北航基础物理实验研究性报告
北航的物理实验报告
北航的物理实验报告实验目的本次实验旨在通过实际操作，探究物理原理，并加深学生对电磁场与电磁波的理解，提高实验能力和科学研究能力。
实验器材- 恒定电流源- 直流电动机模型- 磁力计- 电阻丝- 电池组- 石英钟情- 计时器- 导线- 电池板- 平行板电容器- 电容计实验原理实验基于安培定律和法拉第定律，通过改变电流和导线的位置，使用磁力计测量磁感应强度，从而验证电流对磁场的影响关系以及电流的磁场特性。
实验步骤1. 将直流电动机模型连上恒定电流源，并使电动机转动起来，观察电动机中的磁铁与磁力计荧光屏幕指针的位移和方向。
2. 将磁感应强度记录下来，并更改电流值，记录相应的数据。
3. 张贴带电阻丝的电池板，通过改变电流并调整丝线位置，观察炽热丝线形成的荧光轨迹。
4. 构建平行板电容器，在电容计的帮助下，记录电容器中充电过程中的电压和电流数据。
实验结果与分析通过对实验数据的整理，我们得出以下结论：1. 改变电流，磁感应强度也随之改变，验证了安培定律的正确性。
2. 在电动机中，电流生成了一个磁场，使得荧光屏幕指针受力从而位移，进一步证明了电流对磁场的影响，即电流的磁场特性。
3. 带电阻丝的电池板表面形成的荧光轨迹，展示了电流通过导线产生的热效应，热效应将导致导线产生热运动并发光。
4. 在平行板电容器中，电容器的充电过程符合带电粒子向着电势差方向移动的趋势，证明了平行板电容器中电场对电荷的作用。
实验结论通过本次实验，我们进一步了解了电磁场与电磁波的相关原理，手动操作加深了对物理知识的理解。
实验结果验证了安培定律、法拉第定律以及电场对电荷的作用，并使我们更加熟悉了电流对磁场的影响。
这对于进一步的物理学研究和应用具有重要意义。
实验心得通过这次实验，我深刻认识到理论知识与实际操作的重要关系。
对于理论知识的深入理解，实践是必不可少的。
通过亲自动手操作，我对电磁场与电磁波的理论知识有了更加深入的了解。
同时，实验中的问题和困难也加深了我对物理知识的思考和研究兴趣。
北航物理实验—弗兰克赫兹研究性实验报告
基础物理研究性实验报告弗兰克赫兹实验第一作者：第二作者：所在院系：目录摘要： (3)Abstract (3)一、实验目的 (4)二、实验原理 (4)1)激发电位 (4)2)夫兰克-赫兹实验的原理 (5)三、实验仪器 (7)四、实验内容 (7)1)准备工作 (7)2)氩元素的第一激发电位手动测量 (7)3)氩元素的第一激发电位自动测量 (8)五、数据处理（手动测量） (8)1)灯丝电压3.0V，第一栅极电压1.5V，拒斥电压9.0V (8)2)灯丝电压3.2V，第一栅极电压1.5V，拒斥电压9.0V (10)3)灯丝电压3.0V，第一栅极电压1.0V，拒斥电压9.0V (11)4)灯丝电压3.0V，第一栅极电压1.5V，拒斥电压8.0V (12)六、实验结果探究 (13)1)实验结果分析探究 (13)2)误差来源分析探究 (13)七、实验感想 (14)参考文献： (14)附： (15)摘要：本研究性报告以“弗兰克赫兹实验”实验为深入研究探讨的课题，简单介绍弗兰克赫兹实验的基本原理以及操作步骤等，重点进行改变某个实验步骤后实验的误差分析，从而进一步了解在实验过程中严格控制实验步骤的正确性对实验结果的重要性，对今后误差分析有一定的作用。
关键词：弗兰克赫兹实验步骤误差AbstractThis research report "Frank Hertz experiment" experimentsin-depth study of the themes, a brief introduction of the basic principles of Frank Hertz experiment and procedure, focusing steps to change an experiment experimental error analysis, and learn more about the experimental procedure strict control of the correctness of the experimental procedure of the importance of the experimental results, error analysis for the future have a certain role.Keywords: Frank Hertz experiment step error一、实验目的1、了解弗兰克--赫兹试验的原理和方法；2、学习测定氩原子的第一激发电位的方法；3、证明原子能级的存在，加强对能级概念的理解。
北航基础物理研究性实验报告双电桥测低电阻
双电桥测低电阻研究性实验报告 3 / 19
北京航空航天大学报告
正文
一、实验目的 1、掌握电桥平衡的原理——零示法。 2、学习用正反接法来降低实验误差 2、了解双电桥测低电阻的原理，以及它对惠斯通电桥的改进。 3、学习使用 QJ19 型单双电桥测低电阻以及相关仪器。 4 对一元线性回归法的进一步巩固并且学会对误差进行正确的分析。 5、了解测量线性导电材料（铜丝）电导率的测量方法。 二、实验原理 用惠斯通电桥测量电阻时， 其所测电阻值一般可以达到四位有效数字，最高 −6 阻值可测到10 欧姆， 最低阻值为 10 欧姆左右。 当被测电阻的阻值低于 10 欧姆 时称为低值电阻， 单臂电桥测量到的电阻的有效数字将减小，另外其测量误差也 显著增大起来， 究其原因是因为被测电阻接入测量线路中，连接用的导线本身具 有电阻称为接线电阻， 被测电阻与导线的接头处亦有附加电阻称为接触电阻。接 线电阻和接触电阻的阻值约为10−4 ~10−2 欧姆，接触电阻虽然可以用清洁接触点 等措施使之减小，但终究不可能完全清除。当被测电阻仅为 10−3 ~10−6 欧姆时， 其接线电阻及接触电阻值都已超过或大大超过被测电阻的阻值， 这样就会造成很 大误差，甚至完全无法得出测量结果。所以，用单臂电桥来测量低值电阻是不可 能精确的， 必须在测量线路上采取措施，避免接线电阻和接触电阻对低值电阻测 量的影响。 为了消除接线电阻和接触电阻的影响，先要弄清楚它们是怎样影响测 量结果的。
如上图 T—1 所示，单电桥测量低电阻时，附加电阻是直接与待测电阻 Rx 串联的， 当附加电阻的大小与待测电阻大小相比不能被忽略时，用单电桥测量电 阻的公式：Rx=R1 R0就不能准确地得出 Rx 的值；再者，由于 Rx 很小，如 R1≈R2 时，电阻 R0 也应该是小电阻，其附加电阻的影响也不能被忽略，这也是不能准 确测量 Rx 的原因。开尔文电桥是惠斯通电桥的变形，在测量小电阻的时候有很 高的准确度， 如图 1 所示，用单电桥测低电阻时，附加电阻 R’与 R’’和 Rx 是直接串联的， 双电桥测低电阻研究性实验报告 4 / 19
北航基础物理实验研究性报告(自己写的,仅供参考)
电位差计及其应用实验的误差分析尹天杰刘昫辰（北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京 102206）摘要：本文分析了电位差计及其应用实验中的测量待测电源电动势的实验误差，发现当工作电流没有进行标准化处理时，实验不确定度将增加，影响实验精确性。
这个问题告诉我们，实验的优化设计，往往可以起到获得更准确的数据、提高实验精度的作用。
关键词：电位差计、工作电流标准化、实验误差中图分类号：043文献标识码：A文章编号：补偿法在电磁测量技术中有广泛的应用，一些自动测量和控制系统中经常用到电压补偿电路。
电位差计是电压补偿原理应用的典型范例，它是利用电压补偿原理是电位差计变成内阻无穷大的电压表，同于精密测量电动势或电压。
