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物理实验报告 篇1
摘要：热敏电阻是阻值对温度变化非常敏感的一种半导体电阻，具有许多独特的优点和用途，在自动控制、无线电子技术、遥控技术及测温技术等方面有着广泛的应用。本实验通过用电桥法来研究热敏电阻的电阻温度特性，加深对热敏电阻的电阻温度特性的了解。关键词：热敏电阻、非平衡直流电桥、电阻温度特性
1、引言
热敏电阻是根据半导体材料的电导率与温度有很强的依赖关系而制成的一种器件，其电阻温度系数一般为（-0.003~+0.6）℃-1。因此，热敏电阻一般可以分为:Ⅰ、负电阻温度系数（简称NTC）的热敏电阻元件常由一些过渡金属氧化物（主要用铜、镍、钴、镉等氧化物）在一定的烧结条件下形成的半导体金属氧化物作为基本材料制成的，近年还有单晶半导体等材料制成。国产的主要是指MF91~MF96型半导体热敏电阻。由于组成这类热敏电阻的上述过渡金属氧化物在室温范围内基本已全部电离，即载流子浓度基本上与温度无关，因此这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要考虑迁移率与温度的关系，随着温度的升高，迁移率增加，电阻率下降。大多应用于测温控温技术，还可以制成流量计、功率计等。Ⅱ、正电阻温度系数（简称PTC）的热敏电阻元件常用钛酸钡材料添加微量的钛、钡等或稀土元素采用陶瓷工艺，高温烧制而成。这类热敏电阻的电阻率随温度变化主要依赖于载流子浓度，而迁移率随温度的变化相对可以忽略。载流子数目随温度的升高呈指数增加，载流子数目越多，电阻率越小。应用广泛，除测温、控温，在电子线路中作温度补偿外，还制成各类加热器，如电吹风等。
2、实验装置及原理
【实验装置】FQJ—Ⅱ型教学用非平衡直流电桥，FQJ非平衡电桥加热实验装置（加热炉内置MF51型半导体热敏电阻（2.7kΩ）以及控温用的温度传感器），连接线若干。【实验原理】根据半导体理论，一般半导体材料的电阻率和绝对温度之间的关系为（1—1）式中a与b对于同一种半导体材料为常量，其数值与材料的物理性质有关。因而热敏电阻的电阻值可以根据电阻定律写为（1—2）式中为两电极间距离，为热敏电阻的横截面，。对某一特定电阻而言，与b均为常数，用实验方法可以测定。为了便于数据处理，将上式两边取对数，则有（1—3）上式表明与呈线性关系，在实验中只要测得各个温度以及对应的电阻的值，以为横坐标，为纵坐标作图，则得到的`图线应为直线，可用图解法、计算法或最小二乘法求出参数a、b的值。热敏电阻的电阻温度系数下式给出（1—4）从上述方法求得的b值和室温代入式（1—4），就可以算出室温时的电阻温度系数。热敏电阻在不同温度时的电阻值，可由非平衡直流电桥测得。非平衡直流电桥原理图如右图所示，B、D之间为一负载电阻，只要测出，就可以得到值。
当负载电阻→，即电桥输出处于开路状态时，=0，仅有电压输出，用表示，当时，电桥输出=0，即电桥处于平衡状态。为了测量的准确性，在测量之前，电桥必须预调平衡，这样可使输出电压只与某一臂的电阻变化有关。若R1、R2、R3固定，R4为待测电阻，R4=RX，则当R4→R4+△R时，因电桥不平衡而产生的电压输出为：（1—5）在测量MF51型热敏电阻时，非平衡直流电桥所采用的是立式电桥，，且，则（1—6）式中R和均为预调平衡后的电阻值，测得电压输出后，通过式（1—6）运算可得△R，从而求的=R4+△R。
3、热敏电阻的电阻温度特性研究
根据表一中MF51型半导体热敏电阻（2.7kΩ）之电阻~温度特性研究桥式电路，并设计各臂电阻R和的值，以确保电压输出不会溢出（本实验=1000.0Ω，=4323.0Ω）。根据桥式，预调平衡，将“功能转换”开关旋至“电压“位置，按下G、B开关，打开实验加热装置升温，每隔2℃测1个值，并将测量数据列表（表二）。
表一MF51型半导体热敏电阻（2.7kΩ）之电阻～温度特性温度℃253035404550556065电阻Ω2700222518701573134111601000868748
表二非平衡电桥电压输出形式（立式）测量MF51型热敏电阻的数据i12345678910温度t℃10.412.414.416.418.420.422.424.426.428.4热力学TK283.4285.4287.4289.4291.4293.4295.4297.4299.4301.40.0-12.5-27.0-42.5-58.4-74.8-91.6-107.8-126.4-144.40.0-259.2-529.9-789-1027.2-124.8-1451.9-1630.1-1815.4-1977.94323.04063.83793.13534.03295.83074.92871.12692.92507.62345.1
