大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)全解

1、實(shí)驗(yàn)一霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用【預(yù)習(xí)思考題】1列出計(jì)算霍爾系數(shù)、載流子濃度n、電導(dǎo)率σ及遷移率μ的計(jì)算公式，并注明單位。霍爾系數(shù)，載流子濃度，電導(dǎo)率，遷移率。2如已知霍爾樣品的工作電流及磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向，如何判斷樣品的導(dǎo)電類(lèi)型？以根據(jù)右手螺旋定則，從工作電流旋到磁感應(yīng)強(qiáng)度B確定的方向?yàn)檎?，若測(cè)得的霍爾電壓為正，則樣品為P型，反之則為N型。3本實(shí)驗(yàn)為什么要用3個(gè)換向開(kāi)關(guān)？為了在測(cè)量時(shí)消除一些霍爾效應(yīng)的副效應(yīng)的影響，需要在測(cè)量時(shí)改變工作電流及磁

2、感應(yīng)強(qiáng)度B的方向，因此就需要2個(gè)換向開(kāi)關(guān)；除了測(cè)量霍爾電壓，還要測(cè)量A、C間的電位差，這是兩個(gè)不同的測(cè)量位置，又需要1個(gè)換向開(kāi)關(guān)?？傊还残枰?個(gè)換向開(kāi)關(guān)?！痉治鲇懻擃}】1若磁感應(yīng)強(qiáng)度B和霍爾器件平面不完全正交，按式（5.25）測(cè)出的霍爾系數(shù)比實(shí)際值大還是小？要準(zhǔn)確測(cè)定值應(yīng)怎樣進(jìn)行？若磁感應(yīng)強(qiáng)度B和霍爾器件平面不完全正交，則測(cè)出的霍爾系數(shù)比實(shí)際值偏小。要想準(zhǔn)確測(cè)定，就需要保證磁感應(yīng)強(qiáng)度B和霍爾器件平面完全正交，或者設(shè)法測(cè)量出磁感應(yīng)強(qiáng)度

3、B和霍爾器件平面的夾角。2若已知霍爾器件的性能參數(shù)，采用霍爾效應(yīng)法測(cè)量一個(gè)未知磁場(chǎng)時(shí)，測(cè)量誤差有哪些來(lái)源？誤差來(lái)源有：測(cè)量工作電流的電流表的測(cè)量誤差，測(cè)量霍爾器件厚度d的長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器的測(cè)量誤差，測(cè)量霍爾電壓的電壓表的測(cè)量誤差，磁場(chǎng)方向與霍爾器件平面的夾角影響等。實(shí)驗(yàn)二聲速的測(cè)量【預(yù)習(xí)思考題】1.如何調(diào)節(jié)和判斷測(cè)量系統(tǒng)是否處于共振狀態(tài)？為什么要在系統(tǒng)處于共振的條件下進(jìn)行聲速測(cè)定？答：緩慢調(diào)節(jié)聲速測(cè)試儀信號(hào)源面板上的“信號(hào)頻率”旋鈕，使交流

4、毫伏表指針指示達(dá)到最大（或晶體管電壓表的示值達(dá)到最大），此時(shí)系統(tǒng)處于共振狀態(tài)，顯示共振發(fā)生的信號(hào)指示燈亮，信號(hào)源面板上頻率顯示窗口顯示共振頻率。在進(jìn)行聲速測(cè)定時(shí)需要測(cè)定駐波波節(jié)的位置，當(dāng)發(fā)射換能器S1處于共振狀態(tài)時(shí)，發(fā)射的超聲波能量最大。若在這樣一個(gè)最佳狀態(tài)移動(dòng)S1至每一個(gè)波節(jié)處，媒質(zhì)壓縮形變最大，則產(chǎn)生的聲壓最大，接收換能器S2接收到的聲壓為最大，轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，晶體管電壓表會(huì)顯示出最大值。由數(shù)顯表頭讀出每一個(gè)電壓最大值時(shí)的位置，即對(duì)應(yīng)