同理，利用电流补偿原理也可制作一内阻为零的电流表，用于电流的精密测量。
电位差计的测量准确度高，且避免了测量的接入误差，但他操作比较复杂，也不易实现测量的自动化。
在数字仪表迅速发展的今天，电压测量已逐步被数字电压表所代替，后者因为内阻高、自动化测量容易，得到了广泛的应用。
尽管如此，电位差计作为补偿法的典型应用，在电学实验中仍有重要的训练价值。
此外，直流比较式电位差计仍是目前准确度最高的电压测量仪表，在数字电压表及其他精密电压测量仪表的检定中，常作为标准仪器使用。
一、实验目的1．学会设计自组电位差计电路图并连接电路 2.学习补偿原理、零示法、比较测量法二、实验原理1.补偿原理测量干电池电动势EX的最简单办法就是把伏特表接到电池的正负极上直接读数，但由于电池和伏特表的内阻，测得的电压V=EXR/(R+r)并不等于电池的电动势EX。
由于伏特表的接入，总要从被测电路分出一部分电流，从而产生接入误差。
为了避免接入误差，可以采用补偿电路（如图所示）。
如果cd可调，E>EX，则总可以找到一个cd位置，使EX所在回路中无电流通过，这时Vcd=EX。
上述原理称为补偿原理。
2.零示法为了确认补偿回路中没有电流通过（完全补偿），应当在补偿回路中接入一个具有足够灵敏度的检流计G，这种用检流计来判断电流是否为零的方法，称为零示法。
北京航空航天大学 基础物理实验 研究性试验报告
探究测定冰的熔解热实验冰水质量比以及实验过程和数据处理的改进方法周晓城，巨建树（北京航空航天大学生物与医学工程学院北京 100191）摘要：本文通过计算得到混合量热法中的最佳冰水质量比并在实验中对此进行比较讨论，验证计算值，得出结论；验证牛顿冷却定律，同时得到实验参照值；并就本人在实验过程中遇到的一些问题提出实验操作以及数据处理方面的一些改进意见和建议；以及在数据处理过程中发现的水量、温差与冷却常数和实验误差之间的大致关系。
关键词：冰水质量比；牛顿冷却定律；数据处理；改进意见；误差规律中图分类号：043文献标识码：A文章编号：1.实验背景测量冰的熔解热的实验方法有很多，在大学物理实验中使用最多的是混合量热法，而作为大学物理少数几个热学实验中的一员，其重要性显而易见。
然而在实验的操作过程中很多同学反映实验不好操作，具体的问题有：1.依据《基础物理实验》[1]，实验中需要保证加冰前与加冰后的稳定温度与室温的温差大约在10-15℃能较好地依据牛顿冷却定律绘制温度补偿修正曲线，而对于没有经验的实验者来说实验中的水量和冰量添加不好把握，加冰太少，可能造成冰块溶解后水温高于室温而无法温度修正，或者加冰太多，造成温度稳定后冰块无法溶解完全，在实验中往往需要经过多次尝试才能取得较好的实验数据，费时费力费水；2.取冰时，所有同学都是徒手取冰的，而对于较低温度（-21℃）的冰块，手的温度较高（30℃左右），即使在取冰和透冰过程中接触的时间很短（亲测至少15s），参照实验过程中冰块溶解降温曲线，吸热也会很明显，从而使得实验结果偏低，而在没有同伴的情况下，为了协调记录时间、记录温度，同时还要投冰动作迅速而使水不外溅，观察到通常同学会找特殊时刻投冰，在这种情况下不是冰块在外界的时间过长甚至开始融化了，就是手忙脚乱实验数据很难记录，实验效果不是很好；3.同时，由于投冰之后冰融化的最初几分钟铂电阻温度计示数变化非常快，而且需记录的数据比较多，同时还要不断搅拌，使得这段数据点很容易记录不全或者记录偏差，而这段数据是数据处理过程中非常重要的部分，直接影响到温度的修正，所以很容易造成实验误差；4.还有数据处理中绘制温度修正曲线时，要求室温线上方的温度修正线与室温线所围面积与下方的面积相等，使用的方法是在坐标纸中绘图，然后通过数格子找到使面积大概相等的时刻t=t0，由于坐标纸大小有限、比例有限，数格子非常麻烦而且这样做是十分不准确的，使得T2′，T3′有了误差，影响实验效果。
北航物理研究性实验报告——各向异性磁阻传感器(AMR)与地磁场测量
a．测量磁阻传感器的磁电转换特性 .......................................................... 5 b．测量磁阻传感器的各向异性特性.......................................................... 6 3、赫姆霍兹线圈的磁场分布测量.................................................................. 6 a. 赫姆霍兹线圈轴线上的磁场分布测量..................................................6 b．赫姆霍兹线圈空间磁场分布测量.......................................................... 7 4．地磁场测量.................................................................................................. 8 五、实验数据及数据处理 ................................................................................... 9 1.磁阻传感器特性测量..................................................................................... 9 a.测量磁阻传感器的磁电转换特性 ............................................................. 9 b．测量磁阻传感器的各向异性特性........................................................ 10 2．赫姆霍兹线圈的磁场分布测量................................................................ 12 a．赫姆霍兹线圈轴线上的磁场分布测量 ................................................ 12 b．赫姆霍兹线圈空间磁场分布测量........................................................ 12 3．地磁场测量................................................................................................ 13 六、实验误差分析及注意事项： .....................................................................13 1．我在实验中遇到的问题和现象................................................................ 13 a．携带的电子仪器对实验的干扰 ............................................................ 13 b．实验仪间磁场的相互干扰.................................................................... 13 c．复位（R/S）的使用 .............................................................................. 14 d．