大学物理实验课后思考题全解.doc

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拟定的方向为正向,若测得的霍尔电压 为正，则样品为P型,反之则为N型ﻫ3．本实验为什么要用3个换向开关？为了在测量时消除某些霍尔效应的副效应的影响,需要在测量时变化工作电流　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ﻫ【分析讨论题】ﻫ1．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?要精确测定 值应如何进行?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 比实际值偏小要想精确测定,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ﻫ２．若已知霍尔器件的性能参数，采用霍尔效应法测量一种未知磁场时，测量误差有哪些来源？ﻫ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ﻫ【预习思考题】1.　如何调节和判断测量系统与否处在共振状态?为什么要在系统处在共振的条件下进行声速测定？答：缓慢调节声速测试仪信号源面板上的“信号频率”旋钮,使交流毫伏表指针批示达到最大（或晶体管电压表的示值达到最大）,此时系统处在共振状态，显示共振发生的信号批示灯亮,信号源面板上频率显示窗口显示共振频率在进行声速测定期需要测定驻波波节的位置，当发射换能器S1处在共振状态时,发射的超声波能量最大若在这样一种最佳状态移动S1至每一种波节处,媒质压缩形变最大,则产生的声压最大，接受换能器S2接受到的声压为最大,转变成电信号,晶体管电压表会显示出最大值由数显表头读出每一种电压最大值时的位置,即相应的波节位置因此在系统处在共振的条件下进行声速测定,可以容易和精确地测定波节的位置,提高测量的精确度 ﻫ2. 压电陶瓷超声换能器是如何实现机械信号和电信号之间的互相转换的?答：压电陶瓷超声换能器的重要构成部分是压电陶瓷环压电陶瓷环由多晶构造的压电材料制成这种材料在受到机械应力,发生机械形变时，会发生极化，同步在极化方向产生电场，这种特性称为压电效应反之,如果在压电材料上加交变电场，材料会发生机械形变，这被称为逆压电效应。

声速测量仪中换能器S1作为声波的发射器是运用了压电材料的逆压电效应,压电陶瓷环片在交变电压作用下,发生纵向机械振动，在空气中激发超声波,把电信号转变成了声信号换能器S２作为声波的接受器是运用了压电材料的压电效应，空气的振动使压电陶瓷环片发生机械形变，从而产生电场，把声信号转变成了电信号ﻫ【分析讨论题】ﻫ１. 为什么接受器位于波节处，晶体管电压表显示的电压值是最大值？答:两超声换能器间的合成波可近似当作是驻波其驻波方程为                              ﻫ                                    A(ｘ)为合成后各点的振幅当声波在媒质中传播时，媒质中的压强也随着时间和位置发生变化,因此也常用声压Ｐ描述驻波声波为疏密波，有声波传播的媒质在压缩或膨胀时，来不及和外界互换热量,可近似看作是绝热过程气体做绝热膨胀，则压强减小;做绝热压缩，则压强增大媒质体元的位移最大处为波腹,此处可看作既未压缩也未膨胀,则声压为零，媒质体元位移为零处为波节，此处压缩形变最大,则声压最大由此可知，声波在媒质中传播形成驻波时,声压和位移的相位差为 令P(x）为驻波的声压振幅，驻波的声压体现式为                          ﻫ波节处声压最大,转换成电信号电压最大。

因此接受器位于波节处，晶体管电压表显示的电压值是最大值２. 用逐差法解决数据的长处是什么?答：逐差法是物理实验中解决数据的一种常用措施,是对等间隔变化的被测物理量的数据,进行逐项或隔项相减，来获得实验成果的数据解决措施逐差法进行数据解决有诸多长处，可以验证函数的体现形式,也可以充足运用所测数据，具有对数据取平均的效果，起到减小随机误差的作用本实验用隔项逐差法解决数据,减小了测量的随机误差ﻫ实验三  衍射光栅ﻫ【预习思考题】1.　如何调节分光计到待测状态?答：(１)调节望远镜适合接受平行光，且其光轴垂直于仪器中心轴;(2）平行光管能发出平行光,且其光轴垂直于仪器中心轴；（3）载物台的台面垂直于仪器中心轴2. 调节光栅平面与入射光垂直时，为什么只调节载物台调平螺钉b、c，而当各级谱线左右两侧不等高时，又只能调节载物台调平螺钉a?ﻫ答：调节光栅平面与入射光垂直时,光栅放在载物台调平螺钉ｂ、c的垂直平分线上，望远镜和平行光管已调好，调节载物台调平螺钉a不能变化光栅面与入射光的夹角，只能调节螺钉b或ｃ使光栅面反射回来的“+”字像与分划板上“ ”形叉丝的上十字重叠,此时光栅平面与入射光垂直ﻫ    当各级谱线左右两侧不等高时,阐明光栅刻线与载物台平面不垂直,调节b、c破坏入射光垂直光栅面,只调节a即可使各级谱线左右两侧等高。

