大物实验答案e

答：因为金属丝弹性形变有滞后效应，从而带来系统误差。

【思考题】 1．光杠杆有什么优点？怎样提高光杠杆测量微小长度变化的灵敏度？

答：〔1〕直观 、简便、精度高。

Lxx2D，即，所以要提高光杠杆测量微b2DLbx小长度变化的灵敏度，应尽可能减小光杠杆长度b〔光杠杆后

L〔2〕因为

支点到两个前支点连线的垂直距离〕，或适当增大D〔光杠杆小镜子到标尺的距离为D〕。

2．如果实验中操作无误，得到的数据前一两个偏大，这可能是什么原因，如何防止？

答：可能是因为金属丝有弯曲。防止的方法是先加一两个发码将金属丝的弯曲拉直。

3．如何防止测量过程中标尺读数超出望远镜范围？

答：开始实验时，应调节标尺的上下，使标尺的下端大致与望远镜光轴等高，这样未加砝码时从望远镜当中看到的标尺读数接近标尺的下端，逐渐加砝码的过程中看到标尺读数向上端变化。这样就防止了测量过程中标尺读数超出望远镜范围。

实验十六 示波器的使用

【预习题】

1．示波器为什么能把看不见的变化电压显示成看得见的图象？简述其原理。

答：〔1〕示波管内高速电子束使荧光屏上产生光亮点，而电子束的偏转角度〔光点在荧光屏上的位移〕是 受X轴和Y轴偏转板上所加电压的控制。

〔2〕假设只在X轴偏转板上加一个锯齿波电压〔该电压

随时间从-U按一定比例增大到+U〕，那么光点就会从荧光屏左端水平地移动到右端〔称为扫描〕，由于荧光屏上的发光物质的特性使光迹有一定保存时间，因而在屏幕水平方向形成一条亮迹〔称为扫描线〕。

〔3〕假设只在Y轴偏转板上加信号电压，那么随着信号

幅度的变化光点就会在荧光屏竖直方向作上下移动形成一条竖直亮迹。

〔4〕如在Y轴偏转板加上电压信号，同时又在X轴偏转板

加上锯齿波扫描电压，那么电子束受到水平和竖直电场的共同作

用，光点的轨迹呈现二维图形〔光点在X方向均匀地从左向右水平移动的同时又在Y方向随信号幅度的变化在竖直方向作上下移动〕，即将Y轴偏转板上电压信号幅度随时间变化的规律在屏幕上展开成为函数曲线〔即信号波形〕。

〔5〕要得到清晰稳定的信号波形，扫描电压的周期Tx与

信号电压的周期Ty必须满足TxnTy，以保证Tx的起点始终与电压信号固定的一点相对应〔称同步〕，屏幕上的波形才能稳定。

〔6〕为了得到可观察的图形，锯齿波扫描电压必须重复

扫描．

2．观察波形的几个重要步骤是什么?

答：〔1〕开启示波器电源开关后，将耦合开关置“⊥〞，，调整辉度、聚焦以及垂直、水平位移旋钮使屏幕中部出现亮度适中细小的亮点。

〔2〕观察、测量时将耦合开关置“AC〞或“DC〞， 触

发选择开关置“INT〞，将信号用同轴电缆线连接到Y轴输入端。 〔3〕调节Y轴灵敏度选择开关和X轴扫描选择开关以及触发电平旋钮，使信号幅度在屏幕范围内〔屏幕竖直标尺的2/3左右〕，且有2—5个完整稳定的波形。

〔4〕定量测量时还应注意将扫描微调旋钮和Y轴微调旋

钮置于校准位置〔顺时针旋转至最大〕。

3．怎样用李萨如图形来测待测信号的频率?

答：1．将示波器功能置于外接状态〔触发选择开关置“EXT〞，触发信号极性开关置“X〞〕。将信号发生器的正弦波信号用同轴电缆线连接到X轴输入端，待测频率的信号用同轴电缆线连接到Y轴输入端，分别调节信号发生器幅度旋钮和Y轴灵敏度选择开关，使亮迹形成的图形在屏幕范围内。

2．调节信号发生器输出信号的频率，使合成的李萨如

图形为稳定的“○〞形，从信号发生器上读出输出信号的的频率值Fx1，根据合成李萨如图形的两个信号频率比与图形切点数的关系Fx：Fy =NY：NX ，求出Fy1 。

3．再改变信号发生器输出信号的频率，使合成的图形为“∞〞 、“ 8〞、“000〞等，NY：NX分别为“1：2〞、“2：1〞、“1：3〞等，相应地读出信号发生器输出信号的频率为FX2 、

FX3 、 FX4 等 ，求出FY2 、 FY3 、 FY4 等，算出的F的平均

Y

值即为待测信号的频率。 【思考题】

1．在示波器的荧光屏上得到一李萨如图形，Y轴、X轴与图形相交

时交点数之比

答：fyNx4，fx100Hz，求fy。 Ny3Nx4fx100133Hz 。 Ny32．为什么在共振状态下测声速? 如何判断系统是否处于共振状

态?