操作要细心............................................................................................ 14 2．其它注意事项............................................................................................ 15 七、思考题 .........................................................................................................15 八、磁阻传感器的应用 ..................................................................................... 15 1．磁阻传感器在车辆检测中的应用............................................................ 15 a．车辆的分类 ............................................................................................ 16 b．车辆的方向............................................................................................ 17 c．车辆的存在 ............................................................................................ 17 2．罗盘定向与导航........................................................................................ 18 九、实验感想 .....................................................................................................19 参考文献 .............................................................................................................20
北航基础物理实验研究性实验报告密立根油滴
北航基础物理实验研究性实验报告密立根油滴1.实验目的和原理1.1实验目的本实验旨在通过密立根油滴实验，研究带电粒子在电场中的运动规律，验证电荷的电量、电荷的量子化，并测量电子电量的数值。
1.2实验原理密立根油滴实验利用了油滴在电场中做匀速下降运动的性质。
在实验过程中，需要在两个平行金属板之间建立一个均匀电场，可通过高压电源及电容器组成。
经过适当处理的油滴，通过喷雾器喷入观察舱中，被电荷所带起，当油滴进入电场时，由于电力的作用，油滴会开始向上加速或减速，直到达到的稳定运动的速度为止。
根据牛顿第二定律，此时电力与油滴重力平衡，即：eE=m×g其中，e为油滴所带电荷，E为电场强度，m为油滴质量，g为重力加速度。
考虑到油滴的存在电子荷负度的事实，我们可以写出油滴电量的表达式为：e=n×e其中，e为油滴带的电荷，e为电子电量，n为一个整数。
由此可得，油滴的表达式可以改写为：(mg−eE) = 0在实验中，我们将通过测量油滴在不同电压下的稳定下降速度，来计算电量的数值。
2.实验装置和步骤2.1实验装置本实验的主要装置有：高压电源、电容器、喷雾器、驱动装置、显微镜及摄像设备等。
2.2实验步骤2.2.1准备工作a.接通电源，使电荷采集装置工作。
b.调整显微镜使得目标所在位置清晰可见。
c.调节电容器中的电压，使之为一定的数值。
2.2.2实验操作a.先通过射灯预热机器，预热时间约为15分钟。
b.打开电流调节开关，调整到合适的数值。
c.打开电压调节开关，缓慢增加电压，使带电滴油进入视野。
d.若带电滴油向上运动，则减小电压，反之则增大电压。
e.再次观察带电滴油的上升或下降方向，调整电压大小，直至带电滴油保持匀速下降。
f.记录下匀速下降的电压。
2.2.3数据处理a.根据实验数据计算带电滴油的质量，并计算电量。
b.对多次测量的结果求平均值，以提高数据准确性。
3.结果与分析通过实验我们得到了多组测量数据，并利用公式计算出带电滴油的质量，进而计算出电子的电量。
北航基础物理实验研究性报告
B
图-8 2、读数装置改进 实验中，要求准确找到极大值或极小值的位置，现有的实验仪器 基础上会产生很大的误差，如果对实验的读数装置进行改进，提高精 度， 就可提高实验的准确率。 改进方法同布拉格衍射的读数装置改进。
外部环境的改进
在实验室中进行实验，由于各组发出的信号之间有干扰，所以的 各组实验应该隔离开来来做，以免发出的信号互相影响，这样可以提 高实验的准确性。 三、实验数据的误差分析 布拉格衍射实验数据如下：
理论
=4.84° =1.83° =1.57°
相对误差：7.3% 5.0% 2.8%
平均
理论
平均
理论
根据实验结果以及相对误差给分析可知，在误差允许范围内，能够验 证布拉格衍射公式。但是，实验中由于实验仪器精度和读数误差，实 验结果仍存在较大误差， 下面针对由晶格常数求波长的数据处理进行 定量的误差分析： 已知：a=4.00cm;(1 0 0)面 k=1；β =57.10°。 ∴d=a/ 2=2.83cm ∴λ =2dcosβ =3.074cm 误差定量分析： 实验操作中，由于人眼读书时存在误差，理论上人言分辨率的 误差为 0.2div，但实际上，由于需要读载物台分读盘和电流表的读 数，实验中积累的人眼读数的误差将近 0.5°,此误差构成 A 类不确 定度，而在之前的实验数据处理中，忽略了这一误差认为 A 类不确定
图-7
二，实验改进 1、由于 A,B 两板固定在仪器上时是用肉眼观测其是否垂直，这 样就会产生比较大的误差， 所以可以对 A,B 两板的固定方式进行改进，
6
使两板的固定位置更准确。改进方式如下： 将 A,B 两板固定于如图示的导槽 A，B 两个位置，由于导槽是相互严 格垂直的， 这样就保证了 A,B 的相互垂直， 再将导槽固定在载物台上， 调整导槽到合适位置，这样 A 板就固定在导槽上，B 板可以沿着其法 线方向前后移动， 就达到了实验的要求， 而且降低了实验的误差。 （如 图-8） A
北航基物迈克尔逊研究性报告讲解
