大學(xué)物理開放實驗new

1、大學(xué)物理開放實驗實驗一、圓環(huán)擺運(yùn)動規(guī)律研究實驗二、雙線擺運(yùn)動規(guī)律研究實驗三、弦振動的研究實驗四、用直流電位差計精確測量電壓實驗五、動態(tài)楊氏模量的測量實驗六、熱膨脹系數(shù)的測量實驗七、用穩(wěn)恒電流場模擬靜電場實驗八、萬用表的設(shè)計和組裝實驗九、邁克爾遜干涉儀測鈉光波長實驗十、用分光計測光柵常數(shù)實驗十一、阿貝折射計測材料折射率實驗十二、旋光儀測糖溶液濃度實驗十三、會聚偏振光的干涉（偏光顯微鏡使用）實驗十四、數(shù)字示波器位相測量實驗十五、RLC振蕩電路測量實驗十六、變壓器電磁特性的測量實驗十七、MATLAB在物理實驗中的應(yīng)用實驗十八、X射線的衍射實驗一、圓環(huán)擺運(yùn)動規(guī)律的研究實驗?zāi)康模?. 圓環(huán)擺在該平面上繞

2、頂點作小角擺動。實驗測定周期，并推導(dǎo)其關(guān)系式；2. 若將完整圓環(huán)截成兩塊，如圖A、B，并分別用A、B做上述實驗，那么與關(guān)系如何，并從理論上找出依據(jù)。實驗儀器結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)：本裝置是專為數(shù)學(xué)實驗設(shè)計的，特別適用于對學(xué)生進(jìn)行誤差分析的訓(xùn)練。本儀器中環(huán)的質(zhì)量，環(huán)的內(nèi)徑、外徑及寬度的數(shù)值，凹口及指針的尺寸及擺的振動周期等都是經(jīng)過仔細(xì)設(shè)計以期使學(xué)生在實驗中能夠獲得有關(guān)誤差分析的訓(xùn)練，諸如：1.借儀器設(shè)計及操作安排抵消系統(tǒng)誤差；2.借操作安排減小偶然誤差；3.根據(jù)誤差分析選用儀器；4.估算系統(tǒng)誤差的數(shù)量級；5.學(xué)習(xí)修正系統(tǒng)誤差的方法；6.用減小誤差本身或者誤差傳遞系數(shù)來減小總誤差；7.另外還包括一些常用的

3、系統(tǒng)誤差和偶然誤差的計算和分析方法。經(jīng)修正后的測量結(jié)果精確度可以達(dá)到0.5%以內(nèi)。裝置如圖1：一個內(nèi)側(cè)帶有V形缺口，下部帶有指針的圓環(huán)繞水平支承刀口A擺動成為一個復(fù)擺。圓環(huán)內(nèi)徑=2=176mm，外徑=2=190mm，寬b=12mm。環(huán)由鋁及鋼做成。支架上還有一個鉛錘。實驗內(nèi)容和簡單原理1。測定圓環(huán)對于通過質(zhì)心，垂直于環(huán)面的錘的轉(zhuǎn)動質(zhì)量當(dāng)擺角0時，擺的周期 （1） 式中I是對于A軸的轉(zhuǎn)動質(zhì)量，m是圓環(huán)質(zhì)量，h是質(zhì)心與A軸之間的距離，g是重力加速度。 根據(jù)平行軸定理，是圓環(huán)對于通過質(zhì)心，垂直于環(huán)面的軸（平行于A軸）的轉(zhuǎn)動慣量。 在缺口及指針對于圓環(huán)幾何中心的轉(zhuǎn)動慣量相互補(bǔ)償?shù)臈l件下，本儀器設(shè)計中選

4、取了適當(dāng)?shù)膮?shù)，使 中dh項的誤差傳遞系數(shù)0，從而消除了由于質(zhì)心偏離幾何中心所引起的誤差。 周期的誤差可以用增加所測量周期的數(shù)目來減小，擺角0的誤差可以歸結(jié)為對周期的修正。 2。求對A軸的轉(zhuǎn)動慣量 從誤差分配來考慮選擇測量儀器，并且可以從測量安排上使擺角0的誤差與質(zhì)心偏離幾何中心的誤差相抵消。 3。求重力加速度 在滿足本實驗裝置設(shè)計的條件下，有 ，式中消去了m。 ，h的誤差消去了。參考資料：龔振雄“圓環(huán)擺實驗”物理實驗增刊綜合性大學(xué)普通物理實驗教學(xué)討論會征文選集1981。實驗二、雙線扭擺的運(yùn)動規(guī)律研究實驗?zāi)康模?. 當(dāng)桿繞中心軸線做小角擺動時，測定其周期，并推導(dǎo)其關(guān)系式；2. 推導(dǎo)周期公式，并

5、用實驗數(shù)據(jù)擬合出其中參數(shù)，與理論對照。 實驗器材：1、雙線扭擺，由三線擺改裝。在上圓盤A的直徑上對稱的兩點，各系一輕質(zhì)細(xì)線，細(xì)線下端對稱的懸一桿。且保持?jǐn)[線平行，桿可繞中心軸小角度擺動，成為雙線扭擺。扭動時引起上下運(yùn)動動能忽略。2、米尺、秒表、水平儀各一。3、材料相同、直徑相等、不同長度圓桿四根。關(guān)于雙線擺如圖，雙條等長輕質(zhì)細(xì)線（）吊起水平狀的金屬桿（L），線與桿垂直，懸點相距為a。當(dāng)桿繞中心軸線做小角擺動時，測定其周期。推導(dǎo)周期公式，并用實驗數(shù)據(jù)擬合出其中參數(shù)，與理論對照。實驗內(nèi)容：1、改變擺長，測定擺線長L與周期T的函數(shù)關(guān)系（改變四次擺長）2、用四種不同長度的擺桿，測定擺桿長度l與周期T之

6、函數(shù)關(guān)系。3、從理論上導(dǎo)出該扭擺的周期公式。實驗三、弦振動的研究實驗?zāi)康模?、觀察弦振動及駐波的形成2、研究線密度和張力與駐波波長的關(guān)系3、從弦的振動求音叉的頻率4、研究弦線受迫振動的基頻和諧頻5、學(xué)習(xí)對數(shù)作圖法實驗原理：本實驗研究橫波的駐波。若使兩列波振動方向相同，頻率相同，且有一定的周相差。則此二波在沿相反方向傳播時，會發(fā)生相干現(xiàn)象。在波的傳播方向上，周相相反的質(zhì)點振動的頻率等于零，形成波節(jié)；另外一些周相相同的質(zhì)點振動加強(qiáng)，振幅為原來的兩倍，形成波腹。波節(jié)之間質(zhì)點的振幅雖大小不同，但周向相同，看起來波形宛若駐定，似乎沒有向前傳播一樣，這樣形成的波叫駐波（橫波的駐波）?？梢宰C明駐波振幅y的位

