大学物理实验思考

用磁聚焦法测定电子的荷质比

1、实验过程中有时会出现找不到光点（光斑）的情况，为什么？
（1）亮度不够。解决的办法是适当增加亮度。

（2）已经加有较大的电偏电压（x方向或和y方向），使光点偏出示波器的屏幕。此时应通过调节电偏转旋钮，使偏转电压降为零。

（3）“调零”旋钮使用不当，造成光点偏出荧光屏。通过调节“调零”，即可找到光点。



2、在进行负向电偏转实验时，外接电压表指针会反向偏转，造成无法读数。为什么？

这时要将电压表的两个接线端对调，同时电压的测量结果要加负号。



3、接完线后，打开“电子荷质比测试仪”电源，示波管上什么都没有出现，为什么？

（1）“电子荷质比测试仪”上“灰度”旋钮调得太小，导致亮度不够；

（2）示波管已损坏。



4、接完线后，打开“电子荷质比测试仪”电源，发现示波管上出现很大亮点斑，并且不在示波管的中央，为什么？

（1） X偏转板未接地；

（2） 开关K1未打到接地端。



5、“电压表”电压读数无法通过“电压初调”或“电压细调”旋转调到指定的值，为什么？

（1）“电子荷质比测试仪”上“灰度”旋钮调得太暗或太亮，影响电压值；

（2）“电压表”机械调零未调好；

（3）“旋钮”已坏；

（4）电压表已坏。



6、将开关K1打到最下边接线柱上，示波管上未出现直线。为什么？

（1） 开关K1最下端接线柱未接到“电子荷质比测试仪”的“测试电源”上；

（2） 开关K2已接通，并且“直流稳压电源”上的输出已调到了测定值，而不是从“0”开始的。



7、打开“直流稳压电源”开关，调节“输出调节”旋钮，示波管上图形没反应，为什么？

（1）“直流稳压电源”被短接；

（2）“直流稳压电源”上保险丝已烧断；

（3）“直流稳压电源”已坏，没有电压输出；

（4） 连接"直流稳压电源”与开关K2的导线损坏了。



8、将两“安培表”串联时，发现“接线板”上“安培表”指针不动，为什么？

（1）此“安培表”被反接；

（2）接此“安培表”时，不慎将“直流稳压电源”短路；

（3）此“安培表”已坏。



9、将两“安培表”串联时，发现两表读数相差较大，为什么？

（1）操作者未正对着表盘读数；

（2）其中一表或两表的机械调零未调好；

（3）其中一表或两表已坏。



10、结果误差偏大，为什么？

（1）“电压表”电压值偏离原定的值，而操作者未注意；

（2）“电压表”或“电流表”机械调零未调好；

（3）“电压表”或“电流表”已坏。

注意事项

1. 试验线路中因用高压，操作要小心，以防电击；

2. 为了减小干扰，其它铁磁物体需远离螺线管；

3. 螺线管应南高北低放置；

4. 聚焦光点应尽量细小，但不要太亮，以免难于判断聚焦的好坏；

5. 在改变电流方向以前，应先调节激磁电流到零，然后再扳动换向开关Ka,使电流反向；

6 .改变加速电压U后，光点亮度会变化，这时需要重新调节亮度。

若调节亮度后加速电压有变化，再调节电压细调到所需的电压值。


迈克尔逊干涉仪实验

1. 观察点光源非定域干涉时，屏上只看到一大片光斑，看不到干涉条纹，怎么办？

移走扩束镜，调节激光管方位，配合调M1、M2后螺钉，使由M1、M2反射的最亮光点能大致回到激光管中，此时入射光与分光板成45°角。 然后重新微调M1、M2后面的螺钉，使得屏上两排光点中最亮光点完全重合，重合的标准是最亮光点中出现细条纹（其它光点也有细条纹），再放上扩束镜，屏上必看到干涉条纹。



2. 观察点光源非定域干涉时，屏上只看到干涉圆弧，没看到干涉圆环，怎么办？

调节水平拉簧螺钉和垂直拉簧螺钉，使干涉条纹往变粗变稀方向移动，必可调出干涉圆环的圆心。



3. 调节微调旋钮时，没看到圆环“冒出”或“缩进”，怎么办？

原因：可能是微调旋钮与移动可动镜M1的精密丝杆之间出现了“滑丝”。

办法：可调节粗调大手轮，使M1重新移到一个粗调位置，再使微调手轮多转几圈，确保微动鼓轮螺帽与螺杆间无间隙（空程误差），转动微动鼓轮，必可看到圆环“冒出”或“缩进”现象。