ﻫ【分析讨论题】ﻫ1.　运用本实验的装置如何测定光栅常数？答:与实验环节同样,调出光谱线，已知绿光波长 m，测量一级（ ）绿光衍射角 ，根据光栅方程　,可计算出光栅常数d ﻫ2． 三棱镜的辨别本领 ,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干和本实验用的光栅具有相似的辨别率？ﻫ解：已知:实验测得 =27000，　cm－1       求bﻫ由  得   ｂ= (cｍ)答:略ﻫ实验四  多用电表的设计与制作ﻫ【分析讨论题】ﻫ1.    校准电表时,如果发现改装表的读数相对于原则表的读数都偏高或偏低,即 总向一种方向偏,试问这是什么因素导致的?欲使 有正有负(合理偏向)应采用什么措施？分流电阻或分压电阻的阻值不符合实际状况，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ﻫ满偏时（因Ｒx=0)                 半偏时                          ﻫ可得中值电阻                          　综合内阻ﻫ实验五 迈克耳孙干涉仪的调节与使用ﻫ【预习思考题】1．  迈克尔孙干涉仪是运用什么措施产生两束相干光的?ﻫ答:迈克尔孙干涉仪是运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一般需要面光源,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,且两者之间所加的空气膜较薄ﻫ（2)等倾干涉为圆条纹,等厚干涉为直条纹ﻫ（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？ﻫ答:白光由于是复色光，相干长度较小,因此只有M１、M2’距离非常接近时，才会有彩色的干涉条纹，且出目前两镜交线附近ﻫ当白光等厚干涉条纹的中心被调到视场中央时，阐明M１、M２’已相交ﻫ【分析讨论题】１．  用迈克尔孙干涉仪观测到的等倾干涉条纹与牛顿环的干涉条纹有何不同？ﻫ答：两者虽然都是圆条纹，但牛顿环属于等厚干涉的成果,并且等倾干涉条纹中心级次高，而牛顿环则是边沿的干涉级次高，因此当增大（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运用白光的等厚干涉条纹测定透明物体的折射率？答：一方面将仪器调节到M1、M2’相交，即视场中央能看到白光的零级干涉条纹，然后根据刚刚镜子的移动方向选择将透明物体放在哪条光路中（重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目前刚刚所在的位置时,记下M1移动的距离所相应的圆环变化数N,根据 ,即可求出ｎ。

ﻫ实验六 用牛顿环法测定透镜的曲率半径【预习思考题】ﻫ1.白光是复色光，不同波长的光经牛顿环装置各自发生干涉时,同级次的干涉条纹的半径不同，在重叠区域某些波长的光干涉相消，某些波长的光干涉相长，因此牛顿环将变成彩色的ﻫ2.阐明平板玻璃或平凸透镜的表面在该处不均匀,使等厚干涉条纹发生了形变ﻫ3.因显微镜筒固定在托架上可随托架一起移动，托架相对于工作台移动的距离也即显微镜移动的距离可以从螺旋测微计装置上读出因此读数显微镜测得的距离是被测定物体的实际长度ﻫ4．（1）调节目镜观测到清晰的叉丝;（２)使用调焦手轮时，要使目镜从接近被测物处自下向上移动,以免挤压被测物，损坏目镜３)为避免空程差，测量时应单方向旋转测微鼓轮ﻫ５．因牛顿环装置的接触处的形变及尘埃等因素的影响,使牛顿环的中心不易拟定,测量其半径必然增大测量的误差因此在实验中一般测量其直径以减小误差，提高精度６.有附加光程差d０,空气膜上下表面的光程差 =2dk+ｄ0+　,产生ｋ级暗环时，　=(2k+1)　/2,k=0,１，２…，暗环半径rｋ=　；则Ｄm2=(m —d0)Ｒ，Ｄn2= (ｎ —d0)R,R=　分析讨论题】1.  把待测表面放在水平放置的原则的平板玻璃上,用平行光垂直照射时，若产生牛顿环现象，则待测表面为球面；轻压待测表面时,环向中心移动，则为凸面；若环向中心外移动，则为凹面。

　２.牛顿环法测透镜曲率半径的特点是:实验条件简朴,操作简便，直观且精度高 3．参照答案若实验中第35个暗环的半径为a ,其相应的实际级数为ｋ,a2=kＲ   k＝ ﻫ＝2ｄ３５+ ＋d0=(２k+1)                        (k＝0,1,2…）d=　实验七　传感器专项实验ﻫ电涡流传感器ﻫ【预习思考题】１．电涡流传感器与其他传感器比较有什么优缺陷？这种传感器具有非接触测量的特点,并且还具有测量范畴大、敏捷度高、抗干扰能力强、不受油污等介质的影响、构造简朴及安装以便等长处缺陷是电涡流位移传感器只能在一定范畴内呈线性关系ﻫ２.本实验采用的变换电路是什么电路ﻫ本实验中电涡流传感器的测量电路采用定频调幅式测量电路分析讨论题】1.若此传感器仅用来测量振动频率,工作点问题与否仍十分重要？我们所说的工作点是指在振幅测量时的最佳工作点,即传感器线性区域的中间位置若测量振幅时工作点选择不当，会使波形失真而导致测量的误差或错误但仅测量频率时波形失真不会变化其频率值因此,仅测量频率时工作点问题不是十分重要2．如何能提高电涡流传感器的线性范畴？ﻫ一般状况下，被测体导电率越高,敏捷度越高，在相似的量程下,其线性范畴越宽线性范畴还与传感器线圈的形状和尺寸有关。

线圈外径大时,传感器敏感范畴大,线性范畴相应也增大,但敏捷度低;线圈外径小时，线性范畴小，但敏捷度增大可根据不同规定,选用不同的线圈内径、外径及厚度参数霍尔传感器【预习思考题】1.写出调节霍尔式传感器的简要环节１)按图6.２-6接线;（2）差动放大器调零;(3）接入霍尔式传感器，安装测微头使之与振动台吸合；(4)上下移动测微头±4mm，每隔0．5mｍ读取相应的输出电压值ﻫ2．结合梯度磁场分布，解释为什么霍尔片的初始位置应处在环形磁场的。