7、移方程式為：上式中為各點合成振動的振幅。下圖表示駐波在不同時刻的振動情況。1、為入射波，2、為反射波，3、為合成波波依賴于介質(zhì)傳播，通過介質(zhì)可以導(dǎo)演出清晰的圖像。橫波沿弦線傳播時觀察駐波的常用手段。橫波的傳播速度V與弦線的張力T及弦線的線密度（即單位長度的質(zhì)量）之間的關(guān)系為： （10.1）設(shè)f為弦線振動的頻率，為弦線上傳播橫波的波長，則波速V=f （10.2）于是 （10.3）（10.2）式說明在f一定的情況下V與波長呈線性關(guān)系。（10.3）式表示和T的關(guān)系，如在改變弦線上的張力T，則可得到不同的波速V。由此可見，振源是一回事，振動能否傳播出去，傳播的速度是快是慢則是另一回事。所以，聲波是介質(zhì)

8、對振動做出的反應(yīng)。本實驗使用電動音叉為振源，弦線為介質(zhì)，來研究最簡單的振動傳播而形成波動的速度、波長和張力之間的關(guān)系，測量音叉的固有頻率。電動音叉、弦線、滑輪、米尺、天平、砝碼（或彈簧秤）、交變電源、磁鐵。實驗裝置如圖102所示是產(chǎn)生駐波的實驗裝置。弦線S的一端固定在電動音叉的一個腳上，另一端跨過滑輪P懸一重物G。電源E的一端通過開關(guān)K、電磁鐵B的線圈和調(diào)節(jié)螺絲Q與音叉相接。調(diào)Q使之與音叉接觸，則電流導(dǎo)通，電磁鐵B吸引音叉。音叉經(jīng)吸引后，螺絲Q與音叉脫接，電流中斷。電磁鐵失去吸引音叉的作用，則音叉又回到原來的位置，（類似于電鈴的振動機(jī)構(gòu)）。這樣反復(fù)作用的結(jié)果，就會使音叉按其固有頻率振動起來，振

9、動沿弦線傳播出去。弦線的張力為T。T=Mg=G (10.4)（10.3）式可寫成調(diào)節(jié)張力T或弦線長度，使音叉受迫振動，往返波動相干形成穩(wěn)定駐波，此時弦線的振動最大。實驗內(nèi)容（1）按圖102裝好儀器，取弦線長度L約為110cm，弦線兩端與桌面等高，使弦線與音叉成一直線，在線端懸掛砝碼，其質(zhì)量M=30克（包括砝碼盤和砝碼質(zhì)量）。（2）接上電源，進(jìn)退調(diào)節(jié)斷續(xù)器的螺絲Q，使音叉振動，（若不振動，應(yīng)即刻斷電，否則時間過久會燒斷電磁鐵B中的線圈），使振幅合適，然后擰緊鎖緊螺母。（3）沿弦線方向移動音叉位置以調(diào)節(jié)弦線的長度，使駐波明顯而穩(wěn)定，調(diào)節(jié)要耐心細(xì)致，使圖像長時間不變。（4）移動橡皮座指針，準(zhǔn)確的定下

10、幾個波節(jié)間的距離，用直尺量出二指針間（包含n個波腹）的長度S，反復(fù)測量三次（反復(fù)測量應(yīng)是有意把振動圖像稍微破壞一點點，然后再調(diào)好，再測量，而不是原封不動測三次或改變測量點的位置）。（5）在逐次增加10克或20克砝碼，記錄5種情況的數(shù)據(jù)。如步驟（4）操作，其中一種情況反復(fù)測量6次。（6）分別用米尺和精密天平測弦線的長度L和質(zhì)量m。（7）記錄實驗數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)。砝碼盤的質(zhì)量= 克弦線的線密度克/厘米數(shù)據(jù)處理可參考如下：砝碼及盤質(zhì)量M，波腹數(shù)n，包含n個波腹的兩波節(jié)間的距離S，波長，波速，頻率。根據(jù)反復(fù)測量6次的數(shù)據(jù)算出的頻率f實驗值及誤差是否好些？（或者說是否可靠些？）（8）以為橫坐標(biāo)，V為縱坐標(biāo)

11、作圖，或以為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)作圖，（注意：1。坐標(biāo)紙不能太小，應(yīng)使描點估讀數(shù)值的相對誤差, 2。畫出的直線應(yīng)延長通過坐標(biāo)原點。）由斜率求發(fā)。思考題1、為什么要使懸線呈水平并與音叉指向一直成直線？2、所懸砝碼不能擺動，否則波節(jié)會相應(yīng)移動。為什么？3、分析以上各種方法求f的特點和誤差。實驗四、直流電位差計精確測量電壓實驗?zāi)康模?、 掌握電位差計測量電壓的原理及其應(yīng)用。2、 熟悉電位差計的使用方法及注意事項。實驗器材：UJ-31型低電勢直流電位差計、AC5/2型直流指針式檢流計、YJ24型晶體管穩(wěn)壓電源、飽和標(biāo)準(zhǔn)電池、電阻箱、標(biāo)準(zhǔn)電阻（0.1）、70電阻、單刀單擲開關(guān)、連接導(dǎo)線等組成。用電位差計測量

12、電壓，是將未知電壓與電位差計上的一直電壓相比較。它不象伏特計那樣需要從待測電路中分流，因而不干擾待測電路，測量結(jié)果僅僅以來愈準(zhǔn)確度極高的標(biāo)準(zhǔn)電池、標(biāo)準(zhǔn)電阻和高靈敏度的檢流計。它的準(zhǔn)確度可以達(dá)到0.01%或更高，是精密測量中應(yīng)用最廣泛的儀器。它不但可以精確測定電壓、電動勢、電流和電阻等，還可以用來校準(zhǔn)電表和直流電橋等直讀式儀表，在非電參量（如溫度。壓力、位移和速度等）的電測法中也占有重要地位。本實驗介紹用電位差計測量電壓的原理及應(yīng)用。實驗原理1 電位差計的原理電位差計是采用補(bǔ)償法測量電壓。在圖2.1.3-1所示電路中，移動滑線變阻器上滑動頭A的未知，可以找到一處使檢流計G中電流為零。此時，AB兩

