全套大学物理实验报告

教案1 迈克尔逊干涉实验一 实验目的1、 了解迈克尔逊干涉仪的结构；2、 掌握迈克尔逊干涉仪的结构；3、 观察光的等倾干涉现象并掌握波长的方法；4、 掌握逐差法处理数据。

二 实验仪器H e -N e 激光器、扩束透镜、迈克尔逊干涉仪 三 实验原理迈克尔逊干涉仪的光学系统如图。

它由分光板G 、补偿板H 、定反射镜M 1和动反射镜M 2组成。

M 1和M 2互相垂直，分光板和补偿板是一对材料和外型完全相同的平板光学玻璃，它们相互平行并分别和M 1、、M 2成大致45度夹角，分光板的次数不同引起的光程差。

来自点光源（或扩展光源）的光，入射到分光板上，分为强度相同的光线“1”和光线“2”的相干光，并分别由M 1和M 2反射后投射到光屏上（对于扩展光源用眼睛正对着观察）产生干涉现象。

由于M 1和M 2垂直，可以等价地看成M 2的虚象和M 1形成一个厚度d 为的空气隙，d 的大小随M 2的位置改变而改变，所以两光线的光程差可由下式确定：i dCos '=∆2 （1）式中i ˊ为光线“1”对M 2的入射角。

当d 一定时，Δ由i ˊ确定，i ˊ相同的方向上光程差相等，形成了等倾干涉条纹。

且满足：λk i dCos ='2 k=0、1、2、3 (2)呈亮条纹：2)12(2λ+='k i dCos k=0、1、2、3 (3)呈暗条纹。

条纹呈明暗相间的同心环，这和牛顿环干涉条纹相似，但不同的是本同心环外侧干涉级别低，越靠圆心干涉级别越高。

圆心干涉级别最高。

现分析一下（2）式。

对于第级亮条纹，有：λk i dCos k='2 （4） 当d 增大时，为了保证（4）式仍成立i k ‘必须也增大，即k 级亮条纹往外扩大，反之，减小时，i k ‘也必须减小，k 级亮条纹往内缩小。

特别地考虑i ˊ=0（即圆心）处。

满足：λk d =2 （5）时为亮条纹。

那么，d 增大时，中心亮条纹的级别K 增大，中心往外冒出亮条纹，d 减小时，中心亮条纹级别减小，亮条纹往中心收进。

每当d 改变2λ时，中心处就冒出或收进一个干涉条纹。

当d 改变2λn时，中心处就冒出或收进n 个干涉条纹。

根据这种现象，可以测定光波波长。

假设动镜M 2原在位置D 1上，现移动M 2的位置，同时观察并计算中心亮条纹冒出或收进的数目，当M 2移至位置D 2时，相应地冒出或收进的亮条纹数目N 。

就有： 四 教学内容1、 检查预习报告，特别对数据记录表格进行检查2、 实验装置的调整，提问H e -N e 激光器所发的光线与定镜之间的关系，应该怎样调整？（反射回来的光线应该出现在H e -N e 激光器的头部面板上）3、示范并提问第二个问题，光斑重合的时候应该出现干涉图样，如果没有图则扩束之后仍然无法得到干涉图样，那么应该怎样调整？4、提醒几个要点a、动镜的位置应调到40~50mm之间b、如果不能产生干涉那么要检查当调节定镜背后的三个螺丝时，出现在H e-N e激光器的头部面板上的光线是否相应会动？以及对重合的斑点进行检查（换个点看看）c、干涉图样的中心应该全部出现，利用哪个部份？5、用逐差法处理数据五注意事项1、使用干涉仪时不要使工作台震动；2、切勿用手或其他物品触摸其光学表面；3、切勿正对着光学表面讲话。

