实验一  霍尔效应及其应用

【预习思考题】
1．列出计算霍尔系数 、载流子浓度n、电导率σ及迁移率μ的计算公式，并注明单位。
霍尔系数 ，载流子浓度 ，电导率 ，迁移率 。
2．如已知霍尔样品的工作电流 及磁感应强度B的方向，如何判断样品的导电类型？
以根据右手螺旋定则，从工作电流 旋到磁感应强度B确定的方向为正向，若测得的霍尔电压 为正，则样品为P型，反之则为N型。
3．本实验为什么要用3个换向开关？
为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的影响，需要在测量时改变工作电流 及磁感应强度B的方向，因此就需要2个换向开关；除了测量霍尔电压 ，还要测量A、C间的电位差 ，这是两个不同的测量位置，又需要1个换向开关。总之，一共需要3个换向开关。
【分析讨论题】
1．若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，按式（5.2-5） 测出的霍尔系数 比实际值大还是小？要准确测定 值应怎样进行？
若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，则测出的霍尔系数 比实际值偏小。要想准确测定，就需要保证磁感应强度B和霍尔器件平面完全正交，或者设法测量出磁感应强度B和霍尔器件平面的夹角。
2．若已知霍尔器件的性能参数，采用霍尔效应法测量一个未知磁场时，测量误差有哪些来源？
误差来源有：测量工作电流 的电流表的测量误差，测量霍尔器件厚度d的长度测量仪器的测量误差，测量霍尔电压 的电压表的测量误差，磁场方向与霍尔器件平面的夹角影响等。
实验二 声速的测量

【预习思考题】
1. 如何调节和判断测量系统是否处于共振状态？为什么要在系统处于共振的条件下进行声速测定？
答：缓慢调节声速测试仪信号源面板上的“信号频率”旋钮，使交流毫伏表指针指示达到最大（或晶体管电压表的示值达到最大），此时系统处于共振状态，显示共振发生的信号指示灯亮，信号源面板上频率显示窗口显示共振频率。在进行声速测定时需要测定驻波波节的位置，当发射换能器S1处于共振状态时，发射的超声波能量最大。若在这样一个最佳状态移动S1至每一个波节处，媒质压缩形变最大，则产生的声压最大，接收换能器S2接收到的声压为最大，转变成电信号，晶体管电压表会显示出最大值。由数显表头读出每一个电压最大值时的位置，即对应的波节位置。因此在系统处于共振的条件下进行声速测定，可以容易和准确地测定波节的位置，提高测量的准确度。 
2. 压电陶瓷超声换能器是怎样实现机械信号和电信号之间的相互转换的？
答：压电陶瓷超声换能器的重要组成部分是压电陶瓷环。压电陶瓷环由多晶结构的压电材料制成。这种材料在受到机械应力，发生机械形变时，会发生极化，同时在极化方向产生电场，这种特性称为压电效应。反之，如果在压电材料上加交变电场，材料会发生机械形变，这被称为逆压电效应。声速测量仪中换能器S1作为声波的发射器是利用了压电材料的逆压电效应，压电陶瓷环片在交变电压作用下，发生纵向机械振动，在空气中激发超声波，把电信号转变成了声信号。换能器S2作为声波的接收器是利用了压电材料的压电效应，空气的振动使压电陶瓷环片发生机械形变，从而产生电场，把声信号转变成了电信号。
【分析讨论题】
1. 为什么接收器位于波节处，晶体管电压表显示的电压值是最大值？
答：两超声换能器间的合成波可近似看成是驻波。其驻波方程为                              
                            
        
A（x）为合成后各点的振幅。当声波在媒质中传播时，媒质中的压强也随着时间和位置发生变化，所以也常用声压P描述驻波。声波为疏密波，有声波传播的媒质在压缩或膨胀时，来不及和外界交换热量，可近似看作是绝热过程。气体做绝热膨胀，则压强减小；做绝热压缩，则压强增大。媒质体元的位移最大处为波腹，此处可看作既未压缩也未膨胀，则声压为零，媒质体元位移为零处为波节，此处压缩形变最大，则声压最大。由此可知，声波在媒质中传播形成驻波时，声压和位移的相位差为 。令P（x）为驻波的声压振幅，驻波的声压表达式为
                          