13、點的電壓VAB = Ex，與未知電動勢相互補(bǔ)償。若滑線變阻器上的電壓分布事先標(biāo)定，則可求出Ex，這種測量電動勢的方法稱為補(bǔ)償法?？梢娨_測出Ex，必須要求分壓器（滑線變阻器）上的電壓標(biāo)定穩(wěn)定而且準(zhǔn)確。為此，使用電位差計在電源回路中接入一個可變電阻R作為工作電流調(diào)節(jié)電阻，如圖2.1.3-2。Ea與R串連后向分壓器供電，若Ea 發(fā)生改變，則可調(diào)節(jié)R，使得分壓器兩端電壓不變從而保證分壓器上電壓標(biāo)定不變。為了校準(zhǔn)分壓器上的電壓標(biāo)定，需要一個已知標(biāo)準(zhǔn)電動勢Es,將它接入待測電壓位置，然后將分壓器調(diào)到標(biāo)度等于Es的O處，此時若檢流計中沒有電流，說明電壓Voo與Es相等，分壓器上電壓標(biāo)度值準(zhǔn)確；若檢流計中

14、有電流，說明標(biāo)度改變了，需要調(diào)節(jié)R使檢流計中電流為零。經(jīng)過校準(zhǔn)后，電位差計就可以按標(biāo)度值進(jìn)行測量，這個過程稱為電位差計的標(biāo)準(zhǔn)化。經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化后，就可以使用電位差計測量未知電壓。為了避免由于工作電源Ea不穩(wěn)定造成影響，在每次測量前或在連續(xù)測量過程中，要經(jīng)常接通校準(zhǔn)回路進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作。綜上所屬，電位差計測量電壓有以下優(yōu)點：1) 電位差計是一個電阻分壓裝置，可用來產(chǎn)生準(zhǔn)確、已知、又有一定調(diào)節(jié)范圍的電壓，用它與被測電壓比較，可以得到被測電壓值，使得被測電壓的測量值僅取決于電阻和標(biāo)準(zhǔn)電動勢，因而可以達(dá)到較高的測量準(zhǔn)確度。2) 在“校準(zhǔn)”和“測量”中檢流計兩次都指示為零，表明測量時既不從標(biāo)準(zhǔn)回路內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)電動

15、勢(通常是標(biāo)準(zhǔn)電池)中，也不從測量回路中分出電流。因此不改變被測回路的原有狀態(tài)，同時避免測量回路導(dǎo)線電阻、標(biāo)準(zhǔn)電池內(nèi)阻以及被測回路等效內(nèi)阻等對測量準(zhǔn)確度的影響，這是補(bǔ)償法測量準(zhǔn)確度較高的另一原因。2. 電位差計的應(yīng)用電位差計具有的有點使得它在高精度測量電壓方面得到廣泛的應(yīng)用。1) 測量各種電動勢，特別是微小電動勢。例如溫差電偶的溫差電動勢，各種電解液、電極組成的化學(xué)電池電動勢，霍爾元件的霍爾電動勢等。2) 精確測量電阻。如圖2.1.3-4所示，未知電阻Rx與標(biāo)準(zhǔn)電阻Rs串連，用電位差計分別測得Rs與Rx上的電壓Vs與Vx，則。3) 校準(zhǔn)安培計。圖2.1.3-5中，將待校準(zhǔn)的安培計與一標(biāo)準(zhǔn)電阻串

16、連，檔安培計讀數(shù)為I時，用電位差計測出Rs上電壓Vs,則流經(jīng)Rs上的電流為Is=Vs / Rs。由于電位差計對電路無分流作用，所以Is為流過安培計的電流， 即為安培計的測量誤差。4) 校準(zhǔn)伏特計。如圖2.1.3-6所示，V為待校準(zhǔn)的伏特計，調(diào)節(jié)分壓輸出，同時記錄伏特計與電位差計的讀數(shù)V和Vs，則曲線即為伏特計的校正曲線。直流電位差計面板實驗內(nèi)容1 校準(zhǔn)伏特計取一個150mv量程的伏特計，測量線路按圖2.1.3-6連接，作出伏特計的校準(zhǔn)曲線。2 測定電阻箱X0.1W檔的電阻值。(1) 測量線路見圖2.1.3-4，其中R為70W左右的限流電阻，Rs為0.1W的標(biāo)準(zhǔn)電阻，Rx為待測電阻箱的阻值，為減

17、少電阻箱的接觸電阻，接線時應(yīng)使用“0”和“0.9W”兩接線柱。(2) 將電阻箱X0.1檔旋鈕轉(zhuǎn)動幾次，然后置于0W處，分別對Vs和Vx各測量6次，每次都要重新轉(zhuǎn)動旋鈕，求出其接觸電阻，再將電阻箱置于0.5W處，同樣的方法測量其阻值。(3) 對上面測量結(jié)果，計算Rx的標(biāo)準(zhǔn)誤差。注意事項1、未知電阻和標(biāo)準(zhǔn)電阻連接到電位差計的電壓頭注意正負(fù)極方向。2、實驗中電位差計D旋鈕不能放在“斷”位置。3、電位差計每次測量前必須校驗“標(biāo)準(zhǔn)”。4、調(diào)節(jié)平衡時，嚴(yán)禁將檢流計的“電計”按鈕及電位差計的“粗”、“細(xì)”同時 鎖住，以免燒毀檢流計。5、實驗完畢，必須將檢流計短路（撥至“紅點”）。思考題1 能否用伏特計精確測

18、量電池電動勢，為什么？2 如果實驗中發(fā)現(xiàn)檢流計總往一邊偏，無法調(diào)到平衡，請分析有那些原因。實驗五、動態(tài)法彈性模量測量實驗?zāi)康模?、了解用動態(tài)法測定彈性模量的原理，掌握實驗方法；2、掌握外推法，會根據(jù)不同徑長比進(jìn)行修正，正確處理實驗數(shù)據(jù)；3、掌握判別真假共振的基本方法及實驗誤差的計算；4、了解壓電體、熱電偶的功能、熟悉信號源及示波器和溫控器的使用。5、培養(yǎng)綜合使用知識和實驗儀器的能力。實驗儀器：彈性模量包含揚(yáng)氏模量（E）和切變模量（G）。連同泊松比（）共稱彈性系數(shù)。這三個系數(shù)由方程=2G/E-1所聯(lián)系，故只要測出其中任意二個系數(shù)，第三個系數(shù)即能推出。彈性模量是反映材料抵抗形變的能力、也是進(jìn)行熱應(yīng)