教案光的等厚干涉与应用林一仙一目的1、观察光的等厚干涉现象，加深理解干涉原理2、学习牛顿环干涉现象测定该装置中平凸透镜的曲率半径3、掌握读数显微镜的使用方法4、掌握逐差法处理数据的方法二仪器读数显微镜，钠光灯，牛顿环装置三原理牛顿环装置是一个曲率半径相当大的平凸透镜放在一平板玻璃上，这样两玻璃间形成空气薄层厚度e与薄层位置到中央接触点的距离r，凸透镜曲率半径R的关系为：(a)(b)图20—1根据干涉相消条件易得第K级暗纹的半径与波长λ及牛顿环装置中平凸透镜的凸面曲率半径R存在下述关系：根据d K2与K成正比的性质采取逐差法处理实验数据四教学内容和步骤1、牛顿环装置的调整，相应的提出问题，怎样将干涉图样调到装置的中心？2、显微镜的调节，焦距怎么调？叉丝怎样调节？干涉图样不清晰怎么办？反光镜怎么用？刻度尺怎么读？3、读数方法，要防止螺距差。

读完一组之后要把牛顿环转90度再重新读一组。

4、用逐差法处理数据，忽略仪器误差。

五注意事项1、仪器轻拿轻放，避免碰撞。

2、镜头不可用手触摸，有灰尘时用擦镜纸轻轻拂去不能用力擦拭。

调焦及调鼓轮时不可超出可调范围。

为防止产生螺距误差，测量过程中鼓轮只能往一个方向转动，不许中途回倒鼓轮。

六主要考核内容1、预习报告内容是否完整，原理图、公式、表格等是否无误。

2、看是否将干涉图样调出来，数据是否有误等。

教案2 霍尔元件灵敏度测定及应用一 目的1、 进一步了解霍尔效应；2、 掌握霍尔元件灵敏度及其特性的测量方法。

3、 测定电磁铁磁场特性 二 仪器V AA H 电压测量双路恒流电源，SH500霍尔效应实验装置，MR-1磁阻效应实验装置。

三 原理1、 霍尔效应及其霍尔灵敏度将金属片置于磁场中，让磁场垂直通过薄片平面。

沿薄片的纵向通以电流，则在薄片的两侧面会出现微弱的电压。

这就是霍尔效应，横向产生的电压叫霍尔电压，符号V H 。

dIBR V HH = （1） 霍尔系数R H =（en ）-1=C ；n 为薄片中载流子的浓度，e 为电子带电量，d 为薄片的厚度。

V H =K H IB （2）K H ——霍尔灵敏度，它表示该元件产生霍尔效应的强弱，即在单位磁感应强度B 和单位控制电流I 时，产生霍尔电压的大小。

2、 电磁铁气隙的磁场本实验利用电磁铁装置产生一个已知的磁场rML L NI B μμ210+=（3）μ0——真空磁导率；N ——励磁线圈的匝数；I M ——线圈中的励磁电流； L 1——气隙距离； L 2——铁芯磁路平均长度；μr ——铁芯相对磁导率；本实验μr =15003、 电磁铁气隙中心的磁场系数MCH H H M I I K V I B R ==（4） R ——中心磁场的磁场系数 四 教学内容（一） 磁感应强度一定，变化控制电流时霍尔元件灵敏度测定接好线路，并打开恒流源后面的开关，在一定的I CH ，I M 值下，调节霍尔元件在气隙里的位置和角度，使霍尔电压V H 显示的数值最大为止。

1、 I M =200mA ，依次改变：I CH =1.00,2.00,3.00,4.00,5.00,6.00,7.00,8.00,9.00,10.00mA ，测量出相应的霍尔电压V H 的值。

2、 利用开关k 1,k 2依次改变I M 与I CH 电流的方向，记录相应的数值。

3、 用逐差法处理数据。

（二） 控制电流一定，电磁铁气隙中心磁场系数的测定1、 连接线路，调节霍尔元件在气隙里处于垂直与中心位置。

2、 I CH =1.00mA ，依次改变I M =100，200，300，400，500，600，700，800mA 测量出对应的霍尔电压V H 值，并利用开关k 1,k 2依次改变I M 与I CH 电流的方向，记录相应的数值。

