大学物理实验报告答案大全+实验数据+思考题答案 - 图文(3)

答：曲线是直线，在横轴上的截距就是 f。

激光全息照相

实验目的

(1) 了解全息照相的原理及特点。

(2) 掌握漫反射物体的全息照相方法，制作漫反射的三维全息图 。 (3) 掌握反射全息的照相方法，学会制作物体的白光再现反射全息图。 (4) 进一步熟悉光路的调整方法，学习暗室技术。 实验方法原理

(1) 概述

全息照相是利用光涉的干涉和衍射原理，将物光波以干涉条纹的形式记录下来，然后在一定条件下，利用衍射再现 原物体的立体图像。可见，全息照相必须分两步进行：①物体全息图的记录过程；②立体物像的再现过程。

(2) 全息照相与普通照相的主要区别

①全息照相能够把物光波的全部信息记录下来，而普通照相只能记录物光波的强度。

②全息照片上每一部分都包含了被摄物体上每一点的光波信息，所以它具有可分割性，即全息照片的每一部分都能

再现出物体的完整的图像。

③在同一张全息底片上，可以采用不同的角度多次拍摄不同的物体，再现时，在不同的衍射方向上能够互不干扰地

观察到每个物体的立体图像。

(3) 全息照相技术的发展

全息照相技术发展到现在已有四代。本实验将用激光作光源完成物体的第二代全息图—漫反射全息图和第三代全息

图—反射全息图的拍摄和再现。

e- He- H O 实验步骤 L2 θ M2 首先要熟悉本实验所用仪器和光学元件。打开激光器电源，点亮 He-Ne 激光器，调整其工作电流，使其输出最强的 激光，然后按下述内容和步骤开始进行实验。

(1) 漫反射全息图的拍摄

① 按漫反射全息光路图摆放好各元件的位置，整个光路大概占实验台面的三分之二左右。 ②各光束都应与台面平

行，通过调平面镜的俯仰角来调节。且光点都要打到各元件的中心部位。③两束光的光程差约为 20cm,光程都是由分束 镜开始算起,沿着光束前进的方向量至全息底片为止。④物光与参考光夹角为 30°\攷4X50°\?0X⑤参考光与物光的光强比为 3:1～8:1（通过调整扩束镜的位置来实现）。⑥曝光时间为 6S。⑦上底片及曝光拍照（底片上好后要静止 1～2min），药

H

M θ eN

L.K S O H eN L.K M1

L L1 膜面要正对物体放。

(2) 白光再现反射全息图

① 按反射全息光路摆放好各元件的位置，先不放入扩束镜 L，各光事与台面平行。② 调整硬币，使之与干板（屏） 平行，使激光束照在硬币的中心。 ③ 放入扩束镜，使光均匀照射且光强适中，确定曝光时间为 3s。④ 曝光，硬币与 干板间距为 1cm。

(3) 底片处理

① 显影。②显影后冲洗 1min，停显 30s 左右，定影 3～5min，定影后可打开白炽灯，用水冲洗干板 5～10min，再 用吹风机吹干（吹时不可太近且不可正对着吹，以免药膜收缩）。

(4) 再现观察

① 漫反射全息图的再现。

② 白光再现反射全息图的观察。 数据处理本实验无数据处理内容

1. 全息照像有哪些重要特点?

答：全息照相是利用光波的干涉和衍射原理，将物体“发出”的特定波前（同时包括振幅和位相）以干涉条纹的形式记 录下来，然后在一定条件下，利用衍射再现原物体的立体像。全息照相必须分两步进行：（1）物体全息图的记录过程；

（2）立体物像的再现过程。

2. 全息底片和普通照像底片有什么区别?

答：（1）全息照相能够把物光波的全部信息（即振幅和相位）全部记录下来，而普通照相只能记录物光波的强度（既 振幅），因此，全息照片能再现出与原物体完全相同的立体图象。（2）由于全息照片上的每部分都包含了被摄物体上 每一点的光波信息，所以，它具有可分割性，即全息照片的每一部分都可以再现出原物体的立体图象。（ 3）在同一张 全息底片上，可以采用不同的角度多次拍摄不同的物体，再现时，在不同的衍射方向上能够互不干扰地观察到每个物体 的立体图象。

3. 为什么安装底片后要静止一段时间，才能进行曝光?

