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物理实验思考题答案
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实验报告-光学测角仪的调整与使用
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媒质折射率与波长关系研究实验报告
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大学物理实验及试题
综合物理实验&&&& 8.1振幅极值法测声速声波是在弹性介质中传播的机械纵波。声波传播的速度 u 和其波长 λ 以及频率 f 之间的关系为 :u = f λ.可见，测出频率 f 和波长 λ ，就可计算出声速 u 。如图一所示，声速测试仪信号源发射端“换能器接口”接入声速测试仪压电陶瓷换能器S1上，换能器S1因逆压电效应（在电场作用下，晶体发生机械形变，如伸长或缩短，这种现象称作逆压电效应。）成为超声波发射源，发出平面波，在空气中传播到压电陶瓷换能器S2。如果S1的发射面和S2的接收面相互平行，使一部分超声波被接收面反射回去,S1发射的入射波和S2发射的反射波叠加,形成图二所示的驻波。换能器将超声振动信号转换成电信号后输入示波器 (示波器屏上显示的波形是接收面处的声压信号 ！ ) 。移动换能器S2( 改变 x )的过程中，示波器显示的波形就会有周期性的变化。每出现一个极大值,x改变 λ/2。依次记下每次信号幅度最大时S2的位置 x 1 ， x2 ， ……， x 20 。用逐差法可求出波长 λ ，而频率 f 由信号源读出，由（ 1 ）式就可计算出声速 u 。8.2相位比较法测声速信号源发射波形输入示波器 x 轴，接收波形输入示波器 y轴，调节示波器的相关旋钮，示波器显示屏上就可观察到两个频率相同、振动方向相互垂直的振动合成的图形，即李萨如图形（如图三）． 图三两相邻同相位图形之间的相位差为2π ，而对应的距离x为一个波长。如果把换能器S2从某一同相位置调到下一个同相位置，换能器S2移动的距离就是一个波长。移动换能器S2，示波器上两信号同相的图形就会周期性地出现，依次记下每次信号同相位时S2S的位置 x 1 ， x 2 ，……， x 20 。用逐差法可求出波长λ，频率f 由信号源读出，由 u = f λ 就可计算出声速 u。 1.振幅极值法测波长是根据＿＿＿＿，反射波和入射波在两压电陶瓷换能器端面形成＿＿＿＿ ，通过示波器观察接收面S2处来测量波长的。2. 在观察示波器屏上显示的声压振幅最大的过程中，应＿＿＿＿移动换能器S2。3. 计算声速时，用所测的相邻两个数据进行计算比用逐差法计算所产生的误差______。注意！ 实验首先调整压电陶瓷换能器的谐振频率 f 0 (调整方法见“压电陶瓷换能器系统的最佳工作点的调节” ) 。４ ．相位法测波长是通过示波器观察 图形，寻找 图形的办法来测量波长的。５ ．实验过程中，采用图中 图形观察较为方便。注意！ 实验首先调整压电陶瓷换能器的谐振频率 f 0 (调整方法见“压电陶瓷换能器系统的最佳工作点的调节” ) 。时差法测声速&&&&实验原理如左图所示，信号源的发射波形与接收波形相连接，超声波信号经脉冲调制后，声波在介质中传播，移动换能器S 2 ( 即改变发射面与接收面之间的距离 ) ，也就是调节声波传播的距离 x 。测出换能器 S 2 移过的距离 x 1 ， x 2，……， x 20 和从信号源上读出所用的时间 t 1 ， t 2 ，……， t 20 ，依据 (2) 式便可计算出声速 u．1．从降低误差的角度考虑，计算声速时，可否就用所测的相邻两个数据进行计算？2 ． 三种方法测声速，哪种方法好？说明理由。3 ．固定 S 1 和 S 2 间的距离，改变频率，以此来求声速，是否可行？4 ． 利用声速测试仪可否测量理想气体的比热容比γ。