19、力計算，防熱和隔熱層計算，選用構(gòu)件材料的主要依據(jù)。精確測試彈性模量對強(qiáng)度理論和工程技術(shù)都具有重要意義。彈性模量測定方法共有三類：一、靜態(tài)法（拉伸、扭轉(zhuǎn)、彎曲）：該法通常適用于金屬試樣、在大形變及常溫下測定。該法載荷大，加載速度慢并伴有弛豫過程、對脆性材料（石墨、玻璃、陶瓷）不適用、也不能完成高溫狀態(tài)下測定；二是波傳播法（含連續(xù)波及脈沖波法），該法所用設(shè)備雖較復(fù)雜，在室溫下很好用，但因換能器轉(zhuǎn)變溫度低及切變換能器價格昂貴，不易獲得而受限制；三、動態(tài)法（又稱共振法、聲頻法）：包括：彎曲（橫向）共振、縱向共振以及扭轉(zhuǎn)共振法，其中彎曲共振法由于其設(shè)備精確易得，理論同實踐吻合度好，適用各種金屬及非金屬（

20、脆性材料）以及測定溫度能在1803000左右進(jìn)行而為眾多國家采用，美、日、我國均制定了國家標(biāo)準(zhǔn)，美國標(biāo)準(zhǔn)號為：ASTMC623-71，日本標(biāo)準(zhǔn)號為：JISA1127-1976，我國從1979年至今已發(fā)布三個國家標(biāo)準(zhǔn)，分別是GB1586-79、GB2105-80和GB/T 2105-91。本實驗就是采用動態(tài)彎曲共振法測定彈性模量。實驗原理：對一長度直徑d條件下的細(xì)長棒，當(dāng)其作微小橫振動（又叫彎曲振動）時，其振動方程為：（1）式中Y為豎直方向位移，長棒的軸線方向為X，E為試棒的揚(yáng)氏模量、為材料密度、S為棒橫截面、I為其截面的慣性矩、。用分離變量法求方程（1）的解，令（2）代入（1）有 該等式兩邊分

21、別是變量x和t的函數(shù)，這只有都等于一個任意常數(shù)時才有可能、設(shè)為K4，于是有 ； 設(shè)棒中各點均作諧振動，這二個線性常微分方程的通解為： ； 由（2）橫振動方程的通解為：式中 （3） 該式通稱頻率公式推論證明、該式對于任意形狀截面，不同邊界條件下都是成立的，故我們只要用特定的邊界條件下定出常數(shù)K，代入特定截面的慣性矩，就可得到具體條件下的計算公式。如將棒懸掛（或支撐）在節(jié)點（即處于共振狀態(tài)時棒上位移恒等于零的位置），此時，邊界條件為二端橫向作用力及力矩均為零，即：； 及即： ， ， ， ，將通解代入邊界條件得到：可用數(shù)值解法求得本征值K和棒長應(yīng)滿足：0，4.730，7.583，10.966，14.

22、137式中的根對應(yīng)于靜止?fàn)顟B(tài)、故將第二個根作為第一個根記作，一般將K1對應(yīng)的頻率叫基頻，此時棒上波形分布如圖1的左部，而K2=7.853叫一次諧波。對應(yīng)的波形分布如圖1的右部，由圖可見，試棒作基頻振動時有二個節(jié)點、其位置距端面分別為0.224和0.776。而對一次諧波（K2）共有三個節(jié)點、其位置分別在0.132、0.5和0.868。實驗證明:棒上振動分布確實如此。表1、振動級次節(jié)點位置-頻率比 表中L為桿的長度。級次n基頻n= 1一次諧波n=2二次諧波n=3節(jié)點數(shù)節(jié)點位置20.2240.77630.1320.502 0.86840.094 0.3560.644 0.906頻率比 F1f2=2.

23、76f1 f3=5.40f1 0.224 0.5 0.776 當(dāng)d=8mm，=180mm時 f2=2.74 f1（修正值）我們將第一個本征值K1= 4.730/代入頻率公式（3）可得到自由振動時的固有頻率?；l：因?qū)A形棒有： 整理后E（圓）=1.6067(3)同理對b為寬度、h為厚度的矩形棒有： E（矩）= (4)也能推出上述試樣切變模量與共振頻率關(guān)系： G圓桿(5) G矩形 (6)式中：長度、直徑d、寬b、厚h等幾何尺寸均以m為單位，質(zhì)量m以Kg為單位，頻率f以Hz為單位，計算出彈性模量單位。懸掛方式：圖2是常用機(jī)械耦合法中的懸絲耦合方式，無論采用圖中哪一種懸掛方法都能滿足一次懸吊試樣后可

24、相繼測出彎曲共振和扭轉(zhuǎn)共振頻率的需要，對圓桿，管狀試樣采用b方式更好，如只測試樣的楊氏模量，建議使二根懸絲與試樣中軸線處于同一截面內(nèi)。（圖2） 可以推出，對一般金屬材料幾何尺寸為5150毫米或6180毫米 對2.5150毫米的矩形桿注：共振頻率f和固有頻率f0是相關(guān)的二個不同概念，其關(guān)系為：固有=共振 式中Q值遠(yuǎn)大于30,由上式可知以f共振代替f固有所導(dǎo)致的偏差不會大于0.03%， 故我們通常忽略兩者差別。需要指出：（1）上述幾個公式都是對“長桿”即d的情況下導(dǎo)出，當(dāng)此條件不能滿足時，上述公式需修正，即：E彈=E測T1；修正系數(shù)T1與徑長比及材料的泊松比有關(guān)，當(dāng)0.30, d=8m/m =18

25、0m/m時，T11.008。對切變模量，R與形狀有關(guān)，詳見GB2105-91。（2）當(dāng)d時，對圓桿各次諧波頻率的比值為：（f基f1f2=12.7565.4048.933）。當(dāng)d不能滿足時（例如對d=8m/m，=180m/m）上述頻率比應(yīng)作修正。即：fO/f1=12.74以上修正詳見國家標(biāo)準(zhǔn)GB2105-91。實驗裝置：全套實驗裝置及連線如圖3下所示：Y X 6 5 2 1 4 3 3 2 5 3 3 8 4 7 88彩繽紛 接1 接6 A B 圖2 圖3（圖3）裝置各部分?jǐn)⑹鋈缦鹿β屎瘮?shù)信號發(fā)生器，可產(chǎn)生5-550KHz、功率（5W）的信號，有粗調(diào)及二級精密（0.1Hz）微調(diào)，石英穩(wěn)頻，有方波