答：为了减少震动，提高拍摄质量，减震是全息照相的一项重要措施，要保证照相质量，光路中各元器件的相对位移量 要限制在<λ/2 范围内。

5. 普通照像在冲洗底片时是在红光下进行的，全息照像冲洗底片时为什么必须在绿光甚至全黑下进行?

答：因为全息干板涂有对红光敏感的感光材料，所以冲洗底片时必须在绿光甚至全黑下进行。

用惠斯通电桥测电阻

实验目的

(1) 掌握用惠斯通电桥测电阻的原理 (2) 正确应用复射式光点检流计 (3) 学会用QJ19型箱式电桥测电阻 实验方法原理

应用自组电桥和箱式电桥两种方法来测未知电阻 Rx

。

其原理如图示，其中 R1

、R2

、R3

是三个已知电阻与未知电阻 Rx

构成四个臂，调节

R3

，R

Ucd

=0 时电桥平衡。即 I1

R1

=I2

R2

, I1

Rx

=I2

R3

∴

Rx

=

1R3 。

实验步骤

R2

(1) 自组电桥:

① 按图 3-9-1 连接电路,根据被测阻值范围恰当选择比例臂(在电阻箱上), 判断平衡指示仪用指针式检流计。 ② 调整测定臂 R3

使其平衡,记下各臂阻值.逐一测得 RX1

、RX2、RX 串，RX 并。 (2) 箱式电桥：

① (按图 3-9-3 或箱式电桥仪器铭牌右上角的线路图接线，平衡指示仪用复射式光点检流计。 ②参照书 P95

页表格选取 R1

、R2

两臂和电源电压，参照自组桥测试结果选取 R3

的初始值。 ③ 对每个被测电阻通过不同的灵敏度分别进行粗细调平衡，并记录相应阻值。 数据处理

自组点桥数据

箱式电桥数据 RX

RX

RX

RX

RX

RX

R RX

1 2 串 并 1 2 X 串 并 R 1 3 5 1 R 1 1 1 1 1/Ω 500

000 000 000 1/R2 0 0 0 0 R 1

3 5 1 R 1 3 5 1 2/Ω 500 000 000 000 3/Ω 46.60 58.51 06.42 04.21

R 1 3 5 1 3/Ω 475.2 592.0 069.0 042.8 R 1 3 5 1

R 1 3 5 1

X/Ω 466.0 585.1 064.2 042.1 X

/Ω

475.2 592.0 069.0 042.8 数据处理：

(1) 自组电桥(a =0.1 级) 由△R=

3 Ra/100

而

U0.95=0.95△R

得：U1=0.95×

3 ×1475.20.1÷100=2Ω

U2

=0.95× 3 ×3592.0×0.1/100=6Ω

U3=0.95× 3 ×5069.0×0.1/100=8Ω U4

=0.95× 3 ×1042.8×0.1/100=2Ω

测量结果：R

1

=(1475±2) Ω R2

=(3592±6) Ω

R3

=(5069±8) Ω R4

=(1043±2) Ω

(2) 箱式电桥（a = 0.05 级）

由△R=±a/100%(kR3+RN

/10),

又 U0.95=0.95△R

得：U=0.95×0.05/100×(10R3+1000/10)

当

∴U=0.95×0.05/100×(10×146.60+100)=0.7Ω U=0.95×0.05/100×(10×358.51+100)=2Ω U=0.95×0.05/100×(10×506.42+100)=2Ω

123

U=0.95×0.05/100×(10×104.21+100)=0.5Ω

4

测量结果： R=(1466.0±0.7)Ω

1R=(3585±2)Ω

2

R=(5064±2)Ω

3R=(1042.1±0.5)Ω

4

思考题

(1) 电桥一般有两个比例臂 R、R，一个测定臂 R和另一个待测电阻 R组成。电桥的平衡条件是X

1

2

3

X

R

=（R/R）

1

2

R。

3

(2) 不能平衡，因为桥臂两端 C 和 D 两点电位不会相等。

(3) ①不会，因为被测阻值仅仅依赖于 R、R、R三个阻值。 ② 会，因为要由检流计判断是否平衡。

③ 不会，因为检流计分度值不影响电桥误差。

④ 会，因为电压太低会降低电桥的灵敏度，从而增大误差。 ⑤ 会，因为除了 R、R、R三个电阻外，还有导线电阻。

(4) 由被测阻值大约为1.2kΩ，应考虑电源电压及倍率。电源电压选择6V，倍率R1/R2=1， 因为当电桥的四个臂接近时电桥有较高的灵敏度。 1.电桥由哪几部分组成? 电桥的平衡条件是什么? 答：由电源、开关、检流计桥臂电阻组成。