波节处声压最大，转换成电信号电压最大。所以接收器位于波节处，晶体管电压表显示的电压值是最大值。
2. 用逐差法处理数据的优点是什么？
答：逐差法是物理实验中处理数据的一种常用方法，是对等间隔变化的被测物理量的数据，进行逐项或隔项相减，来获得实验结果的数据处理方法。逐差法进行数据处理有很多优点，可以验证函数的表达形式，也可以充分利用所测数据，具有对数据取平均的效果，起到减小随机误差的作用。本实验用隔项逐差法处理数据，减小了测量的随机误差。
实验三  衍射光栅

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用单摆测量重力加速度实验

一．实验目的

1.      学习进行简单设计性实验的基本方法。

2.      根据已知条件和测量精度的要求，学会应用误差均分原则选用适当的仪器和测量方法。

3.      学习累积放大法的原理和应用，分析基本误差的来源及进行修正的方法。

二．实验仪器

单摆仪，摆幅测量标尺，钢球，游标卡尺，米尺，电子秒表等。

三．实验原理

单摆的结构参考图1单摆仪,一级近似的周期公式为由此通过测量周期T,摆长L，即可求得重力加速度.

摆长L的测定：使用米尺测量摆线与摆球直径之和，再使用游标卡尺测量摆球直径，用该和减去一个小球的半径即可求得摆长（摆线上端到小球中心的距离）L。

周期T的测定：通过计时秒表计下通过一定周期数所用时，从而可以算出周期T。

再由公式得到

四．实验内容与步骤

实验步骤

1.选定摆线和小球直径之和：

在主窗口中，以鼠标左键点击放在桌面上的米尺，打开使用米尺测量摆线与摆球直径子窗口（注意：当摆球摆动时，不可使用米尺）。

i.   调节摆线长度: 移动鼠标到左边的窗口中调节旋钮上方，点击鼠标左键或右键以减少或增加摆线长度。减少或增加的幅度可由步长控制。

ii.  移动直尺: 移动鼠标到右边的小窗口中直尺上方，点击鼠标左键抓取直尺可上下移动直尺。

        通过移动选定合适的摆线和小球直径之和，记下数据。

2.测量小球直径

i.   （使用游标卡尺）在主窗口中，以鼠标左键点击放在桌面上的游标卡尺，打开使用游标卡尺测量摆球直径子窗口。游标卡尺的操作信息可通过位于窗口下方的提示框获得。提示框内的内容显示的是根据鼠标放在游标卡尺的不同部件时如何对这些部件操作的信息。

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摘要

本实验是通过对于迈克尔逊干涉仪的调整垂直来观察与测量点光源非定域干涉条纹，将数据以逐差法处理，并计算波长及其不确定度，并据此给出对于测量的结果表述。并根据实验数据所算出不确定度及误差来分析造成实验误差的原因。并以此来探究减小误差的几种方法，并研究其作用原理并对实验本身研究其改进方法。

关键词：迈克尔逊干涉、光路、光程差、干涉条纹。

一、 实验目的

（1）熟悉迈克尔逊干涉仪的结构，掌握其调整方法；

（2）通过实验观察，认识点光源非定域干涉条纹的形成和特点；

（3）利用干涉条纹变化的特点测定光源的波长。

二、 实验原理

（1）迈克尔逊干涉仪的光路

迈克尔逊干涉仪的光路图如错误！未找到引用源。所示，从光源S发出的一束光射在分束板G1上，将光束分为两部分：一部分从G1的半反射膜处反射，射向平面镜M2；另一部分从G1透射，射向平面镜M1。因G1和全反射平面镜M1、M2均成45°角，所以两束光均垂直射到M1、M2上。从M2反射回来的光，透过半反射膜；从M1反射回来的光，为半反射膜反射。二者汇集成一束光，在E处即可观察到干涉条纹。光路中另一平行平板G2与G1平行，其材料及厚度与G1完全相同，以补偿两束光的光程差，称为补偿板。

反射镜M1是固定的，M2可以在精密导轨上前后移动，以改变两束光之间的光程差。M1、M2的背面各有3个螺钉用来调节平面镜的方位。M1的下方还附有2个方向相互垂直的拉簧，松紧它们，能使M1支架产生微小变形，以便精确地调节M1。

在错误！未找到引用源。中，M1’是M1被G1半反射膜反射所形成的的虚像。对观察者而言，两相干光束等价于从M11和M2反射而来，迈克尔逊干涉仪所产生的干涉花纹就如同M1’和M2之间的空气膜所产生的干涉花纹一样。若M1和M2平行，则可视作折射率相同、厚度相同的薄膜；若M1’和M2相交，则可视作折射率相同、夹角恒定的楔形薄膜。