26、、正弦波及三角波三種波形輸出，本實驗使用正弦波，其輸出強(qiáng)度可用分段或連續(xù)調(diào)節(jié)，輸出頻率數(shù)值由6位LED直接顯示，本信號發(fā)生器還可當(dāng)外測頻率計（5-100KHz）使用。本機(jī)裝有過載保護(hù)，一旦超載，儀器自動切斷輸出，這應(yīng)迅速切斷儀器電源并排除故障，約10余秒后重新啟動，儀器又能正常工作。6-I和6-分別為激發(fā)一接收放大器（其放大倍率分別為10-100倍）專門訂購，只在感到自備信號源功率不足或感到接收信號微弱時才使用，一般情況下采用我廠的信號源及換能器時無需使用放大器。2和5為激發(fā)和接收換能器，2將電信號變?yōu)闄C(jī)械振動信號輸入試樣，5為接收換能器用 以檢測試樣振動情況。我廠二種換能器均采用壓電換能器。

27、4是試樣（圓柱、圓管、矩形均可），對管狀或矩形試樣計算公式詳見GB/T2105-91。但直徑必須一致、質(zhì)量分布必須均勻、試樣內(nèi)部不能有夾渣、氣孔及偏析，否則會現(xiàn)多個共振頻率。通常采用6-8mm，160-180(200)mm圓柱試樣。7為示波器，其靈敏度最好為5mV/div以上，但10mV/div的亦勉為可用。8為加熱爐，溫度可達(dá)1000；推薦在800以下工作可延長加熱爐的使用壽命。9是4位數(shù)顯比例式溫度控制器。當(dāng)溫控器調(diào)節(jié)旋扭由1-6檔時、其輸出電壓可在90V-220V之間連續(xù)調(diào)節(jié)。建議低溫時采用低檔（1-3）、高溫時采用高檔（4-6）檔調(diào)節(jié)。注意只有當(dāng)試樣內(nèi)外溫度一致時、測定的數(shù)據(jù)才是該溫度

28、時的真實數(shù)據(jù)，測定前先確定“設(shè)定”溫度，然后撥至“測量”檔，這時顯示出實際爐溫。注意，當(dāng)屏上出現(xiàn)1500-1800大數(shù)時，說明熱電偶熱點已開焊需重新焊好或換用熱電偶。對精確測定，熱電偶的冷點應(yīng)放入0 冰-水混合液中。10是熱電偶，本設(shè)備采用K型（鎳鉻-鎳硅）熱電偶，理論上測定溫度可達(dá)1200，實際上1000才能長期使用，精確測定時熱電偶應(yīng)作校準(zhǔn)。圖3-B為支撐式支架 激發(fā)和接收換能器2-5均可沿橫桿AB水平調(diào)動位置。試樣放上，只要二個支持點不正好都在節(jié)點，試樣無需捆綁就能完成測定。實驗發(fā)現(xiàn)采用支撐式支架，還能較為方便的測定出一次諧波共振頻率。四、實驗步驟：1、將各設(shè)備按圖3聯(lián)接好（注意各設(shè)備要

29、接共地線），啟動信號發(fā)生器，頻率置于2.5K檔、連續(xù)調(diào)節(jié)輸出頻率、此時激發(fā)換能器應(yīng)發(fā)出相應(yīng)聲響。輕敲桌面，示波器Y軸信號大小立即變動并與敲擊強(qiáng)度有關(guān)，這說明整套裝置已處于工作狀態(tài)。2、先將二端有刻度的試樣放在支撐支架上（注意不要置于二個節(jié)點上），由低到高調(diào)節(jié)輸出頻率，直至在某一頻率使顯示屏上的利薩如圖形出現(xiàn)最大值并在Y軸左右擺動，記下這個頻率，然后用聽診器（不要碰試樣）或細(xì)金屬物（例如尖咀鑷子）沿軸向移動，看聲強(qiáng)及振動強(qiáng)度是否按圖1發(fā)生變化?？梢园l(fā)現(xiàn)：當(dāng)金屬物觸及二個節(jié)點時、示波器波形變化不大，而觸及腹點時，示波器示值很快減少。3、若示波器顯示信號太大或太小時可適當(dāng)調(diào)節(jié)信號源的輸出或示波器的放

30、大倍率使波形大小合適，繼續(xù)升高頻率大約在2.74倍處看是否能測出一次諧波共振頻率。4、變動支撐點，作-位置曲線，用外推法推出節(jié)點的共振頻率。5、換用其它三種試樣、驗證直徑-長度和共振頻率的關(guān)系是否符合（3）-（6）式。6、將耐熱試樣用高溫懸絲捆好，室溫500以下采用0.1左右銅絲,5001000采用Ni-Gr掛在懸掛支架上測出基頻。建議采用在接近二端激發(fā)-接收方式以取得最好效果。測出基頻并確認(rèn)無誤后再將試樣放入爐內(nèi)，將試樣二端調(diào)整在爐腔中心，再用保溫棉堵?。ǔ龖医z附近留二個小孔外）所有部位（包括二端），一定要保證二根懸絲和試棒不與任何物體相碰，否則將影響實驗進(jìn)行，有關(guān)溫控器及加熱爐具體操作、詳

31、見說明書。7、測-T曲線：畫出E-T曲線，自室溫開始每50-100測一次共振頻率，最好采用端點懸掛接收方式以保證較好的激發(fā)一接收效果，每一個測點保溫時間約10分鐘以使試樣內(nèi)外均溫，對非嚴(yán)格測定、保溫時間可減少，對精確測定尚需考慮試樣膨脹的影響。 式中為膨脹系數(shù)、為溫差。注意事項：1、因換能器為厚度約為0.1-0.3mm的壓電晶體、用膠粘接在0.1mm左右的黃銅片上構(gòu)成，故極其脆弱。測定時一定要輕拿輕放，不能用力，也不能敲打。焊接只能用15W左右烙鐵迅速焊接（不要超過3秒）否則極易損壞。2、二根懸絲必須捆緊，不能松動，且在通過試樣軸線的同一截面，測定時應(yīng)使試樣不擺動。3、信號源-換能器-（放大器

32、）-示波器均應(yīng)共“地”。4、加熱爐當(dāng)爐溫升到500以上時，爐殼溫度較高應(yīng)注意避免燙傷。5、懸掛或支撐點如在節(jié)點時極難進(jìn)行測定，全放在端點，測定雖很方便但易引入系統(tǒng)誤差，作-T曲線時推薦采用二端懸掛方式以取得較好效果。6、實驗時發(fā)現(xiàn)用懸掛方式很難測出一次諧波頻率，用支撐法測卻很易測定，同時發(fā)現(xiàn)懸掛和支撐的位置和基頻關(guān)系密切，但用支撐法測出的一次諧波頻率和支撐位置聯(lián)系不大，你能分析出其中原因嗎？7、用本裝置可測切變模量和聲頻內(nèi)耗詳見參考資料4。共振頻率的判斷：測定中，激發(fā)-接收換能器、懸絲、支架等部件都有自己共振頻率、都可能以其本身的基頻或高次諧波頻率發(fā)生共振。因此，正確的判斷示波器上顯示出的共振