每次正式测量读数前，为防止空程误差，也应使微动鼓轮多转几圈，看到圆环“冒”或“缩”时才往一个方向转动读数，中途中微动鼓轮不能反转。



4. 如何对M1位置进行读数？

该读数由三部分组成：①标尺读数，只读出整毫米数即可，不需估读；②粗调大手轮读数，直接由窗口读出毫米的百分位，也不需估读；③微动鼓轮读数，由微动鼓轮旁刻度读出，需要估读一位，把读数（格数）乘10-4即毫米数。M1位置读数为上三读数之和。



5.什么是定域干涉？什么是非定域干涉？

干涉条纹是定域还是非定域的，取决于光源的大小。如果是点光源，条纹是非定域的，在平面镜M1M2反射光波重叠

区域内都能看到干涉条纹。如果在扩束镜与分光板间放一毛玻璃，则点光源发出的球面波经毛玻璃散射成为扩展面光源，条纹则是定域干涉（等倾干涉条纹）。



6.迈克耳逊干涉仪中补偿板、分光板的作用是什么？

分光板是后表面镀有半反射银膜的玻璃板，激光入射后经半反射膜能分解为两束强度近似相等光线。

补偿板是折射率和厚度与分光板完全相同的玻璃板，使分光板分解的两束光再次相遇时在玻璃板中通过相同的光程，这样两光束的光程差就和在玻璃中的光程无关了。



7.当反射镜M1和M2不严格垂直时，在屏上观察到的干涉条纹分布具有什么特点？

此时M1与M2'之间形成一楔形空气薄层，用平行光照射将产生等厚干涉条纹，即空气层厚度相同的点光程差相同构成同一级干涉条纹，这些条纹是一系列等间距的直条纹。



8.为什么不能用眼睛直接观察未扩束的激光束？

因为没有扩束的激光能量集中，光强较大，直接射入眼内会使视网膜形成永久性的伤害。





9.在迈克耳逊干涉仪实验中，用激光作光源的调整过程中，看到的是两排光点还是两个光点？为什么？


实验中看到的是两排光点，因为光线在玻璃板与平面镜之间有多次反射。实验中只需调节两排光点中最亮光点即可。





10.实验中为什么用逐差法处理实验数据？


本实验采用分组隔项逐差法，可以充分利用所测数据，更好的估算最佳值，更合理地估算测量误差及不确定度。




刚体转动惯量的测量

一、如何测量周期？

（1） 当底盘A处于静止状态，将垫盘B转动一个很小的角度（约5度），使得A盘沿轴线转动50次，记下总时间，周期就是50次的平均时间。

（2） 测量圆环过几何中心轴的转动惯量时，一定要将该圆环的几何中心轴与A盘保持在同一轴线上。

二、l、R、r都是从何处到何处的距离？

（1）l是连结上下两圆盘的绳子的实际长度（不是垂直长度）。

（2）R表示系绳点到下圆盘中心的距离。

（3）r表示系绳点到上圆盘中心的距离。

三、如何测量l、R和r?

用钢卷尺测出三线摆的摆长l，测3次。l的长度必须从垫盘厚度的中心和底盘厚度底中心开始测量 ,因为三系绳点组成正三角形（才能保证是轴转动），故测量该三角形的边长，来推算出垫盘B的半径和底盘A的半径。

四、实验中如何保证公式和

成立?

（1）在实验前必须利用水准仪将底盘A调整水平。

（2）应该转动垫盘B来启动底盘A转动，以保证底盘A绕轴转动。

（3）垫盘B刚转动时转动的角度不能超过5度。

（4）三悬线必须等长。

五、如何选取有效数字

（1）有效数字的最后一位是绝对误差所在的一位。

（2）在一般情况下，误差的有效数字只取一位。

（3）任何测量结果，其数值的最后一位要与误差所在的一位对齐。

（4）由绝对误差决定有效数字，读数时，必须记到估读的一位。






霍尔效应（Hall Effect）

1、实验过程中导线均接好，开关合上，但Vh无示数，Im和Is示数正常,为什么?
（1） Vh组的导线可能接触不良或已断。仔细检查导线与开关连接以及导线是否完好正常。

（2）Vh的开关可能接触不良。反复扳动开关看是否正常。

（3）可能仪器的显示本身有问题。

2、Im和Is示数稳定，Vh示数极不稳定,为什么?



仪器本身问题。更换仪器。

3、利用对称测量法测霍耳电压时，改变Is或Im方向，霍耳电压值的符号不改变?

（1）可能由于霍耳元件的四根连线连接错误而导致霍耳元件已烧坏。

（2）可能导线未接在中间的接线柱上，导致开关不能改变方向。

4、接好连线后打开仪器Im或Is示数为零，Vh有示数?