摄影技术与全息摄影&&&&黑白照片的印制与放大&&&&实验原理 普通照相底片上所记录的图象只反映了物体上各点发光（辐射光或反射光）的强弱变化，也就是只记录了物光的振幅信息，于是，在照相纸上显示的只是物体的二维平面象，但丧失了物体的三维特征，全息照相则不同，它是借助于相干的参考光束R 和物光束 O相互干涉来记录物光的位相信息，在底片上记录的干涉图样的微观细节与发自物上各点的光束（物体）对应，不同的物光束（物体）将产生不同的干涉图样。 全息照相底片上记录的不是物体的几何图形，而是一组记录着物光束的振幅和位相全部信息的不规则的干涉图样，所以又称为全息图，当用同一参考光束照明该全息图时，即可准确地重现原始的物光的波前，看到原物的不失真的三维立体象。拍摄全息照片时的光路如下图所示：１.黑白摄影底片记录的是（　　）全息摄影底片记录的是（　　）及（　　）。2.全息摄影底片拍摄时，利用（　　　），而全息再现时是利用（　　　）。光的偏振&&&&根据布儒斯特角测定介质折射率&&&&实验原理 自然光在透明介质(如玻璃)上反射或折射时，反射光为垂直入射面振动较强的部分偏振光，折射光为平行入射面的振动较强部分偏振光。实验发现，当改变入射角 i时，反射光的偏振程度也随之改变，当i等于特定角度i0时，反射光只有垂直于入射面的振动，变成完全偏振光.图一利用布儒斯特定律来测定 介质材料的折射率，只能是在入射光为Ｐ-分量（即只有平行样品表面的方向）时，才能得到反射率为零的布儒斯特角。因此本实验应该分两步进行，第一步确定起偏器的方向，第二步才是利用布儒斯特定律测定介质材料的折射率。 转动样品面使反射光在 50°到60°之间变化，仔细观察屏上反射点的强弱变化，选定反射点最暗的某一位置，然后进一步调整起偏器Ｐ１的角度并观察屏上反射点的强弱变化。1．判断：在这个实验过程中，去掉偏振片 P 2 以后仍能测出样品的折射率？（ ）2 ．当＿＿＿＿，可确定入射到样品表面的光为平行样品表面的平面偏振光？3 ．通过样品的反射点完全消光以后，需测定＿＿＿＿和＿＿＿＿两处的位置才能正确测量布儒斯特角？4．在确定起偏角时，找不到全消光的位置，根据实验条件分析原因？5 ．通过实验原理说明，你认为需要那些仪器？光具：＿＿＿＿＿＿ ；检测装置：＿＿＿＿＿＿ 。反复进行这样的调节直至反射光点光强近乎为零，此时入射角θ即为布儒斯特角i0．根据＂tgi0=n2/n1＂即可求得样品介质的折射率．强度为I0的平面偏振光通过检偏器后的光强Iθ为：。其中θ为平面偏振光偏振面和检验器主截面的夹角，此关系即马吕斯(Malus)定律。实验原理图示如下：P 1 ：起偏器，其方位固定不变；P 2：检偏器，改变其方位以得到不同强度的偏振光，用来测定硅光电池的线性响应； B ：分束板，使激光器的光束部分透射 ( I 0 ) ，部分反射 ( I 1 ) ；D 1 ：光源光强监测器，包括硅光电池及光电流检测装置，用以校正 I 0 的变化；D 2 ：当 P 2的方位变化时偏振光强 I 2 依照马吕斯定律而改变， I 2 的变化将由 D 2 测定， D 2同样包括一个硅光电池及其光电流检测装置本实验通过旋转Ｐ２来改变两偏振片的状态．选取 D 2 示数最大的状态 , 此时偏振片 P 1 和P 2 之间的夹角 θ 应为 0 °。我们以此为起点每将偏振片 P 2 旋转一定角度（可取 10 ° ~15 °）记录一次 D 2的示数值。最终即可得到一系列 P 1 和 P 2 之间的夹角 θ 和光电检流计 D 2 的示值 I 2 ( θ )之间的对应关系。利用作图法分析和处理数据，作出的对应关系曲线，分析说明透过偏振片的光强变化符合马吕斯定理。 综合物理实验&&&&光的偏振&&&&马吕斯定律的验证&&&&实验原理 1 ．判断：在实验过程中，可去掉分束板和光电检测计Ｄ1？ （ 　　）2 ．在定量测量时，当起偏器和检偏器________时开始进行测量？3 ．从实验数据中我们怎样去验证马吕斯定理？4．试根据实验说明区别自然光、平面偏振光和部分偏振光的方法？5 ．通过实验原理说明，你认为需要那些仪器？光具：_________________;检测装置:______________ 。 当单色平行光垂直照到光栅平面上，则透过各狭缝的光线因衍射面向各个方向传播，经透镜汇聚后，相互干涉，并在透镜焦面上形成一系列明纹．