33、信號是否為試樣真正共振信號成為關(guān)鍵，可用下述判據(jù)作判斷。1、測試前根據(jù)試樣的材質(zhì)、尺寸、質(zhì)量通過（3）或（4）式估算出共振頻率的數(shù)值，然后放在支撐支架上，在上述頻率附近進(jìn)行尋找、再上懸掛支架入爐升溫。2、換能器或懸絲發(fā)生共振時可通過對上述部件施加負(fù)荷（例如用力夾緊），可使此共振信號變化或消失。3、發(fā)生共振時，迅速切斷信號源，除試樣共振會逐漸衰減外，其余假共振會很快消失。4、試樣發(fā)生共振需要一孕育過程，切斷信號源后信號亦會逐漸衰減，它的共振峰寬度較窄，信號亦較強(qiáng)。試樣共振時，可用一細(xì)金屬絲沿縱向輕碰試樣，這時會按表1的規(guī)律可發(fā)現(xiàn)波腹、波節(jié)。對扁平試樣用細(xì)硅膠粉撤在試樣上可在波節(jié)處發(fā)生明顯聚集。也

34、可用聽診器沿試樣縱向移動，能明顯聽出波腹處聲大，波節(jié)處聲小并符合圖1的規(guī)律。對一些細(xì)長桿狀（或片狀）試樣，有時能直接看到波腹和波節(jié)。5、用打火機(jī)（火柴）燒懸絲或試樣處，屬于懸絲共振能很快消失，屬于試樣的共振頻率會發(fā)生減少。6、用頻率比法進(jìn)行判別。對長為160-180mm,直徑6-8mm的金屬圓桿試樣7、如試樣材質(zhì)不均勻或呈橢圓形，就會有多個共振頻率出現(xiàn)，只能通過更換合格試樣解決。8、盡可能采用較小的信號激發(fā)，這時發(fā)生虛假信號少且弱，采用端點激發(fā)一接收方式可極大的提高實驗效果。9、接收信號在共振點附近相位會發(fā)生突變，示波器上橢圓主軸會在Y軸左右偏移，高溫時因試樣機(jī)械品質(zhì)因素下降，因試樣在爐內(nèi)采用

35、其他判別方法均困難，此成為主要判據(jù)。10、當(dāng)輸入某個頻率在顯示屏發(fā)現(xiàn)共振時，即使托起試樣，示波器顯示的波形仍然很少變化，說明這個共振頻率不屬于試樣。11、懸絲共振時可明顯看見懸絲上形成駐波。七、據(jù)處理與分析：表一試樣銅1銅2鋼1鋼2截面直徑長度質(zhì)量基頻共振頻率表二 測曲線 試樣 材質(zhì)溫度T實驗100200300400500600700800基頻共振 頻率接收情況根據(jù)所得值代入公式（3-4）計算出試樣揚(yáng)氏模量再利用誤差傳遞公式計算：（5）寫出結(jié)果表達(dá)式：表三 銅試樣d= 支撐法支撐點距端點位置510152025303540節(jié)點基頻共振頻率一次諧波共振頻率接收情況懸掛法懸掛點距端點位置510152

36、025303540節(jié)點基頻共振頻率接收情況思考題：1、你在實驗中是否發(fā)現(xiàn)假共振峰。是何原因，如何消除？是否有新的判據(jù)？2、懸掛時捆綁的松緊，懸絲的長短、粗細(xì)、材質(zhì)、鋼性都對實驗結(jié)果有影響，是何原因，可否消除？3、 如何用外推法算出試棒節(jié)點真正的共振頻率？4、 試樣的固有頻率和共振頻率有何不同，有何關(guān)系？可否不測量質(zhì)量而引入材料密度，這時公式（3）應(yīng)作何變動？ 實驗七、線膨脹系數(shù)的測量實驗?zāi)康模?、掌握光杠桿測量微小長度變化的原理和調(diào)整要求；2、練習(xí)用作圖法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；3、測量金屬桿的線膨脹系數(shù)。實驗器材：線膨脹系數(shù)測定裝置（包括光杠桿、帶有標(biāo)尺固定在支架上的望遠(yuǎn)鏡、待測金屬桿及支架、測試計等

37、），蒸氣發(fā)生器。實驗原理：固體受熱后引起長度的增長稱為“線性膨脹”，它是任何物體都具有的特性。這種特性在工程設(shè)計、儀器設(shè)計以及材料的焊接和加工等方面都必須考慮，因而必須對線性膨脹進(jìn)行研究。在研究中發(fā)現(xiàn)，不同的材料在相同的條件下增長的長度不盡相同，反映這一特點的是另一物理量線膨脹系數(shù)。本實驗將用光杠桿放大測量法來測量金屬桿的線膨脹系數(shù)。設(shè)溫度為t0時，物體的長度為L0，那么物體在t時長度Lt與線膨脹系數(shù)的關(guān)系是：Lt = L01+(t + t0) （1）即 （2），式中，L表示溫度從t0升到t時物體的伸長量，t表示溫度的增加量。L0和t分別可以用米尺和溫度計直接測出，L是一微小變化量，不能直接用

38、米尺進(jìn)行測量，本實驗采用光杠桿放大進(jìn)行測量。參照式（2）可得 （3）式中，D為光杠桿鏡面到望遠(yuǎn)鏡標(biāo)尺的距離；b為光杠桿的臂長；n0和nt分別是溫度為t0和t時望遠(yuǎn)鏡中標(biāo)尺的讀數(shù)，令n=nt-n0，把式（3）代入式（2）后有 （4）只要直接測出b、D、t0、t和n，線性膨脹系數(shù)就可利用式（4）求出。預(yù)習(xí)提要：（1）復(fù)習(xí)實驗2中的光杠桿放大原理，弄清微小量放大的推導(dǎo)。（2）如何測定金屬桿的線膨脹系數(shù)？用光杠桿測量時，改變哪些量可以增加光杠桿的放大倍數(shù)?實驗內(nèi)容 （1）測量金屬桿未加熱前的長度L0，并記下此時的溫度t0。 （2）用熱膨脹系數(shù)裝置測加熱前標(biāo)尺的讀數(shù)n0，加熱后的標(biāo)尺讀數(shù)nt及溫度t。

