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大学物理实验预习及思考题答
案
实验一霍尔效应及其应用
【预习思考题】
1.列出计算霍尔系数、载流子浓度n、电导率σ及迁移率μ的计算公式,并注
明单位。
霍尔系数,载流子浓度,电导率,迁移率。
2.如已知霍尔样品的工作电流及磁感应强度B的方向,如何判断样品的导电
类型?
以根据右手螺旋定则,从工作电流旋到磁感应强度B确定的方向为正向,若测
得的霍尔电压为正,则样品为P型,反之则为N型。
3.本实验为什么要用3个换向开关?
为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的影响,需要在测量时改变工作电流
及磁感应强度B的方向,因此就需要2个换向开关;除了测量霍尔电压,还要
测量A、C间的电位差,这是两个不同的测量位置,又需要1个换向开关。总
之,一共需要3个换向开关。
【分析讨论题】
1.若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交,按式(5.2-5)测出的霍尔系
数比实际值大还是小?要准确测定值应怎样进行?
若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交,则测出的霍尔系数比实际值偏小。
要想准确测定,就需要保证磁感应强度B和霍尔器件平面完全正交,或者设法
测量出磁感应强度B和霍尔器件平面的夹角。
2.若已知霍尔器件的性能参数,采用霍尔效应法测量一个未知磁场时,测量误
差有哪些来源?
误差来源有:测量工作电流的电流表的测量误差,测量霍尔器件厚度d的长度
测量仪器的测量误差,测量霍尔电压的电压表的测量误差,磁场方向与霍尔器
件平面的夹角影响等。
实验二声速的测量
【预习思考题】
1.如何调节和判断测量系统是否处于共振状态?为什么要在系统处于共振的
条件下进行声速测定?
2.三棱镜的分辨本领,b是三棱镜底边边长,一般三棱镜约为1000cm-1。问
边长多长的三棱镜才能和本实验用的光栅具有相同的分辨率?
解:已知:实验测得=27000,cm-1求b。
由得b=(cm)
答:略。
实验四多用电表的设计与制作
【分析讨论题】
1.校准电表时,如果发现改装表的读数相对于标准表的读数都偏高或偏低,
即总向一个方向偏,试问这是什么原因造成的?欲使有正有负(合理偏向)
应采取什么措施?
分流电阻或分压电阻的阻值不符合实际情况,导致读数都偏高或偏低。欲使有
正有负(合理偏向)应选择合适的分流电阻或分压电阻。
2.证明欧姆表的中值电阻与欧姆表的内阻相等。
满偏时(因Rx=0)
半偏时
可得中值电阻综合内阻
实验五迈克耳孙干涉仪的调整与使用
【预习思考题】
1.迈克尔孙干涉仪是利用什么方法产生两束相干光的?
答:迈克尔孙干涉仪是利用分振幅法产生两束相干光的。
2.迈克尔孙干涉仪的等倾和等厚干涉分别在什么条件下产生的?条纹形状如
何?随M1、M2’的间距d如何变化?
答:(1)等倾干涉条纹的产生通常需要面光源,且M1、M2’应严格平行;等厚
干涉条纹的形成则需要M1、M2’不再平行,而是有微小夹角,且二者之间所加
的空气膜较薄。
(2)等倾干涉为圆条纹,等厚干涉为直条纹。
(3)d越大,条纹越细越密;d越小,条纹就越粗越疏。
3.什么样条件下,白光也会产生等厚干涉条纹?当白光等厚干涉条纹的中心
被调到视场中央时,M1、M2’两镜子的位置成什么关系?
答:白光由于是复色光,相干长度较小,所以只有M1、M2’距离非常接近时,
才会有彩色的干涉条纹,且出现在两镜交线附近。
当白光等厚干涉条纹的中心被调到视场中央时,说明M1、M2’已相交。
【分析讨论题】
1.用迈克尔孙干涉仪观察到的等倾干涉条纹与牛顿环的干涉条纹有何不同?
答:二者虽然都是圆条纹,但牛顿环属于等厚干涉的结果,并且等倾干涉条纹
中心级次高,而牛顿环则是边缘的干涉级次高,所以当增大(或减小)空气层
厚度时,等倾干涉条纹会向外涌出(或向中心缩进),而牛顿环则会向中心缩进
(或向外涌出)。
2.想想如何在迈克尔孙干涉仪上利用白光的等厚干涉条纹测定透明物体的折
射率?
答:首先将仪器调整到M1、M2’相交,即视场中央能看到白光的零级干涉条纹,
然后根据刚才镜子的移动方向选择将透明物体放在哪条光路中(主要是为了避
免空程差),继续向原方向移动M1镜,直到再次看到白光的零级条纹出现在刚
才所在的位置时,记下M1移动的距离
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