根据表二所得的数据作出～图，如右图所示。运用最小二乘法计算所得的线性方程为，即MF51型半导体热敏电阻（2.7kΩ）的电阻～温度特性的数学表达式为。
4、实验结果误差
通过实验所得的MF51型半导体热敏电阻的电阻—温度特性的数学表达式为。根据所得表达式计算出热敏电阻的电阻～温度特性的测量值，与表一所给出的参考值有较好的一致性，如下表所示：表三实验结果比较温度℃253035404550556065参考值RTΩ2700222518701573134111601000868748测量值RTΩ2720223819001587140812321074939823相对误差%0.740.581.600.894.996.207.408.1810.00
从上述结果来看，基本在实验误差范围之内。但我们可以清楚的发现，随着温度的升高，电阻值变小，但是相对误差却在变大，这主要是由内热效应而引起的。
5、内热效应的影响
在实验过程中，由于利用非平衡电桥测量热敏电阻时总有一定的工作电流通过，热敏电阻的电阻值大，体积小，热容量小，因此焦耳热将迅速使热敏电阻产生稳定的高于外界温度的附加内热温升，这就是所谓的内热效应。在准确测量热敏电阻的温度特性时，必须考虑内热效应的影响。本实验不作进一步的研究和探讨。6、实验小结
通过实验，我们很明显的可以发现热敏电阻的阻值对温度的变化是非常敏感的，而且随着温度上升，其电阻值呈指数关系下降。因而可以利用电阻—温度特性制成各类传感器，可使微小的温度变化转变为电阻的变化形成大的信号输出，特别适于高精度测量。又由于元件的体积小，形状和封装材料选择性广，特别适于高温、高湿、振动及热冲击等环境下作温湿度传感器，可应用与各种生产作业，开发潜力非常大。
物理实验报告 篇2
院系名称： 纺织与材料学院
专业班级：轻化工程11级03班
姓 名：梁优
学 号：
鱼洗
实验描述：
鱼洗是中国三大青铜器之一，在鱼洗内注入清水后摩擦其两耳，如果频率恰当，就会出现水面产生波纹，发出嗡嗡的声音并有水花跃出的现象。经验表明，湿润的双手比干燥的双手更容易引起水花飞跃。
实验原理：
鱼洗的原理应该是同时应用了波的叠加和共振。摩擦的双手相当于两个相干波源，他们产生的水波在盆中相互叠加，形成干涉图样。这与实验中观察到的现象相同。按照我的分析，如果振动的频率接近于鱼洗的固有频率，才会产生共振现象。通过摩擦输入的能量才会激起水花。
令人不解的是，事实上鱼洗是否能产生水花与双手的摩擦频率并没有关系。在场的同学试着摩擦的时候，无论是缓慢的摩擦还是快速的摩擦，都能引起水花四溅。通过查阅资料得知，鱼洗的原理其实是摩擦引起的自激振动。（就像用槌敲锣一样，敲击后锣面的振动频率并不等于敲击频率。）外界能量（双手的摩擦）输入鱼洗时，就会引起其以自己的固有频率震动。（正如在锣面上敲一下。）
为什么湿润的双手更容易引起鱼洗的振动呢？从实践的角度，可能是因为湿润的双手有更小的摩擦系数，因为摩擦起来更流畅，不会出现干燥双手可能会出现的“阻塞”情况，这只是我个人猜想，并没有发现资料有关于这方面的讨论。
离心力演示仪
实验描述：
离心力演示仪是一个圆柱形仪器，中间有一个细柱，细柱穿过一段闭合的硬塑料带上的两个正对小孔。塑料带的一段固定，静止时，系统为一个竖直平面的圆，中间由细柱传过。当摁下仪器上的按钮时，细柱带动塑料带在水平面旋转起来。当旋转速度增大时，可以看到塑料带的自由端延细柱向下运动，整个塑料带变成旋转的椭圆形状。
实验原理：
离心力是一个惯性力，实际上是并不存在的。绕旋转中心转动的物体有脱离中心延半径方向向外运动的趋势，产生这种趋势的力即称为离心力。当启动仪器时，塑料带各部分均作水平方向的圆周运动，所需要的向心力由临近部分的塑料小段的拉力的径向分力提供。每一个塑料小段均收到来自前后两个塑料小段的.拉力。由于塑料带下端是固定的，因此在塑料带的下半部分，每个塑料小段的受力均可分解成提供向心力的径向分力和竖直向下的分力。对其上半圆部分也有类似的结果，我个人认为，塑料带一段固定是这个仪器最重要的条件，这样塑料带的下半部分的受力结果才能确定，进而上半部分每个塑料小段所受的两个拉力的关系才能确定。在竖直向下的分力作用下，塑料带被压扁成为旋转的椭圆。
辉光球
实验描述：