39、（3）測光杠桿鏡面到標(biāo)尺的距離D和光杠桿的臂長b。 （4）換另一金屬桿重復(fù)上述內(nèi)容。數(shù)據(jù)處理 （1）自擬數(shù)據(jù)記錄表格填入測量數(shù)據(jù)。 （2）計算出金屬桿膨脹系數(shù) 的測量值。 （3）算出 的不確定度并寫出結(jié)果表達(dá)式。注意事項 （1）溫度計插入金屬桿中時要緩慢進(jìn)行，以免碰撞損壞溫度計的水銀泡。 （2）實驗時要特別小心，注意防止光杠桿跌落摔壞。 （3）在實驗過程中，儀器不宜再進(jìn)行調(diào)整和移動，否則會改變測量條件而降低實驗精度，甚至測得的數(shù)據(jù)為壞值！思考題 （1）試分析實驗中哪一個是影響結(jié)果準(zhǔn)確度的主要因素。 （2）在調(diào)節(jié)光杠桿光路時希望n0和nt是在望遠(yuǎn)鏡附近的標(biāo)尺讀數(shù)，為什么?偏離太遠(yuǎn)有影響嗎?（3）

40、如果實驗中加熱時間過長，使儀器支架受熱膨脹，對實驗結(jié)果將產(chǎn)生怎樣的影響?【附錄】用光杠桿測金屬的膨脹系數(shù)裝置圖l是用光杠桿測金屬膨脹系數(shù)裝置的示意圖，整個裝置由兩個主要部分組成：一部分是加熱系統(tǒng)，一部分是光杠桿放大測量系統(tǒng)。加熱系統(tǒng)中，有一支架C，支架上裝有一用來通蒸氣的玻璃（或金屬）管D，在D的中心可放置待測金屬桿AB（它可從管中取出來進(jìn)行未加熱前長度L0的測量），在靠近管的兩端分別有進(jìn)、出氣管H1、H2和溫度計T（可以插入蒸氣管中測量金屬桿的溫度）。圖1測金屬的膨脹系數(shù)裝置放大測量系統(tǒng)中有光杠桿M（使用時，前面兩足放在支架平臺上，后足放在金屬桿柱面上）和帶有標(biāo)尺 S 的望遠(yuǎn)鏡尺，它們用一支

41、架支撐和固定。實驗七、穩(wěn)恒電流場模擬靜電場實驗?zāi)康模毫私饽M法測量靜電場的原理和條件，模擬無限長帶電直圓柱體的靜電場和兩根無限長平行帶電直導(dǎo)線的靜電場。實驗儀器:導(dǎo)電紙及安裝板、直流電源（015V）、數(shù)字電壓表。實驗原理帶電體在空間中產(chǎn)生靜電場，了解帶電體周圍靜電場的分布有助于研究電場中的各種物理現(xiàn)象和控制帶電粒子的運(yùn)動，在科學(xué)研究和工程中都有重要的作用。但是直接測量靜電場的分布往往很困難，原因是普通測量用的儀表是磁電式電表，它需要有一定的電流來推動，而靜電場不能提供這種電流，另外儀表本身需要用到導(dǎo)體或電介質(zhì)，它們的引入會不可避免地使原有的靜電場發(fā)生改變，因此人們采用模擬法測量靜電場的分布。本

42、實驗的目的是了解模擬法測量靜電場的原理和條件，模擬無限長帶電直圓柱體的靜電場和兩根無限長平行帶電直導(dǎo)線的靜電場。1.用電流場模擬靜電場模擬的基本條件是兩種不同的過程或現(xiàn)象在形式上或數(shù)學(xué)表達(dá)形式上有相似之處。靜電場和電流場本來是兩種不同的場，但是這兩種不同的場所遵守的規(guī)律在形式上相似，有相同的數(shù)學(xué)形式，因此可以用電流場模擬靜電場，由普通物理電學(xué)課程可知靜電場和穩(wěn)恒電流場都遵守環(huán)路定理，即 （1） （2）而電場強(qiáng)度和電位V的梯度相關(guān)，即 （3）由于標(biāo)量在計算和測量上比矢量簡單得多，因此人們常用電位分布來描述電場。靜電場和穩(wěn)恒電流場通過它們的電位建立了對應(yīng)關(guān)系。如果一個穩(wěn)恒電流場的電位分布等于一個靜

43、電場的電位分布，則這個靜電場就可以被那個穩(wěn)恒電流場所模擬。在進(jìn)行測量時必須注意：（1）靜電場中的介質(zhì)相應(yīng)于電流場中的導(dǎo)電物質(zhì)。如果模擬空氣（真空）中的靜電場，則電流場中的導(dǎo)電物質(zhì)必須均勻分布。（2）靜電場中帶電導(dǎo)體的表面是等位面，電流場中電極的表面也應(yīng)是等位面，這就要求電流場電極（一般用金屬）的電導(dǎo)率遠(yuǎn)大于導(dǎo)電物質(zhì)的電導(dǎo)率。2.模擬無限長帶電直圓柱體的靜電場一般靜電場是三維的，所以模擬的電流場也應(yīng)是三維的，有些靜電場盡管是三維的，卻可以用二維參數(shù)來描述，比如無限均勻帶電圓柱體產(chǎn)生的靜電場，它的電場線總是在垂直于圓柱的平面內(nèi)，電場中兩點的電位差只與該平面內(nèi)的徑向參數(shù)r有關(guān)（如圖6.3.1-1所示

44、），所以模擬的電流場的電流線也應(yīng)在這個平面內(nèi)，導(dǎo)電物質(zhì)只需充滿這個平面就行了，也就是說，用一張導(dǎo)電紙就可以模擬無限長帶電圓柱體的靜電場了。由圖1，無限長帶電直圓柱體的靜電場中距圓柱軸心為r和的兩點間的電位差為 （4）圖1無限長帶電直圓柱體的電場中兩點間的電位差根據(jù)高斯定理同，無限長圓柱體的場強(qiáng)為 （5）所以 （6）其中圓柱體上單位長度上的電荷量，為介質(zhì)的電容率，當(dāng)時，則 （7）如果取將式（7）代入式（6），得到為 （8）圖2是用電流場模擬無限長帶電圓柱體靜電場裝置的示意圖，取一張電阻率為的導(dǎo)電紙，在紙上放一個半徑為的金屬圓柱A和一個內(nèi)半徑為的金屬圓環(huán)B，并使二者的軸線重合，在A與B之間接上直流