基础物理实验研究性报告迈克尔逊干涉Michelson interferometer第一作者：姓名：学号：14131017第二作者：姓名：学号：14131023院系：交通科学与工程学院一、实验目的 ................................................................................................................................... 1 二、实验原理 .. (1)1、迈克尔逊干涉仪的光路..................................................................................................... 2 2、单色点光源的非定域干涉条纹 ......................................................................................... 3 3、迈克尔逊干涉仪的机械结构 ............................................................................................. 5 三、实验仪器 ................................................................................................................................... 6 四、实验内容 .. (7)1、迈克尔逊干涉仪的调整 ..................................................................................................... 7 2、点光源非定域干涉条纹的观察与测量 ............................................................................. 7 五、数据处理 .. (8)1、 原始数据记录 ................................................................................................................... 8 2、用差分法处理数据 ............................................................................................................. 8 3、不确定度计算 (9)4、最终结果表示................................................................................................................... 10 5、相对误差计算 ................................................................................................................... 10 计算不确定度时的注意事项 ................................................................................................. 10 六、 实验误差分析 ....................................................................................................................... 10 对迈克尔逊干涉实验，我总共进了实验室三次，两次预约、一次正式实验，在这几次实验中，我感到误差的来源是多方面的，迈克尔逊干涉仪 (10)1、空程误差 ........................................................................................................................... 10 2、条纹计数不准 . (10)3、1M 与2M 不严格垂直 ..................................................................................................... 11 4、读数误差 ........................................................................................................................... 11 七、关于光程差的相关分析 ......................................................................................................... 12 八、改进措施 ................................................................................................................................. 12 九、实验经验总结 ......................................................................................................................... 13 十、实验后的教训、感想、收获 ................................................................................................. 14 十一、对实验的建议 ..................................................................................................................... 15 参考文献.. (15)摘要：迈克尔逊干涉仪是一种典型的用分振幅法产生双光束以实现干涉的精密光学仪器，利用该仪器可以精确地测量单色光的波长。
北航基础物理研究性实验报告-氢原子光谱
氢原子光谱和里德伯常量测定—-定量误差分析和创新实验改进摘要：本文详细地介绍了氢原子光谱和里德伯常量实验的实验要求、实验原理、仪器介绍、实验内容和数据处理，并从钠黄双线无法区分的现象触发定量地分析了此现象的原因和由此产生的误差，结合光谱不够锐亮和望远镜转动带来的误差提出了创新的实验方案。
从理论上论证了实验方案的可行性，总结了基础物理实验的经验感想。
关键字：氢原子光谱里德伯常量钠黄双线Abstract:This paper introduced the hydrogen atoms spectrum and Rydberg constant experiment from experimental requirements, experimental principle, instruments required, content and Data processing. Considering that the wavelength difference of Na-light double yellow line is indistinguishable from human eyes, we analyze the cause of this phenomenon and the resulting errors quantitatively and propose an innovate experiment method combined with inadequate sharpness and lightness of the spectrum as well as the errors brought during the turning of telescope. We verify the feasibility of this method In theory and summarizes the experience and understanding of basic physics experiment.Key words: hydrogen atoms spectrum, Rydberg constant, Na-light double yellow line目录摘要： (1)关键字 (1)目录 (2)一．