答：本实验中将电信号转换为超声波信号的器件是压电陶瓷换能器，该换能器有一最正确响应的频率，当电信号频率等于该响应的频率时，压电陶瓷片产生共振，输出信号最大，便于测量。示波器屏幕上的信号幅度为最大值时，系统处于共振状态。

实验十七 分光计的使用 用光栅测波长

【预习题】

1．分光计主要由几局部组成？各自作用是什么？ 答：〔1〕分光计主要由底座、平行光管、载物台、望远镜和刻度盘五个局部组成。〔2〕底座上承载着其它四个局部，其中载物台、望远镜和刻度盘都可绕底座上的主轴转动；平行光管用来产生平行光；载物台用来放置被测样品；望远镜用来接收平行光；刻度盘与游标盘配合用来读取数据。 2．分光计调节要求是什么？

答：分光计的调节要到达三个要求：〔1〕望远镜能接收平行光。〔2〕平行光管能发出平行光。〔3〕望远镜的光轴和平行光管的光轴与仪器的主轴垂直。载物台与仪器的主轴垂直。

3．用光栅测波长时，光栅应如何放置？为什么？ 答：用光栅测波长时按图17-7放置光栅。因为这样放置可方便调节。当调节平行光垂直照射光栅外表时〔即光栅平面与平行光管轴线垂直〕，只须调节螺钉Ⅰ和Ⅱ；调节平行光管的狭缝与光栅刻痕平行时，只须调节螺钉Ⅲ。

【思考题】 1．为什么要用各半调节法调节望远镜的主轴垂直于仪器的主轴？

答：综合考虑调节载物台调平螺钉Ⅰ或Ⅱ与调节望远镜水平

度调节螺钉对正反两面亮十字反射像与分划板上方的水平刻线间高度差的相互影响，从而加快调节速度。

2．当狭缝过宽或过窄时，将会出现什么现象？为什么？

答：当狭缝过宽时，衍射条纹将变粗，相互靠近的条纹无法分开，在测量时难以确定条纹的中心位置。

当狭缝过窄时，将看不见衍射条纹，因而无法测量。

3．用公式dsink 测光波波长应保证什么条件？实验中如何检查条件是否满足？

答：用公式dsink 测光波波长应保证：平行光垂直照射在光栅上。实验中通过检查0级谱线和光栅面反射的绿十字像的位置检查条件是否满足。0级谱线应与竖叉丝重合，且被测量用〔中叉丝〕的水平叉丝平分。光栅面反射的绿十字像应与调整叉丝〔上叉丝〕重合。 思考题】

1．在“用霍尔元件测螺线管磁场〞实验中，假设某一同学将工作电流回路接入“霍尔电压〞接线柱上，而将电位差计〔或数字电压表〕接在“工作电流〞接线柱上。他能测得磁场吗？为什么？

答：能。由霍尔元件的工作原理可得，半导体中的电荷受到洛伦兹力产生偏转，将工作电流回路接入“霍尔电压〞接线柱上,电荷同样受到洛伦兹力发生偏转，将在“工作电流〞接线柱上产生霍尔电压。

2．根据实验结果比拟螺线管中部与端口处的磁感应强度，求：B端口 ，分析其结果。 B中部答： 端口的磁感应强度B端口应为中部磁感应强度B中部的一半，

由于存在漏磁现象，实际测量出的B端口B中部。

12实验二十八 迈克耳孙干预仪的调节和使用

【预习题】

1．迈克耳孙干预仪主要由哪些光学元件组成，各自的作用是什么？

答：迈克耳孙干预仪主要由分光板G1、补偿板G2、可移动平

G1的作用是将面反射镜M1和固定平面反射镜M24种光学元件组成。

一束光分成强度大致相同的两束光——反射光〔1〕和透射光〔2〕；G2的材料和厚度与G1相同，作用是补偿光束〔2〕的光程，使光束

〔2〕与光束〔1〕在玻璃中走过的光程大致相同；M1的作用是反射

〔1〕光；M2的作用是反射〔2〕光。 2．怎样调节可以得到等倾干预条纹？怎样调节可以得到等厚干预条纹？

答：当M1、M2严格垂直时，调出的圆条纹为等倾干预条纹。当M1、M2不垂直时，调出的干预条纹为等厚干预条纹。 3．如何用He一Ne激光调出非定域的等倾干预条纹？在调节和测其波长时要注意什么？