45、電源就會在A、B之間開成穩(wěn)恒電流場。測量電壓用數(shù)字電壓表。電流場中的電位分布與公式（8）相同，只要導(dǎo)電紙的電阻率是均勻的那么圖6.3.1-2實驗裝置中形成的穩(wěn)恒電流場就恰好模擬了無限長帶電圓柱體的靜電場。3.模擬兩根無限長帶電直導(dǎo)線的靜電場兩根無限長帶電導(dǎo)線相距，其半徑分別為和，在它們形成的靜電場中，在上，距為r的一點上的場強(qiáng)為 （9）式中是沿方向的單位矢量。 （10）當(dāng)時，可得 （11） 如果，則可得到 12）圖3是用電流場模擬兩根無限長平行直導(dǎo)線所產(chǎn)生的靜電場的裝置示意圖，在導(dǎo)電紙上相距一定距離放置兩個半徑各為和的金屬圓柱體，接上電源，則在兩個圓柱間形成一個穩(wěn)恒電流場。實驗中取10.00c

46、m , =0.50cm , =10.0V,則K1.698,即得 （13）圖2、無限長帶電直圓柱體的靜電場模擬 圖3、無限長平行帶電直導(dǎo)線靜電場模擬實驗內(nèi)容1、模擬無限長帶電直圓柱體的靜電場（1）將導(dǎo)電紙平鋪在安裝板的硬橡膠板上，再壓上金屬圓柱A和金屬圓環(huán)B，用螺絲固定至恰當(dāng)為止，即要保證接觸良好，又要保持導(dǎo)電紙的平整。（2）按圖2連好電路。（3）用探針測出1.00V, 3.00V, 5.00V, 7.00V, 9.00V的點，找準(zhǔn)后用探針的針尖穿透導(dǎo)電紙記錄下位置，為了畫出等位線，要另找一些點。（4）畫出等位線，測出各電位的平均半徑r，與理論公式計算值比較，計算誤差。設(shè)0.98cm,=7.50

47、cm。2、模擬兩根無限長帶電直導(dǎo)線的靜電場（1）安裝好導(dǎo)電紙，按圖6.3.1-3連線。（2）用探針測出并畫出等位線（19V,每隔1V畫一根）。（3）連接，測出各等位線與直線相交點到點的距離r，與理論計算值比較并計算誤差。思考題1.實驗中如用一般的電壓表代替數(shù)字電壓表，測量會出現(xiàn)什么問題，為什么？2.用圖6.3.1-3實驗裝置做出的實驗結(jié)果，在導(dǎo)電紙四周邊緣，等位線有何現(xiàn)象？試說明其原因。實驗八、萬用表的設(shè)計和組裝實驗?zāi)康模?、了解萬用表的基本結(jié)構(gòu)。2、掌握用萬用表測電壓、電流及電阻的基本原理與方法。3、掌握萬用表的制作與校準(zhǔn)方法。實驗儀器：微安表、萬用表套件、電阻箱、穩(wěn)壓電源、滑線變阻器、開關(guān)

48、、導(dǎo)線等實驗說明：把電壓表、電流表、歐姆表組裝在一起，共用一個表頭，就組成一個萬用表。用標(biāo)準(zhǔn)電壓表、標(biāo)準(zhǔn)電流表、標(biāo)準(zhǔn)電阻對各測量檔進(jìn)行調(diào)整校準(zhǔn)，就組成一個實用性的萬用表。實驗要求：1、了解萬用表的基本結(jié)構(gòu)與工作原理。2、根據(jù)萬用表套件設(shè)計要求，焊接組裝一個萬用表。3、校準(zhǔn)并調(diào)整有關(guān)元器件，使組裝出的萬用表達(dá)到設(shè)計要求。思考題：1、如何測量表頭的內(nèi)阻?2、若要將 Ig=100A、Rg=2000的表頭改裝成歐姆表，求可調(diào)電阻r的變化范圍。設(shè)電池的端電壓變化范圍是1.3-1.7V。3、在校準(zhǔn)電壓表與電流表時，如發(fā)現(xiàn)改裝表讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)表偏高，應(yīng)如何調(diào)節(jié)分流電阻RS和分壓電阻RV。參考文獻(xiàn)：1、王云才、李

49、秀燕 大學(xué)物理實驗教程 科學(xué)出版社 2003：100-1042、鐘讀敏 大學(xué)物理實驗 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社 1992：171-175實驗九、邁氏干涉儀測量鈉黃光波長實驗?zāi)康模?、掌握邁氏干涉儀的調(diào)整方法2、利用邁氏干涉儀測量鈉燈的波長實驗儀器：鈉燈及電源、升降臺、氦氖激光器、短焦距透鏡、邁氏干涉儀實驗原理： 邁氏干涉儀是雙光束分振幅干涉裝置。在邁氏干涉儀中入射光束被分成兩束振幅相等的光，干涉條紋公式為： （1）其中，而。為邁氏干涉儀的動鏡M1和靜止鏡M2的像M2之間的空氣間隔。所以當(dāng)干涉儀調(diào)整好，且空氣間隔較大時，一般形成等傾條紋，即一系列同心圓環(huán)。當(dāng)空氣間隔由于動鏡M1移動而變化時，同心圓

50、環(huán)條紋發(fā)生吞吐現(xiàn)象。其中空氣間隔變化與條紋吞吐數(shù)的關(guān)系為： （2）由于鈉光燈是擴(kuò)展面光源，所以形成的條紋為定域條紋。所以不能用毛玻璃屏去接受條紋，而要利用透鏡，在透鏡的焦平面上觀察。本實驗中直接利用實驗者自己的眼睛這個透鏡。 鈉光燈中最亮的兩條譜線為589.0nm和589.6nm，這兩條準(zhǔn)單色譜線各自產(chǎn)生的干涉條紋會產(chǎn)生非相干疊加，就會形成所謂“拍”的現(xiàn)象。即當(dāng)空氣間隔變化時條紋會從清晰變成模糊然后再變得清晰。（自己獨立思考此問題，并在實驗中作初步觀察）實驗內(nèi)容：1、 用氦氖激光器和短焦距透鏡調(diào)整邁氏干涉儀2、換上鈉光源，調(diào)出同心圓環(huán)條紋形條紋，且圓環(huán)中心位于視場中心。3、順時針或逆時針轉(zhuǎn)動小鼓輪使條紋吞（或吐），記下動鏡M1的初始位置，然后每吞（或吐）20條記下、。用最小二乘法處理數(shù)據(jù)計算出鈉黃光的波長，并給出測量的不確定度。4、觀察鈉光雙線形成的條紋“拍”的現(xiàn)象，并由此計算出鈉光雙線的波長差。注意事項：1、不要用手去觸摸光學(xué)元件的鏡面，也不要對著光學(xué)元件講話，以免吐沫污染其表面。2、絕不要動M2鏡下面的大固定螺釘。3、M1鏡和M2鏡背面的三個螺釘要同時上緊或旋松，不要使它們的松緊度相差過大。4、操作大鼓輪要兩個手，轉(zhuǎn)動大、小鼓輪時用力要均勻和和緩，以保