仪器的 图 4.1-1 游标卡尺 57 主要规格可用量程和分度值来表征。量程是测量范围，分度值是仪器所标示的最 小量度单位，分度值的大小反映仪器的精密程度。 1．游标卡尺 A A 如图 4.1-1 所示，游标卡尺主要由两部分组成，一部分是与量爪 、 相联 的主尺 ；另一部分是与量爪 、 及深度尺 C 相联的游标 。游标可紧贴在 D B B E 主尺上滑动，量爪A 、B 用来测量内径，量爪A 、B 用来测量外径或厚度，深 度尺 C 用来测量槽的深度。F 为固定螺钉。利用游标尺 E 可以把米尺估读的那一 位准确地读出来，因此游标卡尺比米尺的精度高。 a n 下面说明游标卡尺的读数原理。设主尺的分度值为 ，将游标分成 个分度， b n v 分度值为 ，使游标上 个分度的长度与主尺的 个分度的长度相等（ 称 ( 1)vn − 为游标模数，等于1或2 ），则有 nb vn ( a 1) − （4.1-1 ） 或变形为 1 b v −( )a （4.1-2 ） n v va b