5、的波節(jié)位置。因此在系統(tǒng)處于共振的條件下進(jìn)行聲速測(cè)定，可以容易和準(zhǔn)確地測(cè)定波節(jié)的位置，提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。2.壓電陶瓷超聲換能器是怎樣實(shí)現(xiàn)機(jī)械信號(hào)和電信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換的？答：壓電陶瓷超聲換能器的重要組成部分是壓電陶瓷環(huán)。壓電陶瓷環(huán)由多晶結(jié)構(gòu)的壓電材料制成。這種材料在受到機(jī)械應(yīng)力，發(fā)生機(jī)械形變時(shí)，會(huì)發(fā)生極化，同時(shí)在極化方向產(chǎn)生電場(chǎng)，這種特性稱(chēng)為壓電效應(yīng)。反之，如果在壓電材料上答：與實(shí)驗(yàn)步驟一樣，調(diào)出光譜線(xiàn)，已知綠光波長(zhǎng)m，測(cè)量一級(jí)（）綠光衍

6、射角，根據(jù)光柵方程，可計(jì)算出光柵常數(shù)d。2.三棱鏡的分辨本領(lǐng)b是三棱鏡底邊邊長(zhǎng)，一般三棱鏡約為1000cm1。問(wèn)邊長(zhǎng)多長(zhǎng)的三棱鏡才能和本實(shí)驗(yàn)用的光柵具有相同的分辨率？解：已知：實(shí)驗(yàn)測(cè)得=27000，cm1求b。由得b=(cm)答：略。實(shí)驗(yàn)四多用電表的設(shè)計(jì)與制作【分析討論題】1校準(zhǔn)電表時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)改裝表的讀數(shù)相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)都偏高或偏低，即總向一個(gè)方向偏，試問(wèn)這是什么原因造成的？欲使有正有負(fù)（合理偏向）應(yīng)采取什么措施？分流電阻或分壓電阻

7、的阻值不符合實(shí)際情況，導(dǎo)致讀數(shù)都偏高或偏低。欲使有正有負(fù)（合理偏向）應(yīng)選擇合適的分流電阻或分壓電阻。2證明歐姆表的中值電阻與歐姆表的內(nèi)阻相等。滿(mǎn)偏時(shí)（因Rx=0）半偏時(shí)可得中值電阻綜合內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)五邁克耳孫干涉儀的調(diào)整與使用【預(yù)習(xí)思考題】1邁克爾孫干涉儀是利用什么方法產(chǎn)生兩束相干光的？答：邁克爾孫干涉儀是利用分振幅法產(chǎn)生兩束相干光的。2邁克爾孫干涉儀的等傾和等厚干涉分別在什么條件下產(chǎn)生的？條紋形狀如何？隨M1、M2’的間距d如何變化？答：（

8、1）等傾干涉條紋的產(chǎn)生通常需要面光源，且M1、M2’應(yīng)嚴(yán)格平行；等厚干涉條紋的形成則需要M1、M2’不再平行，而是有微小夾角，且二者之間所加的空氣膜較薄。（2）等傾干涉為圓條紋，等厚干涉為直條紋。（3）d越大，條紋越細(xì)越密；d越小，條紋就越粗越疏。3什么樣條件下，白光也會(huì)產(chǎn)生等厚干涉條紋？當(dāng)白光等厚干涉條紋的中心被調(diào)到視場(chǎng)中央時(shí)，M1、M2’兩鏡子的位置成什么關(guān)系？答：白光由于是復(fù)色光，相干長(zhǎng)度較小，所以只有M1、M2’距離非常接近時(shí)，

9、才會(huì)有彩色的干涉條紋，且出現(xiàn)在兩鏡交線(xiàn)附近。當(dāng)白光等厚干涉條紋的中心被調(diào)到視場(chǎng)中央時(shí)，說(shuō)明M1、M2’已相交?！痉治鲇懻擃}】1用邁克爾孫干涉儀觀察到的等傾干涉條紋與牛頓環(huán)的干涉條紋有何不同？答：二者雖然都是圓條紋，但牛頓環(huán)屬于等厚干涉的結(jié)果，并且等傾干涉條紋中心級(jí)次高，而牛頓環(huán)則是邊緣的干涉級(jí)次高，所以當(dāng)增大（或減小）空氣層厚度時(shí)，等傾干涉條紋會(huì)向外涌出（或向中心縮進(jìn)），而牛頓環(huán)則會(huì)向中心縮進(jìn)（或向外涌出）。2想想如何在邁克爾孫干涉儀上