实验目的 (3)二．实验原理 (3)1.光栅衍射及其衍射 (3)2.光栅的色散本领与色分辨本领 (4)3.氢原子光谱 (5)4．测量结果的加权平均 (6)三．实验仪器 (7)四．实验内容 (7)五．实验数据及处理 (7)1.光栅常数测量 (8)2.氢原子光谱测里德波尔常数 (8)3.色散率和色分辨本领 (10)六．误差的定量分析 (11)1.人眼的分辨本领 (11)2.计算不确定度和相对误差： (11)七．实验方案的创新设想 (11)1.实验思路及理论验证 (11)2.实验光路 (12)3.方案理论评估 (12)八．实验感想与总结 (13)九．参考文献 (14)一．实验目的1． 巩固提高从事光学实验和使用光学仪器的能力； 2． 掌握光栅的基本知识和使用方法；3． 了解氢原子光谱的特点并用光栅衍射测量巴耳末系的波长和里德伯常数；4． 巩固与扩展实验数据的处理方法，及测量结果的加权平均，不确定度和误差计算，实验结果的讨论等。
北航物理研究性实验报告
实验名称：电磁场与电磁波的研究实验日期：2023年3月15日实验地点：北航物理实验室实验目的：1. 理解电磁场的基本概念和特性。
2. 掌握电磁波的传播规律。
3. 通过实验验证电磁波的理论。
4. 培养实验操作能力和数据分析能力。
实验原理：电磁场是电荷和电流在空间中产生的场，它由电场和磁场两部分组成。
当电荷静止时，周围存在电场；当电荷运动时，会产生磁场。
电磁波是电磁场在空间中的传播形式，其传播速度等于光速。
根据麦克斯韦方程组，电磁波在真空中传播的速度为光速c，且满足以下关系：\[ c = \frac{1}{\sqrt{\mu_0 \epsilon_0}} \]其中，\(\mu_0\)为真空磁导率，\(\epsilon_0\)为真空电容率。
实验器材：1. 电磁场发生器2. 电磁场探测器3. 光电传感器4. 信号发生器5. 示波器6. 信号线7. 电源实验步骤：1. 将电磁场发生器连接到信号发生器，调节信号发生器的频率和幅度。
2. 将电磁场探测器放置在电磁场发生器的正前方，确保探测器与发生器之间的距离固定。
3. 打开信号发生器和电磁场发生器，记录探测器的输出信号。
4. 改变信号发生器的频率和幅度，重复步骤3，记录数据。
5. 将光电传感器放置在电磁场探测器的正前方，记录光电传感器的输出信号。
6. 改变电磁场发生器的位置，重复步骤5，记录数据。
7. 使用示波器观察和记录电磁波信号的波形。
实验结果与分析：1. 当信号发生器的频率为10MHz时，电磁场探测器的输出信号稳定，说明电磁场发生器产生的电磁波能够被探测器接收。
2. 随着信号发生器频率的增加，电磁场探测器的输出信号幅度逐渐减小，说明电磁波的传播速度与频率有关。
3. 当电磁场发生器与探测器的距离增加时，光电传感器的输出信号幅度逐渐减小，说明电磁波的传播距离与距离有关。
4. 通过示波器观察，电磁波信号的波形为正弦波，符合电磁波的理论。
实验结论：1. 电磁场是电荷和电流在空间中产生的场，由电场和磁场两部分组成。
北航物理研究性实验报告
北航物理研究性实验报告北航物理研究性实验报告导言：物理学是一门基础学科，通过实验研究能够验证理论，提供实际应用的科学依据。
本实验旨在通过对某一物理现象的研究，探索其背后的原理和规律。
通过实验，我们可以深入了解物理学的实践意义，培养实验观察和数据处理的能力。
实验目的：本实验的目的是研究光的折射现象，通过测量折射角和入射角之间的关系，验证折射定律，并计算出光在不同介质中的折射率。
实验原理：光的折射是光线从一种介质传播到另一种介质时，由于介质的密度不同而改变方向的现象。
根据折射定律，入射角i、折射角r和两个介质的折射率之间存在着如下关系：n1sin(i) = n2sin(r)。
其中，n1和n2分别是两个介质的折射率。
实验步骤：1. 准备实验所需材料，包括光源、凸透镜、直尺、半反射镜等。
2. 将光源放置在一定距离处，使其成为平行光。
3. 将凸透镜放置在光源和半反射镜之间，调整凸透镜的位置和方向，使光线经过凸透镜后成为平行光。
4. 在半反射镜上方放置一块透明介质，如水，调整其位置和倾斜角度，使光线从空气中射入水中。
5. 使用直尺测量入射角和折射角，并记录下来。
6. 重复上述步骤，将透明介质更换为其他材料，如玻璃、油等，测量不同介质中的入射角和折射角。
实验结果与讨论：通过实验测量得到的入射角和折射角数据，我们可以计算出不同介质的折射率。
根据折射定律，我们可以得到n1sin(i) = n2sin(r)，通过这个公式，我们可以推导出不同介质的折射率。
在实验中，我们发现当光线从空气射入水中时，入射角较大时，折射角也较大，光线弯曲的程度较大。
而当光线从水射入空气中时，入射角较小时，折射角也较小，光线弯曲的程度较小。
这与折射定律中的sin函数的性质相符合。
在不同介质中，光的速度会发生改变，从而导致光线的折射。
根据光的速度和波长的关系，我们可以计算出不同介质的折射率。
折射率越大，介质对光的阻碍越大，光线的弯曲程度也越大。
北航物理实验研究报告性报告
北航物理实验研究性报告实验题目：稳态法测不良导体的热导率题目代号：1022第一作者：李晓成 14151093第二作者：陈继伟 14151077一、摘要由于温度不均匀，热量从温度高的地方向温度低的地方转移，这种现象叫做热传导。
导热系数是表征物质热传导性质的物理量。
按傅里叶定律，其定义为单位温度梯度（在1m长度内温度降低1K）在单位时间内经单位导热面所传递的热量；材料结构的变化与所含杂质对导热系数值都有明显的影响，因此材料的导热系数常需要由实验具体测定。
测量导热系数的方法一般分为两类：一类是稳态法，另一类是动态法。
二、关键词稳态法傅里叶导热方程式热电偶温差计不良导体热导率三、实验基本要求1．了解热传导现象；2．学习用稳态法测不良导体的导热系数；﹒3．学会用作图法求冷却速率。
四、实验原理所谓稳态法，就是利用热源在待测样品内部形成不随时间改变的稳定温度分布，然后进行测量。
1882年Fourier给出了热传导的基本公式——Fourier导热方程。
方程指出，在物体内部，取两个垂直于热传导方向、彼此相距为h、温度分别为Ѳ1、Ѳ2的平行平面（Ѳ1>Ѳ2），若平面面积为S，则在δt时间内通过面积S的热量δQ满足下述方程：(1)式中，δQ/δt 为热流强度，k称为该物质的热导率（又称导热系数），单位为.本实验装置如图1所示。
在支架D上依次放上圆铜盘P、待测样品B和厚底紫铜圆盘A。
在A的上方用红外灯L加热，使样品上、下表面分别维持在稳定的温度Ѳ1、Ѳ2，Ѳ1、Ѳ2分别用插入在A、P侧面深孔中的热电偶E来测量。
E的冷端浸入盛于杜瓦瓶H内的冰水混合物中。
数字式电压表F用来测量温差电动势。
由式（1）知，单位时间通过待测样品B任一圆截面的热流量为(2)式中，为圆盘样品的直径，为样品厚度。
当传热达到稳定状态时，通过B盘上表面的热流量与由黄铜盘P向周围环境散热的速率相等。
因此，通过求黄铜盘P在稳定温度Ѳ2时的散热速率来求热流量δQ/δt 。
北航基础物理实验研究性实验报告材料_分光仪地调整及应用
