《2007级大学物理实验II实验指导书》

《2007级大学物理实验II实验指导书》目录实验1、空气比热容比的测定..................................................................................................1实验2、导热体热导率的测定..................................................................................................3实验3、示波器测超声波声速..................................................................................................5实验4、光速测量实验..............................................................................................................6实验5、光电效应法测普朗克常量..........................................................................................8实验6、夫兰克—赫兹实验....................................................................................................10实验7、电子束聚焦和偏转研究............................................................................................12实验8、霍尔元件基本参量及磁场的测量............................................................................14实验9、迈克尔逊干涉仪的调整与使用................................................................................15实验10、棱镜摄谱实验..........................................................................................................16实验11、光栅测量..................................................................................................................17实验12、硅光电池特性研究实验..........................................................................................18实验13、磁场的测量实验......................................................................................................19--1实验1、空气比热容比的测定【实验仪器】直流电源（6V）、空气比热容比测定仪、空气比热容比实验仪、电阻箱（5kΩ）和三根导线【实验内容】测定空气的比热容比值。【注意事项】1.实验过程中若要移动实验装置，请小心移动，不要拉扯接线；2.本实验电路已经接好，请不要改动线路；实验完成后请不要拆线；电阻箱的阻值固定为5kΩ，请同学们自行检查此值是否正确，在以后实验过程中不要改动；3.温度传感器AD590的正负极不要接错；【实验步骤】1.理解实验原理，观察实验仪器和控制仪，了解仪器各部件名称、作用方式和功能，以及测定仪面板上各按键的功能；2.开启空气比热容比测定仪的电源开关，在测压强窗口，用调零电位器调节零点；开启直流电源开关，电压设置为6V，并检查电阻箱阻值（5kΩ），此时，温度窗口显示值约在1400～1700之间；打开放气阀C2，使瓶内气体与外界气体充分流通，时间约为几分钟；3.关闭放气阀C2，打开充气阀C1；用打气球把空气稳定地打进储气瓶内，充气时仪器压强显示值为150左右即可；关闭充气阀C1；等待到达稳定状态（第I状态（P1，V1，T0））后，记录瓶内压强均匀时的压强P1和温度T0值（P0、T0值用电压mV表示）；4.迅速打开放气阀C2，放出气体；当储气瓶内的空气压强低到环境大气压时（放气声消失），及时关闭放气阀C2（动作要快，不能超过1s的时间）。这两步一定要做好，否则测量结果误差较大，此时为第II状态（P0，V2，T1）；5.当储气瓶内空气温度上升至室温T0，气压稳定，即第III状态（P2，V2，T0）时，记下储气瓶内气体的压强P2；--26.记录完毕后，打开放气阀C2放气，当压强显示为“0”时，关闭放气阀C2；7.重复步骤2~6，反复测量6次；8.用表格形式（自行设计）列出所有原始数据，注意：物理量、有效数字和单位；9.测试以上显示的压强值P′与实际的压强值P的关系为P=P0+P′×105/2000，其中P0为大气压，由实验室给出；10.测试仪上显示的温度值并不是实际温度值，但由于数据处理公式中没有涉及到温度，因此，不需要进行转换，就将其显示值作为实际温度值，表格中用T′表示；由于仪器间的差别，每台仪器显示出的室温并不完全相同，因此每组间不要相互比较，将各自的显示值作为室温；11.实验完毕后，将仪器、桌面收拾整理干净，关闭电源，然后进行数据处理。