2011实验思考题提示(学生版)

实验3 示波器的使用●预习思考题1.从CH1通道输入1V、1KHz正弦波，如何操作显示该信号波形？打开通道（按下CH1）\调节CH1通道的VOLTS/DIY和水平扫描速率TIME/DIV，使显示波形大小适中（一般要显示2-3个周期，峰峰幅度4—5格)\期间配合调节触发同步（source 按钮置CH1或VERT、TRIＧ LEVER旋钮）使波形稳定显示\波形显示不清时，还要调节亮度（INTEN）和聚焦（FOCUS）等旋钮。

2.当波形水平游动时，如何调节使波形稳定？调节触发同步（source按钮置和TRIＧ LEVER旋钮）3.如何测量波形的幅度与周期？提示：间距测量法（P.37）4.调节什么旋纽使李萨如图稳定？提示： 有关“触发同步”调节按（旋）钮在示波器“x -y”工作方式下是不起作用的；李萨如图的稳定性与Y、X两路正弦信号的频率比有关，只有两路信号的频率比是整数比，李萨如图才会稳定。

●课后复习思考题1.当示波器出现下面不良波形时，请选择合适的操作方法，使波形正常。

（1）波形幅度超出屏幕： ① ；（2）波形幅度太小： ② ；（3）波形太密： ④ ；（4）亮点，不显示波形： ⑤ 。

可选答案：①调大“偏转因数（VOLTS/DIV）”；②调小“偏转因数”；③调大“扫描速率（TIME/DIV）”； ④调小“扫描速率”；⑤水平显示置“A”（常规）方式； ⑥水平显示置“X-Y”方式。

2.观察李萨如图时，要改变图形的垂直大小，应调节 CH2 通道的“偏转因数（VOLTS/DIV）”；要改变图形的水平大小，应调节 CH1 通道的“偏转因数（VOLTS/DIV）”；要改变图形的垂直位置，应调节CH2 通道的“垂直位移（POSITION）”。

（可选答案：CH1，CH2）。

3.用示波器测得的CH1（X）信号的波形如下面左图所示，CH1（X）信号与CH2（Y）信号合成的李莎茹图如下面右图所示，示波器屏幕上已显示了必要的参数，图中每1大格为1cm。

请回答下列回题：（1）CH1（X）信号的U PP为 6.0 V；（2）CH1（X）信号的周期为 5.0ms；（3）CH2（Y）信号的频率为100 Hz。

（f1=1/T=1/5×10-3=200Hz，f x/f y=N y/N x= f1/f2=N y/N x=200Hz/f2=2/1,所以f2=100Hz）I：1V/cm 2：5V/cm实验23 霍尔效应【预备问题】1.什么是霍尔效应？提示：阅读教材P.95实验原理内容2.测量霍尔电压时伴随产生四种副效应，本实验用什么方法消除副效应的影响？提示：本实验在（+B ，+I S ）、（+B ，-I S ）、（-B ，-I S ）、（-B ，+I S ）四种测量条件下，分别测出相应的霍尔电压U 1、U 2、U 3、U 4，用U H ＝│U 1-U 2+U 3-U 4│/4式子求出对应的霍尔电压U H ，以消减副效应带来的测量误差。

（又问为什么这样测量就可以消减副效应带来的测量误差？）3.用霍尔效应如何测量磁场？用霍尔效应实验装置测量磁场应注意些什么？提示：掌握B 测量公式（3-12-4）的测量条件、测量方法；阅读【注意事项】部分。

【思考题】1．如图12-6所示，霍尔元件通入工作电流I S ，磁场的方向垂直指出纸面， A 、B 两边累积正、负电荷，U AB ＞0，根据 运动电荷 受到 洛伦兹力 的作用，可判断该霍尔元件是 N 型半导体。

2．如图12-7所示，若霍尔片的多数载流子为空穴，它的工作电流I S 方向从左向右，霍尔电压U AB ＞0，判断磁场的方向为 指入纸内 （选：指出纸面或指入纸内）。

3．试分析：为何不宜用金属制作霍尔元件？提示：阅读教材P.96有关内容。

（由于霍尔元件的灵敏K H 与载流子浓度n 成反比，金属的载流子（自由电子）浓度大，其灵敏K H 较小，霍尔效应不明显，所以不宜用金属制作霍尔元件。

）图12-6图12-74．如何观察不等位效应？如何消除它对测量带来的影响？提示：阅读教材P.97的2.（1）不等电位效应内容，了解不等电位效应特点。

（不等位效应电压与磁场无关，其正负只与工作电流I S 的方向有关）5．若磁场的方向（法线）不是恰好与霍尔元件的法线一致，对测量结果会有何影响？如何判断磁场的方向与霍尔片的法线方向一致？B r 提示：B 测量公式（3-12-4）的测量条件是霍尔片法线要与磁场的方向一致, 若磁场的方向不是恰好与霍尔元件的法线一致，则用B 测量公式（3-12-4）测出的只是实际磁场在霍尔片法线方向的一个分量，测出的霍尔电压要比磁场的方向恰好与霍尔元件的法线一致时产生的霍尔电压小；测量时转动霍尔片，霍尔电压显示值最大时，表明霍尔片法线与磁场的方向一致。

6．若沿被测磁场方向有一恒定的附加外磁场，在测量时应如何消除后者的影响？提示：可以这样考虑，仿照教材为消减副效应影响的方法，在只有附加外场B 0和带有附加磁场（）时，分别改变工作电流Is 方向，即在B B B ±=′0),(0S I B ++、、),(0S I B −+),(S I B +′+、),(S I B −′+这几种状态下测量，列出相应的（U 1、U 2、U 3、U 4）式子来分析讨论。