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物理仿真实验报告

                 —测量刚体的转动惯量

装备02班

molZn

一、实验简介

在研究摆的重心升降问题时，惠更斯发现了物体系的重心与后来欧勒称之为转动惯量的量。转动惯量是表征刚体转动惯性大小的物理量，它与刚体的质量、质量相对于转轴的分布有关。

本实验将学习测量刚体转动惯量的基本方法，目的如下：

1．用实验方法验证刚体转动定律，并求其转动惯量；

2．观察刚体的转动惯量与质量分布的关系

3．学习作图的曲线改直法，并由作图法处理实验数据。

二、实验原理

   1．刚体的转动定律

具有确定转轴的刚体，在外力矩的作用下，将获得角加速度β，其值与外力矩成正比，与刚体的转动惯量成反比，即有刚体的转动定律：

M = Iβ   (1)

利用转动定律，通过实验的方法，可求得难以用计算方法得到的转动惯量。

2．应用转动定律求转动惯量

待测刚体由塔轮，伸杆及杆上的配重物组成。刚体将在砝码的拖动下绕竖直轴转动。

设细线不可伸长，砝码受到重力和细线的张力作用，从静止开始以加速度a下落，其运动方程为mg – t=ma，在t时间内下落的高度为h=at²/2。刚体受到张力的力矩为T_r和轴摩擦力力矩M_f。由转动定律可得到刚体的转动运动方程：T_r - M_f = Iβ。绳与塔轮间无相对滑动时有a = rβ，上述四个方程得到：

m(g - a)r - M_f = 2hI/rt²             (2)

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                                                            实验日期：

中国石油大学   大学物理实验    实验报告   成    绩：        

班级：             姓名：              同组者：            教师：

岩芯电阻率的测量

（特别说明：本文是一篇模拟实验报告，重点是学习实验报告的基本内容、格式要求、数据处理方法等，具体实验内容与实验实际要求内容可能不一致。数据处理必须有简要计算过程。）

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大物演示实验论文

大型辉光球

一、基本资料

辉光球又称为电离子魔幻球。它的外观为直径约15cm的高强度玻璃球壳

球内充有稀薄的惰性气体（如氩气等），玻璃球中央有一个黑色球状电极。球的底部有一块震荡电路板，通过电源变换器，将12V低压直流电转变为高压高频电压加在电极上。 　　

通电后，震荡电路产生高频电压电场，由于球内稀薄气体受到高频电场的

电离作用而光芒四射，产生神秘色彩。由于电极上电压很高，故所发生的光是一些辐射状的辉光，绚丽多彩，光芒四射，在黑暗中非常好看。

二、实验原理

辉光球发光是低压气体（或叫稀疏气体）在高频电场中的放电现象。玻璃球

中央有一个黑色球状电极。球的底部有一块震荡电路板，通电后，震荡电路产生高频电压电场，由于球内稀薄气体受到高频电场的电离作用而光芒四射。辉光球工作时，在球中央的电极周围形成一个类似于点电荷的场。当用手（人与大地相连）触及球时，球周围的电场、电势分布不再均匀对称，故辉光在手指的周围处变得更为明亮，产生的弧线顺着手的触摸移动而游动扭曲，随手指移动起舞。

三、相关介绍

在日常生活中，低压气体中显示辉光的放电现象，也有广泛的应用。例如，在低压气体放电管中，在两极间加上足够高的电压时，或在其周围加上高频电场，就使管内的稀薄气体呈现出辉光放电现象，其特征是需要高电压而电流密度较小。辉光的部位和管内所充气体的压强有关，辉光的颜色随气体的种类而异。荧光灯、霓虹灯的发光都属于这种辉光放电。 　　

霓虹灯，即氖灯。是一种冷阴极放电管，把直径为12-15毫米的玻璃管弯成各种形状，管内充以数毫米汞柱压力的氖气或其他气体，每1米加约1000伏的电压时，依管内的充气种类，或管壁所涂的荧光物质而发出各种颜色的光，多用此作为夜间的广告等。若把电容器接在霓虹灯两极上，则可做成时亮时灭的霓虹灯广告。电容器的电容大，亮灭循环的时间长；电容器电容小，则亮灭的时间较短。霓虹灯需要电压较高。灯管越细，越长需要的电压就越高。 　　

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深 圳 大 学 实 验 报 告

课程名称：­        大学物理实验（一）        

实验名称：        光敏电阻基本特性测量        

学    院：         物理科学与技术学院        

指导教师：                                   

报告人：                组号：                  

学号：               实验地点：  科技楼904    

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