按照光栅衍射的理论，衍射光谱中明纹的位置由下式确定：．（式中 d 为光栅常数，λ为入射光波长， 为光谱级数， φ为衍射角．）当垂直射到光栅上的是由几种不同波长的光组成的复色光，则由上式可知，同一级谱线对不同波长将有不同的衍射角,从而在不同的地方形成单色光线，称之为光谱（如果测出各种波长谱线的衍射角φ和光栅常数 d，即可算出波长。 （二）实验操作内容1 ． 调节分光计 参照相关内容（分光计的使用见第三章），调节分光计，即（ 1 ）调节望远镜适合于观察平行光（对无穷远调焦）；（ 2）望远镜、平行光管主轴均垂直于分光计主轴； （ 3 ）调节平行光管产生平行光。2．光栅位置的调节 在本实验中，光栅位置的调节很重要，其要求如下：1 ）光栅面应调节到垂直于入射光（ 2）光栅的衍射面应调节到和观测面刻度盘一致。3．测量　测出各种波长谱线的衍射角φ和光栅常数 d ，即可算出1．要保证利用分光计准确地测量光线通过光栅的衍射角或者准确地测量棱镜对光线色散后各谱线对应的偏向角，入射光有什么要求？对分光计有什么调节要求？2 ．利用平行狭缝光栅测氢灯的波长，对光栅有什么样的调节要求？实验中我们怎么判断？3 ．如何调节光栅使其与转轴（或狭缝）平行？4．实验中如果两边谱线不等高，对测量结果有无影响？如果光栅平面不通过仪器主轴，对实验结果有无影响？5 ．从测量效果考虑，应选用光栅常数较大还是较小的光栅？牛顿环测介质折射率是利用光的干涉原理，入射的单色光在介质的上下表面反射形成相干光，由于光程差与介质折射率有关，因此干涉图像也与介质折射率有关，所以可以通过对干涉图像的测量得出介质的折射率。 在实际测量中，是测出彼此相差 m 个级次（本实验中 m 取 10）的暗纹的半径。选择测量的条纹要远离中心，最好达到 25 条以上。 ．根据此时即可得出介质折射率n．1 ． k 级牛顿环的半径能否直接用读数显微镜测出，为什么？2 ．在光程差的公式里是否一定有半波损失？3 ．如何用牛顿环干涉法测量单色光的波长？基本元件构成的电路特性&&&&5.2限流电路&&&&习题训练分压电路1 ．旋转式电阻箱的最大电阻可达 99999.9 Ω，由 __________ 与__________ 两接线柱引出。2 ． 1.5 级 0 ~ 3 V 的电压表表面共有 60 分格，由于 △ V =__________ V ， 因此它的读数应读到 _________ V 。3 ．列出本实验所需要的仪器及量程范围。4． 研究分压电路的特性的目的是 。 限流电路1 ．滑线变阻器在电路中主要有 _____ 种基本接法，它们的功用分别是 ______和 ______。2 ． 2.0 级 0 ~ 10 mA 的毫安表共 50 分格，由于 △ I = _____mA ，因此它的读数应读到 _____mA 。3 ． 列出本实验所需要的仪器及量程范围。
3．下列光学仪器中，正常使用时成放大实像的是Ａ．放大镜　　　Ｂ．近视眼镜　　　Ｃ．照相机　　　Ｄ．幻灯机4．下列自然现象中，属于凝华的是A．霜的形成　　B．露的形成　　　C．雾的形成　　　D．冰的形成5．以下温度中最接近23℃的是A．让人感觉温暖而舒适的房间温度 　 B．广州市夏季最热的室外温度C．健康成年人的体温　　　　　　　　　　　D．冰水混合物的温度6．一束光从空气斜射入水中，在水面发生反射和折射，下面哪一个光路图是正确的文章摘要:本文采用三维射线模型对声波在一个典型楔形海域的传播特性进行了模拟计算，结果表明，在海低倾角较大的海区，声线具有明显的水平折射，甚至可能形成反向传播。 (共5页) 文章关键词:水声传播 海底反射 声波传播 过渡区 楔形海域 文章快照:论影响声波在海水中传播的主要要素是海面、海水介质和海底。海面的反射作用与Rayleigh系数及由风浪引起的近海表面气泡层的散射有关，但对于低频声波而言，海面是相对平坦的·故在数百赫兹的频段内，可以认为海面是理想的反射平面。声场中任意一点声压P印0口可以表述为：(1)式中，(，)，三(r)都是实函数，分别对应于声波的波幅与声程，岛 ...}