7．能否用霍尔元件测量交变磁场？若可以，在图12-4所示的装置中，若将E 2换接低压交流电源，那么为了测量电磁铁缝隙间的交流磁场，图中的装置和线路应作那些改进？试说明之。

提示：阅读教材P.96有关内容。

（有关的测量电表换为交流电表，换向开关可不要）实验T 太阳能电池特性的测量1． 掌握太阳能电池的基本原理。

（看教材）2． 无光源的条件下，太阳能电池施加正向偏压时的伏安特性？怎样求常数β和的值？ 0I 提示：无光照的太阳能电池，施加正向偏压后可看为一个加了正向偏压的二极管；实验测出太阳能电池的伏安数据，用作图处理法或最小二乘法计算（曲线改直由斜率、截距计算求出）β和的值。

0I 3． 恒定光照下，太阳能电池在不加偏压时伏安特性？如何求短路电流；开路电压；最大输出功率；填充因子FF ？（阅读教材有关内容，自己归纳）SC I OC U 提示：这是对太阳能电池电源输出特性的测量，本实验把太阳能电池接一个可调负载电阻（电阻箱），每改变一个电阻值，用数字电压表测出电阻两端电压值，再计算出相应的电流值和输出功率值（列表记录有关数据），用作图法处理数据，…….（想想自己是怎样做的）。

4． 如何对太阳能电池基本特性进行测量？电路图？提示：太阳能电池基本特性，归纳主要有（1）光电池二极管特性测量（无光照，加偏压的伏安特性）；（2）太阳能电池电源输出特性（一定光照下光电池伏安（I~U ）特性和功率输出（P~R L ）特性；（3）光电池的光照特性测量（I SC ~J/J 0，U OC ~J/J 0)。

（阅读教材有关内容，想想实验时自己是怎样做的。

）5． 温度会对太阳能电池带来什么影响？（温度升高会影响太阳电池的功率输出，一般要在45℃以内使用）实验33 大功率白光LED 特性测量【预备问题】1.多少瓦的LED 称为大功率LED？为什么大功率白光LED 称为“绿色光源”？提示：阅读教材有关内容。

2.什么是发光强度？远场光强的测量距离是多少？提示：阅读教材发光强度部分。

3.人眼对相同功率不同波长的光所感受的光通量和光强是否相同？提示：阅读教材光通量部分。

【思考题】1．1W 白光LED 电压为3V 时，其室温工作电流约为多少mA？2．照明用LED 为什么要用恒流电源驱动？提示：阅读教材（1）伏安曲线 部分；（因为白光LED 在正常工作区内，LED 电压的极小变化会引起电流较大变化，从而使发光强度变化很大。

因此，为了亮度稳定，照明用的LED 要用恒流源驱动。

）3．什么是发光效率？温度升高时，发光效率变大还是变小？提示：阅读教材（4）发光效率、（5）温度特性 部分。

4．在恒流驱动下，温度升高时，LED 消耗的电功率增大还是减小？请以实验数据举例说明。

提示：根据实验内容4.测量恒流下LED 发光效率与温度的关系 测出的数据分析说明。

光学实验思考题提示实验7 分光计调整与使用【预备问题】1、分光计由哪几个主要部件组成？它们的作用是什么？提示：(P.70，附录 分光计的结构)2、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？提示：（1）对分光计调整的要求：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；（2）各部分调节好的判断标志① 望远镜对平行光聚焦的判定标志——从望远镜中同时看到分划板上的黑十字准线和绿色反射十字像最清晰且无视差。

（用自准直光路，调节望远镜的目镜和物镜聚焦） ② 望远镜光轴与分光计中心转轴垂直的判定标志——放在载物台上的双面反射镜转180o 前后，两反射绿色十字像均与分划板上方黑十字线重合。

（用自准直光路和各半调节法调整）③ 平行光管出射平行光的判定标志——在望远镜调节好基础上，调节平行光管聚焦，使从调好的望远镜看到狭缝亮线像最清晰且与分划板上的黑十字线之间无视差。

（操作：把调节好的望远镜对准平行光管，调节平行光管物镜聚焦）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——使夹缝亮线像竖直和水平时能分别与望远镜分划板上的竖直黑十字线和中心水平黑十字线重合。

（把调节好的望远镜对准平行光管，配合调节平行光管的仰角螺钉）3、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？提示：①精度——仪器能读准的最小分度；②P.72最后一段；③参看P.69ϕ和min δ的测量式和实验操作部分。

4、在分光计调节使用过程中，要注意什么事项？提示：P.70【思考题】1、测棱镜顶角还可以使用自准法，当入射光的平行度不好时，用哪种方法测顶角误差较小？ 提示：ϕ21=A 的成立条件是入射光是平行光； （自准法） 2、是否对有任意顶角A 的棱镜都可以用测量最小偏向角的方法来测量它的材料的折射率？提示： ①），22sin sin (sin )2sin arcsin(22111min A r A n r n i A A n A i ===−=−=δ，该式要满足，必须12sin ≤A n ，即n A 1arcsin 2≤才会出现最小偏向角； ②从三棱镜第二折射面不发生全反射条件是对第二折射面入射的入射角要小于全反射临界角要求来讨论；）3、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。

（提示：实验书【思考题】3，注意，画光路图时，反射镜反射的光线应能进入望远镜，才能从望远镜看到绿色反射十字像的位置。