3、 用作图法处理数据。

五 注意事项1、 元件的控制电流I CH 最大不能超过30m A ，否则将损坏元件。

2、霍尔片很脆，不可受撞击，故实验操作时应小心谨慎，调节时动作应缓慢。

实验1物体密度的测量林一仙 一 目的1、 了解卡尺、千分尺的读数原理；2、 掌握卡尺、千分尺和物理天平的使用方法；3、 掌握形状规则物体的密度测量方法。

二 仪器游标卡尺、千分尺、物理天平 三 实验原理（一） 游标卡尺1、 结构游标卡尺是由主尺和游标尺组成，包括内量爪、外量爪、尾尺这三种测量方法。

2、 读数原理a 、 主尺读数方法：如果游标上“0”刻度线在主尺上K~K+1毫米之间的某一位置，那么就读为K ；b 、 游标的读数：如果游标上第P 条刻度线与主尺上某刻度线对齐，那么就读为P •Δ。

所以物体的长度为L=K+P •Δ。

（Δ为精确度） 3、 注意事项测量前应检查零点读数，校准。

（二）千分尺1、结构千分尺的量程是25mm，精确度为0.001cm。

它的主要部分是测微螺旋，由一根精密的测微螺杆和有毫米刻度的固定套管组成。

固定套管外有一微分筒，微分筒上沿圆周刻有50个等分格，当微分筒旋转一周，测微螺杆正好沿轴线方向移动一个螺距0.5mm，这是千分尺的机械放大原理。

2、读数方法固定套管的标尺刻在水平线的上下，上面刻度线是整毫米数，下面刻度线在上面二刻度线的中间，表示0.5mm。

读数时应该先从固定套管上读出整数格（每格0.5mm），再以固定套管上的水平线为读数准线，读出微分筒上的分格数（每格0.01mm），估计到最小分格的十分之一。

即0.001mm这一位。

3、注意事项（1）测量前应检查零点读数，校准；（2）使用时应注意棘轮旋柄发出的响声；（3）千分尺用完，测砧间应留一点间隙。

（三）物理天平1、结构主要由制动架、横梁、指针和称盘组成。

2、物理天平的操作方法(a)、调节水平（1）调节水平螺丝中的任一个，使水准仪上的气泡处在顶部或底部位置。

（2）同步调节（即同方向旋转）两个水平螺丝，使气泡位于水准仪的中央，这时天平就处于水平状态。

(b)、调节零点平衡游码拔到零位置，称盘挂在刀口上，支起横梁，指针若在标尺中间，或在标中间往左右等幅振动，则天平平衡。

(c)、称衡左物右码；称衡完毕要放下横梁。

3、注意事项a、天平的负载量不得超过其最大称量；b、常常止动；c、取砝码勿用手拿。

四实验步骤1、游标卡尺的使用测量铜柱体的直径和高，分别重复6次；计算高H，直径D的测量平均值和测量的不确定度。

2、千分尺的使用测量小钢球的直径d，重复6次；计算它的平均值和不确定度。

3、物理天平的使用测量铜柱和钢球的质量各一次；计算铜柱体和钢球的的密度和测量的不确定度。

五数据及处理表1 铜柱体直径与高度的测量数据(cm)次序 1 2 3 4 5 6 平均sD 2.488 2.486 2.484 2.486 2.484 2.484 2.485 0.0011 H2.902 2.902 2.908 2.904 2.902 2.904 2.904 0.00234经检验以上数据没有坏值表2 小钢球直径测量数据(mm) 次序 1 23456平均S X 0 0.002 0.002 0.004 0.003 0.001 0.002 — — X d 9.522 9.521 9.518 9.520 9.520 9.520 — — d9.5249.523 9.522 9.523 9.521 9.522 9.5228.37×10-4以上数据经检验没有坏值 铜柱体的的密度计算： M =117.05g ；g m m u 03.0305.03==∆=⎪⎩⎪⎨⎧=±=±=%18.0)/(02.031.83E u cm g ρρρρ(P=68.3%) 小钢球密度的计算： M=3.53g ；g m m u 03.0305.03==∆=⎪⎩⎪⎨⎧=±=±=%9.0)/(07.081.73E u cm g ρρρρ（P=68.3%） 物理实验教案实验名称：物体密度的测定指导老师：林一仙时间：2006/2007学年第二学期 1目的4、 了解卡尺、千分尺的读数原理；5、 掌握卡尺、千分尺和电子天平的使用方法；6、 掌握形状规则物体的密度测量方法。