答：① 用He一Ne激光调出非定域的等倾干预条纹的方法如下： 〔1〕调节He一Ne激光束大致与平面镜M2垂直。

〔2〕遮住平面镜M1，用自准直法调节M2背后的三个微调螺丝，使由M2反射回来的一组光点象中的最亮点返回激光器中，此时入射光大致垂直平面镜M2。

〔3〕遮住平面镜M2，调节平面镜M1背后的三个微调螺丝，使由M1反射回来的一组光点象中的最亮点返回激光器中，使平面镜M1和M2大致垂直。

〔4〕观察由平面镜M1、M2反射在观察屏上的两组光点象，再仔细微调M1、M2背后的三个调节螺丝，使两组光点象中最亮的两点完全重合。

〔5〕在光源和分光板G1之间放一扩束镜，那么在观察屏上就会出现干预条纹。缓慢、细心地调节平面镜M2下端的两个相互垂直的拉簧微调螺丝，使同心干预条纹位于观察屏中心。

② 在测量He-Ne激光波长时要注意：眼睛不要正对着激光束观察，以免损伤视力。 【思考题】 1．迈克耳孙干预仪观察到的圆条纹和牛顿环的圆条纹有何本质不同？

答：迈克尔逊干预仪观察到的圆条纹是等倾干预条纹，且条纹级次中心高边缘低；而牛顿环的圆条纹为等厚干预条纹，条纹级次是中心低边缘高。

【思考题】

1．让故事中摆渡人顺利运物过河，最少要扳动几次开关？其扳动顺序及作用〔结果〕和开关最终状态如何？ 答：4次；

顺序：左〔上〕—中〔上〕—右〔上〕—左〔下〕； 作用：左〔上〕—送羊过河

中〔上〕—送狼过河运回羊 右〔上〕—送菜过河 左〔下〕—送羊过河； 最终状态：左〔下〕、中〔上〕、右〔上〕。 左路开关—换向作用； 中路开关—控制电源；

实验四十一 光电效应法测普朗克常数

【预习题】

1．什么叫光电效应？

答：光电效应是指一定频率的光照射在金属外表时，会有电子从金属外表逸出的现象。

2．饱和光电流的大小与哪些因素有关？

答：入射光的频率只有超过某个临界频率时，才会有光电流产生。当入射光频率不变时，饱和光电流与入射光强成正比，此外还与此时的频率有关，频率越大，光电流越大。 【思考题】

1．为什么当反向电压加到一定值后，光电流会出现负值？

答：实验中，存在阳极光电效应所引起的反向电流和暗电流〔即无光照射时的电流〕，测得的电流实际上是包括上述两种电流和由阴极光电效应所产生的正向电流三个局部，所以当反向电压加到一定值后，光电流会出现负值。

2．当加在光电管两极间的电压为零时，光电流却不为零，这是为什么？

答：当电子吸收了光子能量h后，一局部消耗于电子的逸出功A，另一局部就转变为电子离开金属外表后的初始动能，正是由于有这样的一局部初始动能，光电子才得以到达阳极，形成光电流。

3．正向光电流和反向光电流的区别何在?

答：正向光电流是阴极光电池被光照射后产生。而反向光电流是由阳极光电效应所引起的，因为制作过程中会有少量阴极材料溅射在阳极上。它们方向相反，但正向光电流要比反向电流大得多。 思考题】

1．考察IA~UG2K周期变化与能级关系，如果出现差异，估计是什么原因？

答：凡在UG2KnU0〔 n＝1，2，3 ……〕的地方板极电流IA都会相应下跌，形成规那么起伏变化的IA~UGK2 曲线。U0是氩原子的第一激发电位。实验中，假设电流太小，可能是灯丝电压值太小；假设灯丝电压过高，那么UG2K较大时，可能会出现峰被削平的现象。较小时，周期性的起伏不太明显，这是因为穿越第二栅极的电子本身就不多，故电流较小，因而不易分辨。

UG2K