文档航空航天大学物理研究性实验报告分光仪的调整及其应用第一作者：所在院系：就读专业：第二作者：所在院系：就读专业：目录目录一.报告简介 (1)二.实验原理 (1)实验一.分光仪的调整 (1)实验二.三棱镜顶角的测量 (3)实验三.最小偏向角法测棱镜折射率 (1)二．实验仪器 (1)三.实验主要步骤 (2)实验1.分光仪的调整 (2)1.调整方法 (2)2.要求 (4)实验2.三棱镜顶角的测量 (4)1.调整要求 (4)2.实验操作 (5)实验3.棱镜折射率的测定（最小偏向角法） (6)四.实验数据记录 (6)五.数据处理 (7)实验2.反射法测三棱镜顶角 (7)实验3.最小偏向角法测棱镜折射率 (7)六.误差分析 (8)七.分析总结 (8)八.实验改进 (9)九.实验感想 (10)十.参考文献及图片附件： (11)一.报告简介本报告以分光仪的调整、三棱镜顶角和其折射率的测量为主要容，先介绍了实验的基本原理与过程，而后进行了数据处理与不确定度计算。
并以实验数据对误差的来源进行了分析。
同时还给出了调节分光仪的经验总结与方法，并对现有实验仪器和试验方法提出了改进的意见。
二.实验原理实验一.分光仪的调整分光仪的结构因型号不同各有差别，但基本原理是相同的，一般都由底座、刻度读数盘、自准直望远镜、平行光管、载物平台5部分组成。
1-狭缝套筒；2-狭缝套筒紧固螺钉；3-平行光管；4-制动架；5-载物台；6-载物台调平螺钉；7-载物台锁紧螺钉；8-望远镜；9-望远镜锁紧螺钉；10-阿贝式自准直目镜；11-目镜；12-仰角螺钉；13-望远镜光轴水平螺钉；14-支臂；15-望远镜转角微调螺钉；16-读数刻度盘止动螺钉；17-制动架；18-望远镜止动螺钉；19底座；20-转座；21-读数刻度盘；22-游标盘；23-立柱；24-游标盘微调螺钉；25-游标盘止动螺钉；26-平行光管光轴水平螺钉；27-仰角螺钉；28-狭缝宽度调节螺钉；1.三角底座在三角底座中心，装有一个垂直的固定轴，望远镜、主刻度圆盘、游标刻度盘都可绕它旋转。
北航物理实验研究性报告热学系列实验1021
北航物理实验研究性报告热学系列实验1021目录摘要 (4)一、实验目的 (4)二、实验原理 (4)实验1. 测量冰的溶解热 (4)（1）一般概念 (4)（2）装置简介 (5)（3）实验原理 (5)（4）牛顿冷却定律法 (6)实验2．电热法测量焦耳热功当量实验： (9)（1）一般说明 (10)（2）一元线性回归法散热修正 (11)三、实验仪器 (11)四、实验步骤 (12)实验1．测量冰的熔解热实验： (12)（1）记录有关常数 (12)（2）测定实验过程中系统温度随时间的变化 (13)（3）数据处理 (13)实验2．电热法测量焦耳热功当量实验： (13)（1）称量各种质量 (13)（2）测量时间—温度关系 (14)（3）测量加热器的电功率 (14)（4）数据处理 (14)五、数据记录与处理 (14)实验1．测量冰的熔解热实验： (15)（1）相关常数 (15)（2）数据列表 (15)（3）坐标纸作图 (17)（4）计算冰的溶解热 (18)实验2．电热法测量焦耳热功当量实验： (18)（1）测量各种质量、电压 (18)（2）数据列表 (19)（3）数据处理 (19)六、误差分析 (20)实验1．测量冰的熔解热实验： (20)实验2．电热法测量焦耳热功当量实验： (20)七、实验改进 (20)八、收获与体会 (21)九、参考资料 (21)十、原始数据 (22)图 1 量热器示意图 (5)图 2 系统散热修正 (7)图 3 另一种散热修正方法 (8)图 4 热功当量实验装置 (10)摘要本次实验内容包括两个实验：测量冰的溶解热和电热法测量焦耳热功当量。
利用两种散热修正方法减小误差，但数据处理过程较为繁琐。
本报告对实验误差做了详细分析，并给出改善建议。
关键词：溶解热、散热修正、能量守恒一、实验目的1.熟悉热学实验中基本仪器的使用；2.研究电热法中作功与传热的关系；3.学习两种进行散热修正的方法——牛顿冷却定律法和一元线性回归法；4.了解热学实验中合理安排实验和选择参量的重要性；5.熟悉热学实验中基本仪器的使用。
北航_基础物理实验_研究性报告_双电桥测低电阻
基础物理实验研究性报告——双电桥测低电阻实验专题双电桥测低电阻整理刘永超学号11241058院（系）名称中法工程师学院2012年11月29日目录一、实验原理 (1)二、实验仪器 (3)三、主要步骤 (4)3.1准备工作 (4)3.2实验操作与记录 (4)3.3实验仪器整理 (4)四、数据记录与处理 (5)五、讨论 (6)5.1 误差分析 (7)5.1.1对实验误差的定性分析 (7)5.1.2对双电桥测低电阻的实验误差的定量分析 (7)5.2 实验改进建议 (8)5.2.1对实验原理的改进 (8)5.2.2 对实验器材的改进 (10)5.3 实验总结 (11)5.3.1实验经验教训： (11)5.3.2实验感想与收获： (11)六、参考文献 (12)摘要本文以“双电桥测低电阻”的实验报告为主要内容，通过与惠斯通电桥的对比，详细介绍了了开尔文双电桥测量低电阻的原理以及具体的实验过程，而后通过已取得的实验数据进行了严格的数据处理与不确定度的计算。
并以实验数据对误差的进行了更为深入的分析，并根据自己实际操作实验的经历对本实验的实验仪器等提出了自己的看法，以及本次试验给自己的感受。
关键词：开尔文双电桥、低电阻、误差、实验改进。
一、实验原理惠斯通电桥（单电桥）测量的电阻，其数值一般在10～106之间，为中电阻。
对于10以下的电阻，例如变压器绕组的电阻、金属材料的电阻等，测量线路的附加电阻（导线电阻和端钮处的接触电阻的总和为10-4～10-2）不能忽略，普通惠斯通电桥难以胜任。
如图1. 1所示，用单电桥测低电阻时，附加电阻与和是直接串联的，当和的大小与被测电阻大小相比不能被忽略时，用单电桥测电阻的公式就不能准确地得出的值；再则，由于很小，如≈，电阻也应是小电阻，其附加电阻（图中未画出）的影响也不能忽略，这也是得不出准确值的原因。
开尔文电桥是惠斯通电桥的变形，在测量小阻值电阻时能给出相当高的准确度。
它的电路原理见图1.2。
北航基物迈克尔逊研究性报告
基础物理实验研究性报告迈克尔逊干涉Michelson interferometer第一作者：姓名：学号：********第二作者：姓名：学号：********院系：交通科学与工程学院一、实验目的 ................................................................................................................................... 1 二、实验原理 .. (1)1、迈克尔逊干涉仪的光路..................................................................................................... 2 2、单色点光源的非定域干涉条纹 ......................................................................................... 3 3、迈克尔逊干涉仪的机械结构 ............................................................................................. 5 三、实验仪器 ................................................................................................................................... 6 四、实验内容 .. (7)1、迈克尔逊干涉仪的调整 ..................................................................................................... 