大学物理实验答案

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？

ϕ2

1=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-=1800

A 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 ====-=δ

8、在测角时某个游标读数第一次为343︒56'，第二次为33︒28'，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1.45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 103

133.8145.115250012⨯=-⋅=-∆⋅

=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