大学物理实验答案2

实验7 分光计的调整与使用★1、本实验所用分光计测量角度的精度是多少仪器为什么设两个游标如何测量望远镜转过的角度本实验所用分光计测量角度的精度是：1＇。

为了消除因刻度盘和游标盘不共轴所引起的偏心误差，所以仪器设两个游标。

望远镜从位置Ⅰ到位置Ⅱ所转过的角度为2)_()('1'212ϕϕϕϕϕ+-=，注：如越过刻度零点，则必须按式)(120360ϕϕ--来计算望远镜的转角。

★2、假设望远镜光轴已垂直于仪器转轴，而平面镜反射面和仪器转轴成一角度β，则反射的小十字像和平面镜转过1800后反射的小十字像的位置应是怎样的此时应如何调节试画出光路图。

反射的小十字像和平面镜转过180o 后反射的小十字像的位置是一上一下，此时应该载物台下螺钉，直到两镜面反射的十字像等高，才表明载物台已调好。

光路图如下：★3、对分光计的调节要求是什么如何判断调节达到要求怎样才能调节好调节要求：①望远镜、平行光管的光轴均垂直于仪器中心转轴；②望远镜对平行光聚焦（即望远调焦于无穷远）；③平行光管出射平行光；④待测光学元件光学面与中心转轴平行。

判断调节达到要求的标志是：①望远镜对平行光聚焦的判定标志；②望远镜光轴与分光计中心转轴垂直的判定标志；③平行光管出射平行光的判定标志；④平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直的判定标志。

调节方法：①先进行目测粗调；②进行精细调节：分别用自准直法和各半调节法进行调节。

4、在分光计调节使用过程中，要注意什么事项①当轻轻推动分光计的可转动部件时，当无法转动时，切记不能强制使其转动，应分析原因后再进行调节。

旋转各旋钮时动作应轻缓。

②严禁用手触摸棱镜、平面镜和望远镜、平行光管上各透镜的光学表面，严防棱镜和平面镜磕碰或跌落。

③转动望远镜时，要握住支臂转动望远镜，切忌握住目镜和目镜调节手轮转动望远镜。

④望远镜调节好后不能再动其仰角螺钉。

5、测棱镜顶角还可以使用自准法，当入射光的平行度较差时，用哪种方法测顶角误差较小ϕ21=A 的成立条件是入射光是平行的，当入射光的平行度较差时，此公式已不再适用，应用自准直法测三棱镜的顶角，用公式ϕ-=1800A 来计算，误差较小。

★6、假设平面镜反射面已经和转轴平行，而望远镜光轴和仪器转轴成一定角度β，则反射的小十字像和平面镜转过1800后反射的小十字像的位置应是怎样的此时应如何调节试画出光路图。

反射的小十字像和平面镜转过180o 后反射的小十字像的位置不变，此时应该调节望远镜仰角螺钉，使十字反射像落在上十字叉线的横线上。

光路图如下7、是否对有任意顶角A 的棱镜都可以用最小偏向角测量的方法来测量它的材料的折射率为什么 不能。

），22sin sin (sin )2sin arcsin(22111min A r A n r n i A n A i ====-=δ8、在测角时某个游标读数第一次为34356'，第二次为3328'，游标经过圆盘零点和不经过圆盘零点时所转过的角度分别是多少 游标经过圆盘零点：'''3249283356343360o o o o =--不经过圆盘零点：'''28310283356343o o o =-9、在实验中如何确定最小偏向角的位置向一个方向缓慢的转动游标盘（连同三棱镜），并用望远镜跟踪狭缝像，在望远镜中观察狭缝像的移动情况，当随着游标盘转动而向某方向移动的狭缝像，正要开始向相反方向移动时，固定游标盘，此时确定的角度即是最小偏向角。