7 2、点光源非定域干涉条纹的观察与测量 ............................................................................. 7 五、数据处理 .. (8)1、 原始数据记录 ................................................................................................................... 8 2、用差分法处理数据 ............................................................................................................. 8 3、不确定度计算 (8)4、最终结果表示..................................................................................................................... 9 5、相对误差计算 ..................................................................................................................... 9 计算不确定度时的注意事项 ................................................................................................. 10 六、 实验误差分析 ....................................................................................................................... 10 对迈克尔逊干涉实验，我总共进了实验室三次，两次预约、一次正式实验，在这几次实验中，我感到误差的来源是多方面的，迈克尔逊干涉仪 (10)1、空程误差 ........................................................................................................................... 10 2、条纹计数不准 . (10)3、1M 与2M 不严格垂直 ..................................................................................................... 11 4、读数误差 ........................................................................................................................... 11 七、关于光程差的相关分析 ......................................................................................................... 11 八、改进措施 ................................................................................................................................. 12 九、实验经验总结 ......................................................................................................................... 13 十、实验后的教训、感想、收获 ................................................................................................. 13 十一、对实验的建议 ..................................................................................................................... 15 参考文献.. (15)摘要：迈克尔逊干涉仪是一种典型的用分振幅法产生双光束以实现干涉的精密光学仪器，利用该仪器可以精确地测量单色光的波长。
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北航基础物理实验研究性报告全息照相与全息干涉法实验误差分析与相关改进摘要：全息摄影亦称：“全息照相”，一种利用波的干涉记录被摄物体反射（或透射）光波中信息（振幅、相位）的照相技术。
全息摄影是通过一束参考光和被摄物体上反射的光叠加在感光片上产生干涉条纹而成。
全息摄影不仅记录被摄物体反射光波的振幅（强度），而且还记录反射光波的相对相位。
本实验的内容为反射式和透射式全息照相，并在反射式全息照相的基础上用二次曝光法测定铝板的杨氏模量，通过实验不仅可以学到全息照相的相关知识和技能，还可以获得在二维光学平台上进行光路调整的训练。
通过实验及相关分析，对全息照相与全息干涉法实验中的误差进行分析并做出相关改进。
关键词：全息照相反射式全息透视式全息两次曝光法1. 实验要求1.1 实验重点1)了解全息照相的基本原理，熟悉反射式全息照相与透射式全息照相的基本技术和方法；2)掌握在光学平台上进行光路调整的基本方法和技能；3)学习用二次曝光法进行全息干涉测量，并以此测定铝板的弹性模量；4)通过全息照片的拍摄和冲洗，了解有关照相的一些基础知识。
1.2 实验原理1.2.1 全息照相全息照相所记录和再现的是包括物光波前的振幅和位相在内的全部信息。
但是，感光乳胶和一切光敏元件都只对光强敏感，不能直接记录相位，从而借助一束相干参考光，通过拍摄物光和参考光之间的干涉条纹，间接记录下物光的振幅和位相信息，然后使照明光按一定方向照射到全息图上，通过全息图的衍射再现物光波前，这时人眼便能看到物体的立体像。
根据记录光路的不同，全息照相又分为透射式全息和反射式全息，若物光和参考光位于记录介质（干板）的同侧，则称为透射全息；若物光和参考光位于记录介质的异侧，则称为反射全息。
（1）透视射全息照相1）透视全息照相的记录两束平行光的干涉将感光板垂直于纸面放置，两书相干平行光o 、r 按照图1所示方向入射到感光板上，他们与感光板法向夹角分别为o ϕ和r ϕ，并且o 光中的两条光线1、2与r 光中的两条光线'1和'2在A 、O 两点相遇并相干，于是在垂直于纸面方向产生平行的明暗相间的干涉条纹，亦即在感光板上形成一个光栅。
设A 、O 两点为相邻明条纹，则条纹间距 ,如图1，其光程差为波长λ。
光线'1与'2之间光程差为r d ϕsin ，光线1与2之间的光程差为o d ϕsin ，又由于光线2与'2等光程，所以光线1与'1间的光程差为)sin (sino r d ϕϕ+，以感光板法线为基准，逆时针转至入射光线（不大于）的入射角为正，反之为负。
所以干涉条纹间距为：ro d ϕϕλsin sin -=（1）图 1 图 2单色发散球面波的干涉而在通常全息照相中，物光与参考光都是发散球面波。
将感光板至于直角坐标系OXY 平面上，如图2，物光光线1、2与参考光线'1、'2。
在A 、O 两点处相遇并相干。