若发现仪器缺失或损坏，要追究学生责任。【实验报告要求】1.将测量数据整理后依次列表于实验报告中数据处理处，常温下大气压强P0=0.9570×105Pa，注意：单位、物理量和有效数字的位数；2.将空气比热容比γ计算出并求出其不确定度，注意：单位、有效数字和列出所用公式；3.分析可能的误差及其来源。--3实验2、导热体热导率的测定【实验仪器】导热系数实验仪（含散热盘）、XD-TC导热系数测定仪、待测样品、测温仪、热电偶及其连线、水准仪（从老师处取）和游标卡尺（从老师处取）【实验内容】本实验要求测量一个不良导热体的热导率，此不良导热体为黄色圆柱形橡胶材料制成的样品。实验时，此物作为被测试件放置在加热盘和散热盘之间。【注意事项】1.散热盘的背面有一个较浅的圆槽，安放时，三个螺丝尖部应置于槽内；2.取、放散热盘时应注意轻拿轻放，避免将散热盘掉在地上摔坏；3.加热盘在实验过程中温度较高，移动、触摸时应注意安全；4.在移动加热盘时，应先切断加热电压后再移动加热盘（”加热电压”按钮为红色，灯灭表示停止加热，加热盘断电）；5.安插热电偶时，应将热电偶插入到底，切勿弯折导线；6.若散热盘已经被加热但实验失败，需要重做时，须将取下，放在仪器底板上（不是放在桌子上），几分钟后，散热盘的热量被底板吸收后方可重做试验。【实验步骤】1.理解实验原理，观察实验仪器和控制仪，了解仪器各部件名称、作用方式和功能，以及测定仪控制面板上各按键的功能；2.先用水准仪（可向老师借取）通过三个调平螺丝调整底板和散热盘的水平（水泡居中）；调平螺丝上设有锁紧螺母，调平后应锁紧定位；3.将被测试件放置在散热盘的上面，将加热盘自由落放在被测试件上，保证被测试件与散热盘和加热盘的良好接触；4.调节控制仪器面板上“电压”设置加热电压值为交流80伏，按下红色按键“电压输出”，红灯亮，此时电压输出为80伏；5.“稳恒态”的确认：加热约5分钟后，开始测试并记录被测试件上、下表--4面的温度（通过控制面板上“选择”按键进行上、下表面温度测量的切换；测温仪使用摄氏温度，精度为0.10C），填入相应表中，并计算出上、下表面的温差∆T，随后，每隔2分钟测试记录一次，加热时间超过一小时后，若连续三次测量的温差∆T值保持不变，则认为被测试件处于稳恒态；6.“散热速率”的测量：在测量完被测试件的上、下表面温差∆T后，切断加热电压，停止加热，升起加热盘，取下被测试件，将加热盘下降至散热盘上，对散热盘进行加热，等待散热盘温度上升3～50C；移开加热盘，每隔10秒钟记录一次散热盘的温度，直到散热盘温度低于平衡点（稳恒态中的任一温度）温度2～30C时测量结束，将记录值填入表中。取平衡点前、后各10组数据计算散热速率，注意单位。7.实验完毕后，将仪器、桌面收拾整理干净，电源关掉，然后进行数据处理，若发现仪器缺失，要追究学生责任。【实验报告要求】1.将测量数据整理后列表于实验报告中数据处理处（共2个表格），注意：单位、物理量和待测样品质量m=250.0g；2.将稳恒态温度、散热速率∆T/∆t和热导率λ计算出，列出所用公式，注意：单位、有效数字。时时钟设置加热电压指示电表电源开关电压测温切换测温度上温度下温度电压输出指示灯时分分秒秒清零--5实验3、示波器测超声波声速【实验目的】了解换能器工作原理；学会用驻波法和相位比较法测量声速。【实验器材】示波器，信号发生器，超声波声速测定装置和温度计等。【实验内容】1.测定换能器的谐振频率f0；2.用驻波法测量li，li+5共十组数据，用逐差法处理并计算声速；3.用相位比较法测量li，li+5共十组数据，用逐差法处理并计算声速；4.计算理想气体的声速。【注意事项】切勿使信号源输入端短路；禁止无目的地乱拧仪器旋钮。--6实验4光速测量实验一、实验步骤及内容1.回忆和熟悉示波器面板上各按键和旋钮的作用，以及它们的操作方法；2.调整光路，使光路处于正确的工作状态，使示波器屏幕上显示的波形清晰；3.连接测频计，用测频计正确把调制波频率读出；4.调节示波器，使示波器屏幕上显示的波形个数尽量在1个一下，甚至在半个左右，然后完成定标工作（即确定示波器上一小格代表的位相值）；5.等距离测法（自行设计表格）：移动棱镜小车，在导轨上取10个等间隔点（见图6.4.10），它们的坐标分别为x0=10cm，x1=x0+5，…x10=x9+5，x1―x0=D1，…x10―x0=D10，由示波器依次读取与距离D1，D2，…D10相对应的相移量1，2，…10。Di与i间有：2222iiiiDD，求得的平均值后，利用f得到光速c;注意：操作时移动棱镜小车要快、准，如果两次x0位置时的相位读数值差1.0以上，需重测;6.等相位测法（自行设计表格）：在示波器的x方向上从左到右每隔2个小格取一个相位点，共取9个相位点，分别为1，2，…9。在导轨上取x0=10cm作为起始点，并在示波器上找出信号相位波形上一特征点作为相位差0位，拉动棱镜至第一个相位点时停，迅速读取此时的距离值作为x1，依次读取与相移量1，2，…9相对应的距离D1，D2，…D9，由22iiD，求得（求平均值）后，利用f得到光速c;注意：操作时移动棱镜小车要快、准，如果两次相位差0位时的距离读数值误差超过mm1以上，需重测；7.处理数据，将测量得到的光速值与理论值之间求相对误差。二、实验报告的要求1.实验目的：2.实验仪器：要求给出所用仪器的型号；--73.实验原理：要求写出相位法测法的原理部分，包括所对应的原理图；4.实验步骤：归纳整理出实验步骤；5.数据处理：原始数据要求以表格形式记录在原始数据记录表中，数据计算要求给出公式，写出计算过程。从原始数据读数到实验结果的表示，注意有效数字的正确使用。等距离测法和等相位测法的实验结果应分别表示。不要求计算不确定度。6.学习体会、误差分析或实验设计：1）通过实验观察，你认为波长测量的主要误差来源是什么？为提高测量精度需做哪些改进？2）如何将光速仪改成测距仪？三、实验注意事项本学期使用的示波