10、测量三棱镜折射率实验中，从对准平行光管的位置开始转动望远镜，看到的折射谱线颜色排列顺序是什么黄、绿、紫实验8 迈克尔逊干涉仪的调整与使用1、从迈克尔逊干涉形成条纹的条件、条纹的特点、条纹出现的位置和测量波长的公式。

比较等倾干涉条纹和牛顿环（等厚干涉）异同。

迈克尔孙同心圆条纹是等倾干涉形成的，中间级次高（中心级次最高），越往边缘级次越低，若光程差为半波长的奇数倍，中心暗，若光程差为半波长的偶数倍，中心明。

牛顿环同心圆条纹是等厚干涉形成的，中间级次低（中心级次最低），越往边缘级次越高，从反射方向观察中心是暗斑。

图3 望远镜光轴未与中心轴垂直的表现及调整2、迈克尔逊干涉仪中的补偿板、分光板各起什么作用用钠光或激光做光源时，没有补偿板P2能否产生干涉条纹用白光做光源呢补偿板起补偿光程的作用。

分光板使入射光束分为振幅（或光强）近似相等的透射光束和反射光束。

用钠光或激光做光源时，没有补偿板P2能产生干涉条纹，用白光做光源不能。

Na 光和He —Ne 激光单色性好，没有补偿板P2，移动M1，改变由M1和M2反射到达观察屏的两光束的光程差，使其小于相干长度，即可观察到干涉条纹。

白光单色性差，分出的两束光只有在光程差δ≈0时，才能看到彩色干涉条纹，如果没有补偿板P2，由M1反射的光经过分光板三次，而由M2反射的光只经过分光板一次，对两束光产生不同的色散，导致不同波长的干涉条纹位置不同，使光强趋于均匀，干涉条纹会消失。

只有使用补偿板，才可以使不同波长的光被分成的两束光都满足光程差δ≈0。

3、怎样准确读出可动反射镜M 1的位置先从主尺上读出整数部分，再从粗动手轮上读出小数点后第一、第二位数，最后从微动手轮上读出小数点后第三、第四位数并加一位估计数字，即最后一位小数为估计数字。

4、在迈克尔逊干涉仪的一臂中，垂直插入折射率为的透明薄膜，此时视场中观察到15个条纹移动，若所用照明光波长为500nm ，求该薄膜的厚度。

插入n 1透明薄膜后，光程差改变了2d （n 1-1），即Δδ=2d （n 1-1），所以根据Δδ=Δkλ式和Δk=ΔN ，可得()nm n N d 103133.8145.115250012⨯=-⋅=-∆⋅=λ，即薄膜的厚度为nm 10333.8⨯。

实验9 RLC 电路的稳态特性1、测量幅频特性时，是否要保持电压Us 不变测量幅频特性时，要保持电压Us 不变。

这样放大器输出电压的高低就代表着放大器的放大量，这样就可以测出幅频特性。

2、如何用实验的方法找出RLC 电路的谐振频率如图1所示，连接好电路，电源用函数信号发生器提供，再利用示波器，使其同时显示电源的输出波形与电阻两端电压的波形，接着调节示波器和函数信号发生器，使两个波形基本上重合，则此时函数信号发生器上显示的频率即为谐振频率。

3、改变信号源频率f 时，不调节信号发生器的“输出信号幅度”旋钮，其输出电压Us 是否变化改变信号源频率f 时，不调节信号发生器的“输出信号幅度”旋钮，其输出电压Us 会发生变化。

因为频率f 越接近谐振频率时，电路中的电流就会越大，而信号发生器是有一定的内阻，当电流变大时，信号源输出的电压就会变小。

4、RLC 串联电路中，已知电容C 耐压为50V ，回路品质因数Q=100，为了保证电容C 不被击穿，电源电压Us 最大不能超过多少由公式Uc=QUs 得Us=Uc/Q=50V/100=。