在点附近微小区域，可将这些光 线视为一束细小的平行光，两束光在感光板上相遇并干涉，形成与Y 轴方向平行的，间距为的明暗条纹，结合式（1）有：sin sin O oO rOd λφφ=-（2.1）同理，在点附近的微小区域内，条纹间距：sin sin A oO rOd λφφ=- （2.2）2）透视全息的再现全息图是以干涉条纹形式记录的物光波，相当于一块有复杂光栅结构的衍射屏，必须用参考光照射才能在光栅的衍射光波中得到原来的物光，从而使物体得到再现。
以光栅发现为基准，逆时针转至入（衍）射光线的入（衍）射角为正，则光栅方程为：(sin sin )d k θϕλ-= 0,1,2,k =±± (3)其中θ为衍射角，ϕ为入射角。
由相关理论可知，灰度呈正弦分布的光栅结构，其衍射级只能取1±。
所以，让与参考光r 完全相同的 再现光照射到全息图上，就会在原物处看到与其等大的三维像，实现全息像的再现。
（2）反射式全息照相反射式全息照相利用相干光记录全息图，但可以用“白光”照明得到再现像。
因为眼睛可以在室内可见光环境中方便地看到原物的虚像，本实验中采用此方法制作全息像,也是用该方法进行二次曝光法测量相关数据。
物光与参考光从底片的正反两面分别引入并在底片介质中形成驻波，在平板乳胶面中形成平行于乳胶面的多层干涉面，由于物光与参考光之间的夹角接近于o180，故两相邻干涉面间的距离近似为：2)2/180sin 2λλ=≈o d （(4)当用波长为632.8nm 的激光作为光源时，这一距离约为0.32微米，会在厚度约为25微米的光致聚合物底板上形成约60-80层干涉面（布拉格面），因而全息图是一个具有三维结构的衍射物体，再现光在这三维物体上的衍射极大值必须满足下列条件：（1） 光从衍射面上反射时，反射角等于入射角；（2）相邻两干涉层之间的反射光光程差必须是λ，如图3，即有布拉格条件：2cos L nd θλ∆==（5）式中n 是感光板的折射率。
图 31.2.2 两次曝光法测定金属板的弹性模量两次曝光法干涉图要求在同一记录介质上制作两个全息图，它将物体在两次曝光之间的形状改变永久地记录下来。
材料力学相关理论可知，悬臂梁自由端受到集中载荷y F 作用时，梁的中心线（x 轴）上各点，沿x 方向和z 方向的变形略去不计，沿着y 方向位移量按照挠度变形分布理论为：)3(62x L EJx F dy y -=（6）式中L 为梁的长度，E 为材料的弹性模量，3/12J bh =为横截面的惯性矩，x 为待测点位置坐标。
按照图4所示的光路图（L 为扩束镜，、为平面镜，H 为干板，P 为铝板，G 为加力装置）组装实验仪器。
悬臂梁未受力时作第一次曝光，则记录下了悬臂梁处于原始状态时的的全息图。
第二次曝光记录下加力后悬臂梁的全息图。
再现时，同时复现悬臂梁两个状态下的物光波前，这两个波前发生干涉，得到一簇等光程差的干涉条纹。
如图5。
由图5知，梁上某点A ，变形后到达'A 点，位移方向垂直于梁表面，位移量为dy ，两点发出的光波之间的光程差为：)cos (cos βαδ+=dy （7）图 4图 5根据干涉原理，明纹与暗纹处的位移量分别为：βαλcos cos +=k dy （明纹）（8）βαλcos cos )12(+-=k dy （暗纹）（9）将式（8）与式（6）联立，变形可得弹性模量的表达式：)cos )(cos 3(62βαλ+-=x L Jk x F E y （10）式中3121bh J =,b 为梁的宽度，h 为梁的厚度，所以： 明纹处：)cos )(cos 3(232βαλ+-=x L bhk x F E y （11）暗纹处：)cos )(cos 3()12(232βαλ+--=x L bhk x F E y （12）本实验中α与β近似为零，因此只需要测出b 、h 、y F 以及某一明纹（或暗纹）沿着梁轴向的位置坐标x ，就可以测出弹性模量E 。
1.3 实验仪器氦氖激光器及电源一套、分束镜一块、平面镜3面、被摄物一个、砝码加载器及待测铝板、载物台、底板架1个、扩束镜2块、透镜1块，白屏1块，纯净水以及质量分数分别为40%，60%，80%，100%的异丙醇溶液若干，竹夹一个，RSP —1型红敏光聚合物全息干板。
1.4 注意事项1．全息干板必须夹牢固，最好不要有自由端。
特别是全息干板面积比较大时，需要固定自由端以避免震振动；当面积较小时，可以只夹住一端。
2．全息干板必须夹牢固后，应该等待几分钟再拍摄相片，以释放干板的夹持应力，提高再现像的质量；3．拍摄光路上的光学元件必须用磁性表座固定，不用的仪器不要放在全息台上； 4．尽量避免在较大噪声的环境中曝光；5．曝光时间内，不要在室内走动或者敲击全息台，以免振动影响干涉条纹的质量；1.5 实验内容1、全息照片的拍摄和全息像的再现 （1）反射式全息照相按照6所示光路组装反射全息记录光路，OH 之间的距离控制在1cm 以内，尽量使物体平面平行于H 。
光路调整好后，遮挡激光安防感光板，H 的乳胶面应当正对物体，随后去除遮挡，曝光10—20秒。
图 6（2）冲洗底板 a) 将曝光后的感光板用竹夹夹住，放在纯净水中浸泡10s 后取出，滤尽水。
b)将感光板依次放入质量分数为40%，60%，80%的异丙醇溶液中各脱水10—15s 后取出，每次进入相邻溶液后，都需将干板上的溶液滤尽。
c) 将感光板放入质量分数100%的异丙醇溶液中脱水，直至感光板呈现红色或黄绿色。
d)滤尽干板上的溶液，迅速将干板用吹风机吹干。
（3）再现像的观察经吹洗风干的反射全息图在白光下即可看到原物的虚像。
2、二次曝光法测定铝板的杨氏模量⑴按照图4所示组装实验光路图，注意铝板与感光板距离尽可能小，感光板的乳胶面要朝向铝板。
⑵物体静止时进行第一次曝光，时间约10s 。
随后用砝码加载器给悬臂梁自由端施加适当大小的力yF ，稳定1min 后，进行第二次曝光，时间约15s 。
注意施力方向要与铝板垂直，加力过程动作要轻，不要有振动。
然后按照上文所述的方法冲洗底板，之后可以在白光下直接看到干涉条纹，取级数不同的明纹或暗纹，测量条纹所在处x 坐标，然后测定铝板的长度、宽度、厚度，按照式（11）与（12）计算弹性模量。
1.6 实验数据及处理 1.6.1原始数据记录1）铝板及相关参数2）条纹位置记录（单位：cm）1.6.2 实验数据处理（一元线性回归法）对这六组明纹处数据，使用一元线性回归的方法计算：根据上述公式：)cos)(cos3(232βαλ+-=xLbhkxFE y代入数据得pakXXE)21.0(1024.4215-⨯=令kx xx Y=-=)21.0(2则bxY xEY=⨯=令1510 24.4则Y与X成线性关系可用一元线性回归法解，由原始数据X，Y，XY列表如下：由一元线性回归法可知GPa A E x x xyy x A 34.1231024.410909.215522=⨯⨯=⨯=--=-即1.7 误差分析1、误差分析对“全息照片的拍摄和全息像的再现”的实验，观察一元硬币和小熊猫的全息成像效果，各像整体轮廓基本可以看清，但是细节处清晰度欠佳，经过分析，其主要原因有：（1）系统稳定性对实验结果的影响：由于全息图上所记录的是参考光和物光的干涉条纹，而这些条纹非常细，在曝光过程中，极小的位移振动都会引起干涉条纹的模糊不清，甚至使干涉条纹完全不能记录下来。
实验中难以保证完全的无振动，因此微小的振动、噪音都会影响光路系统的稳定性。
（2）光线漫反射的影响：光线照射到硬币和玩具表面发生漫反射，所以由部分物光并未和参考光发生干涉，因此丢失这些光的信息，未完全记录下物体的表面信息（3）实验使用镜片的影响：由于实验使用的各个镜片实验前均没有清洗，扩束镜、平面镜的镜面可能沾有微小的灰尘、污渍，从而影响参考光的传输和照射的均匀性；（4）参考光和物光的光强比的影响：全息照相是物光与参考光的双光束干涉。