平衡条件是 R=(R/R)R

2.若待测电阻 Rx 的一 个头没接(或断头)，电桥是否能调平衡?为什么?答：不能，R没接（或断头），电路将变为右图 所示，A、C 及 C、D 间总有电流，所以电桥不能调平。

3.下列因素是否会使电桥误差增大?为什么?(1) 电源电压不太稳定；由于电桥调 平以后与电源电压无关，则电源电压不太稳定基本不会使电桥误差增大。(2) 检 流计没有调好零点；若检流计没有调好零点，当其指针指零时检流计中电流不为 零，即电桥没有达到平衡正态，此时的测量读数中将会含有较大误差甚至会出现 错误读数；

(3) 检流计分度值大 ；检流计分度值大时会使电桥误差增大，因电桥的灵敏度 与分度值成反比；

(4) 电源电压太低；电源电压太低会使电桥误差增大，因电桥的灵敏度与电源电 压成正比；

(5) 导线电阻不能完全忽略；对高电阻不会，当被测电阻的阻值很高时导线电阻可以忽略。4. 为了能更好地测准电阻 ， 在自组电桥时，假如要测一个约 1.2kΩ的电阻，应该考虑哪些因素 ?这些因素如何选取 ? 答：应考虑电源电压，比例 臂的电阻值，检流计的分度值。电源电压取 6V，R，R取 1000Ω，检流计取 1.5 级μA 表。

1

2

3

1

2

3x

1

2

3

x

1

2

液体粘滞系数的测定

实验目的

(1) 观察液体的内摩擦现象,了解小球在液体中下落的运动规律。 (2) 用多管落球法测定液体粘滞系数。 (3) 掌握读数显微镜及停表的使用方法。 (4) 学习用外延扩展法获得理想条件的思想方法。 (5) 用作图法及最小二乘法处理数据。 实验方法原理

液体流动时,各层之间有相对运动,任意两层间产生等值反向的作用力, 称其为内摩擦力或粘滞力 f , f 的方向沿液 层接触面,其大小与接触面积 S 及速度梯度成正比,即 f = ηS

dv

dx

当密度为ρ的小球缓慢下落时，根据斯托克斯定律可知,小球受到的摩擦阻力为 小球匀速下落时, 小球所受的重力ρvg,浮力ρvg,及摩擦阻力 f 平衡，有

o

f = 3πηvd

V ( )g ρ ? ρo=

13

3πηvod

=

3πηv

o

( )

d g 6 π ρ ? ρo

d

η = ( ρ ? ρ )gd2

18vo

vo=t L

o 大量的实验数据分析表明 t 与 d/D 成线性关系。以 t 为纵轴，d/D 为横轴的实验图线为一直线，直线在 t 轴上的截 距为 t，此时为无限广延的液体小球下所需要的时间，故

o

实验图线为直线，因此有

t = to+ ax

0

可用最小二乘法确定 a 和 t的值。 实验步骤

(1) 用读数显微镜测钢珠的直径。 (2) 用卡尺量量筒的内径。

(3) 向量筒内投入钢球，并测出钢球通过上下两划痕之间距离所需要的时间。 (4) 记录室温。 数据处理 d 2 量筒直径 D 时间 t

10 ? D ×序号 小球直径 /mm

/mm /s /度

1.308

50.14 25.41 2.61 1 1.309 1.304 1.295

1.301

2 1.301 1.301 40.10 25.63 3.24

1.300 1.300

31.18 25.72 4.18 3 1.303 1.302

1.303 17.8

1.303 4

5 6

1.304 1.298 1.310 1.304 1.301 1.308 1.306 1.298

用最小二乘法计算 t

o

1.302

23.42 18.96 14.26

25.96 26.28 26.34

5.56

1.305

6.88

1.304

9.14

t = 26.01 x = 0.0527 xt = 1.37 x= 0.000328

2

0.0527 26.01 ?

a = = ?2.29

× ? 1.37

2

s = t= 0.0527 0.00032

? 8 26.01 L 25.89 ( ?2.29) ×

0.0527

v = = s o

4.61mm t

o

o

η = (ρ ? ρ )gd = 1.37

18v ×10

o

2

?3

?

kg / m s

1. 用误差理论分析本实验产生误差（测量不确定度）的主要原因。怎样减小它的测量误差?

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