5、交流电路中，如何表示电压和电流的大小和相位的变化用复数及矢量图解法来表示。

6、什么是RLC 串联谐振谐振时回路参数有何特征RLC 串联电路中，当信号的频率f 为谐振频率LC f π210=，即感抗与容抗相等（00ϖϖCL =）时，电路的阻抗有最小值（Z=R ），电流有最大值（RU Z U I S S ==0），电路为纯电阻，这种现象称为RLC ．．．串联谐振．．．．。

谐振时，有品质因数R LQ ω0=，通频带Q f f f f 0127.0=-=∆，U U U S C L Q ==00。

7、什么是RLC 串联电路的幅频特性曲线根据幅频特性曲线怎样求通频带 RLC 串联回路电流 I 与电源的频率f （=2?f ）有关，RLC 串联电路的I ―f 的关系曲线称为RLC 串联电路的幅频特性曲线（如图3所示）。

在RLC 串联幅频曲线图中，将电流I=的两点频率f1、f2的间距定义为RLC 回路的通频带，则Q f f f f 0127.0=-=∆。

8、什么是回路的品质因数谐振时，回路的感抗（或容抗）与回路的电阻之比成为回路的品质因数。

9、什么是RLC 回路的通频带如何比较RLC 回路的滤波性能将电流I=的两点频率f1、f2的间距定义为RLC 回路的通频带。

电阻R 越大，则品质因数Q 越小，通频带越宽，滤波性能就越差10、电路谐振时，电感、电容的电压与品质因数Q 有什么关系谐振时，电感与电容的电压有最大值，是电源电压的Q 倍，即 图3 RLC 串联幅频曲线S S L QU L R U L I U ===0000ωω S S C QU CR U C I U ===00001ωω 11、RLC 串联电路的相频特性是什么RLC 串联电路的 - f 的关系曲线称为RLC 串联电路的相频特性曲线，如图4所示。

12、使串联电路发生谐振的方法有几种怎样确定电路呈电感性还是呈电容性使串联电路发生谐振的方法有：调节电源频率；f 不变，调节C ；f 不变，调节L 。

U R 波形在U S 波形左边，则U S 落后于U R （即电压滞后于电流），电路为电容性，值应取负号。

U S 超前于U R ，电路为电感性，则U S 超前于U R ，值应取正号。

实验16 用分光计研究光栅光谱1、光栅光谱和棱镜光谱有哪些不同之处在上述两种光谱中，哪种颜色的光偏转最大光栅光谱——依据光栅衍射产生色散形成。

同一级次K ，λ↑→φ↑，所以可见光中的红光衍射角最大。

棱镜光谱——根据不同的光在玻璃中的折射率不同而产生色散。

λ↑→n ↓→偏向角δ↓，故紫光偏转最大。

2、什么是光栅常数及光栅分辨力如何测定光栅常数是指光栅两刻线之间的距离。

光栅分辨力是指把波长靠的很近的两条谱线分辨清楚的能力。

光栅常数d 可由公式λϕk d =sin 计算出，其中ϕ 为光谱线的衍射角，k 为光谱级数，λ为该谱线的波长。

光栅分辨力R 可由公式R=kN 算出，其中k 为光谱级数，N 为被入射平行光照射的光栅有效面积内的狭缝总条数。

★3、如果在望远镜中观察到的谱线是倾斜的，应如何调整这是由于平行光管透光狭缝倾斜不竖直所致。

应把平行光管透光狭缝调竖直。

★4、如何测量光栅的衍射角根据测量数据怎样计算谱线的衍射角和光栅常数 以绿光普线为例：按照实验要求调节好实验装置，转动望远镜，分别对准+1和-1级绿光谱线，记录相应的角位置读数（θ绿1+，θ‘绿1+）和（θ绿1-，θ'1绿-），则绿光谱线的衍射角[]θθθθϕ'1'11141绿绿绿绿-+-+-+-=。

光栅常数ϕλsin k d =。

★5、用白光照射光栅时，将会形成什么样的光谱从光栅方程中可以看出，对于给定的光栅常数d ，λ不同，第k 级主极大的位置不同。