（1） 导线及霍耳元件的连线接触不良或已断，重新将连线连好，已断的重新焊接。

（2） 两组开关可能接触不良。

5、Im或Is示数不稳定从而Vh示数不稳定?

（1）仪器本身有故障。

（2）调节Im或Is过快使仪器反应发生失灵现象。关闭仪器，重新打开仪器后缓慢调节Im或Is。

（3）调节Im或Is的旋钮接触不良。

6、结果误差偏大?

（1）霍耳电压电压值偏离原定的值，而操作者未注意。

（2）长时间通电流是霍耳元件性能有影响，造成误差偏大。

（3）仪器X2刻度尺下的小游标的位置可能被移动，使得结果误差偏大。

注意事项

1. Is的最大值不能超过40mA。Im值不超过1mA。

2. 仔细检查每组的接线，决不能将Is的输入连接到Im的输出，否则通电后即会烧坏霍耳元件。

3. 为减少热磁流效应引起的误差，测Vh--Im曲线时测完Im=1mA时断开仪器冷却几分钟，同时在实验过程中尽可能的减少长时间通电流。

4. 不能擅自拆开霍耳元件的四根连线。




氢原子光谱

1.如视场非常窄，谱线非常暗，怎样处理？

可调节目镜前端的螺母，使视场变宽。

2.如视场中黑三角不清楚或根本无法看到怎样处理？

可调节目镜直到看清楚为止。

3.如视场中谱线倾斜，怎样处理？

微调狭缝的旋转度，使谱线竖直。

4.如视场中黑三角未位于下方，怎样处理

？

可旋转目镜前的铁环，使黑三角位于视场下方。

5.有时为什么完全看不到光谱线？

可能是狭缝未打开或是狭缝间距过小，也可能是鼓轮没转到出现谱线的地方或光源偏离狭缝太远。

6.为什么弱的谱线（弱红，弱紫）照不到？

可能是第一个透镜没把光汇聚好，可调整透镜１的位置。

7.为什么做氢灯时谱线比较暗或弱紫找不到？

可能是光线进得不是很充足，可以再调一下氢灯和狭缝间的角度或适当拧宽狭缝，或将灯移近狭缝并将灯跟狭缝对正。

8.为什么换氢灯后一下子上来看不到任何线？

可能是视场不在可见光区域内，一般是做完汞灯后没把黑三角移到黄线的位置，可看看做汞灯时黄线的位置，然后把鼓轮转到那个位置。

9.为什么做汞灯时黄线左边没有红线而只是一片红？

应该是黄线还没分开，需继续调，直到把狭缝调到透镜３的焦平面处。




示波器及其应用

1．在示波器状况良好的情况下，荧光屏看不见亮点，怎样才能 找到亮点？显示的图形不清晰怎么办？

首先将亮点旋钮调至适中位置,不宜过大,否则损坏荧光屏，也不宜聚焦。在示波器面板上关掉扫描信号后（如按下x－y键），调节上下位移键或左右位移键。调整聚焦旋钮，可使图形更清晰。

2．如果正弦电压信号从Y轴输入示波器，荧光屏上要看到正弦波，却只显示一条铅直或水平直线，应该怎样调节才能显示出正弦波？

如果是铅直直线，则试检查x方向是否有信号输入。如x－y键是否弹出，或者（t/div）扫描速率是否在用。如果是水平直线，则试检查y方向是否信号输入正常。如（v/div）衰减器是否打到足够档位。

3.观察正弦波图形时，波形不稳定时如何调节？

调节（t/div）扫描速率旋钮及（variable)扫描微调旋钮，以及（trig level)触发电平旋钮。（source）触发源应与y轴输入相适应，且屏幕上Y轴幅度不能过小。

4.观察李萨如图形时，如果只看到铅直或水平直线的处理方法？

因为李萨如图形是由示波器x方向的正弦波信号和y方向的正弦波信号合成。所以，试检查调整CH1通道中的（v/div)衰减器旋钮或CH2通道中的（v/div)衰减器旋钮。

5.用示波器测量待测信号电压的峰－峰值时，如何准确从示波器屏幕上读数？

在读格数前，应使“垂直微调”旋到CAL处。建议用上下位移（position)旋钮将正弦波的波峰或波谷对齐某一横格再数格数，就不会两头数格时出现太大的误差。

6.用示波器怎样进行时间（周期）的测量？

在读格数前，应使“垂直微调”旋到CAL处。根

据屏幕上x轴坐标刻度，读得一个周期始末两点间得水平距离（多少div),如t/div档示值为0.5ms/div，则周期＝水平距离（div）×0.5ms/div。

7.李萨如图形不稳定怎么办？

仔细调节Y方向信号的频率使图形稳定。