辉光球是圆形球体，实验室中还有一个为圆盘形状。工作时会发出动感绚烂的五彩辉光，有一种魔幻效果。仔细观察辉光球，可以看到其中的气体，蓝色的一个辉光球尤为明显。当将手指放上去时，手指接触球体的部分会被辉光点亮，同时球中会有一缕气体与碰触的位置连接，十分美丽。另外观察得知，如果用笔、尺子等其他物体接触辉光球，也会出现上述现象，但强度与用手指接触相比小得多。
实验原理：
辉光球的另一个名称是电离子魔幻球，顾名思义，它的工作原理与电离有关。经查资料得知，稀薄的稀有气体在高频的强电场作用下会发生电离作用。而从生活中的霓虹灯得知，稀有气体如果电离，则会发光，具体的颜色与气体种类有关。根据查到的资料了解，在我们的实验室的辉光球中，发出红绿蓝三色辉光的圆盘可能充有He，
Ne
和Xe，蓝色的辉光球中可能充有Ar。在人手触摸辉光球时，由于人体和大地相连，人触摸的位置的电势与大地的电势相等，整个辉光球的电场分布不再均匀，手指碰触的地方有更低的电势，所以会更加明亮，同时，辉光球中央的电极与人手之间的电势差会更大，因而形成的辉光弧线会一直跟随人的手指。
物理实验报告 篇3
器材
找一个底面很平的容器，让一个蜡烛头紧贴在容器底部，再往容器里倒水，蜡烛头并不会浮起来；轻轻地把蜡烛头拨倒，它立刻就会浮起来。
可见，当物体与容器底部紧密接触时，两个接触面间就没有液体渗入，物体的下表面不再受液体对它向上的压强，液体对它就失去了向上托的力，浮力当然随之消失了。
现在，你能提出为潜艇摆脱困境的措施了吗？
“浮力是怎样产生的”，学生对“浮力就是液体对物体向上的压力和向下的压力之差”这一结论是可以理解的，但却难以相信，因此做好浮力消失的实验是攻克这一难点的关键，下面介绍两种简便方法。
[方法1]
器材：大小适当的玻璃漏斗(化学实验室有)一个、乒乓球一只、红水一杯。
步骤：
(1)将乒乓球有意揿入水中，松手后乒乓球很快浮起。
(2)用手托住漏斗(喇叭口朝上，漏斗柄夹在中指和无名指之间)，将乒乓球放入其中，以大拇指按住乒乓球，将水倒入漏斗中，松开拇指，可见乒乓球不浮起，(这时漏斗柄下口有水向下流，这是因为乒乓球与漏斗间不太密合)。
(3)用手指堵住出水口，可见漏斗柄中水面逐渐上升，当水面升至乒乓球时，乒乓球迅即上浮。(若漏斗柄下口出水过快，可在乒乓球与漏斗接触处垫一圈棉花，这样可以从容地观察水在漏斗柄中上升的情况。)
[方法2]
器材：透明平底塑料桶(深度10cm左右，口径宜大些，便于操作)一只、底面基本平整的木块(如象棋子、积木、保温瓶塞等)一个、筷子一根、水一杯。
制作小孔桶：取一铁扦在酒精灯上烧红，在塑料桶底面中央穿一小孔、孔径1cm左右，用砂纸将孔边磨平即成一小孔桶。
步骤：
(1)将木块有意揿入水中，松手后木块很快浮起。
(2)将木块平整的`一面朝下放入小孔桶中并遮住小孔，用筷子按住木块，向桶中倒水。移去筷子，可见木块不浮起。(这时小孔处有水向下滴，这是因为木块与桶的接触面之间不很密合)。
(3)用手指堵住小孔，木块立即上浮。
上述两例针对实际中物体的表面不可能绝对平滑这一事实，巧妙地利用“小孔渗漏”使水不在物体下面存留，从而使物体失去液体的向上的压力，也就失去了浮力，结果本应浮在水面上的乒乓球和木块却被牢牢地钉在了水底，不能不令学生叹服。接着步骤(3)又魔术般地使浮力再现，更令学生情绪高涨，跃跃欲试。
组成串联电路和并联电路实验报告
一、实验目的：掌握_____________、______________的连接方式。
二、实验器材： __________、__________、__________、__________、___________。 三、步 骤： 1.组成串联电路
A.按图1-1的电路图，先用铅笔将图1-2中的电路元件，按电路图中的顺序连成实物 电路图(要求元件位置不动，并且导线不能交叉)。
B.按图1-1的电路图接好电路，闭合和断开开关，观察开关是同时控制两个灯泡，还 是只控制其中一个灯光泡.
观察结果:__________________________________________________________ C.把开关改接在L1和L2之间,重做实验B;再改接到L2和电池负极之间,再重做实验B. 观察开关的控制作用是否改变了,并分别画出相应的电路图.
电路图 电路图
观察结果:___________________________ 观察结果:__________________________
_______________________________. ______________________________. 2.组成并联电路
A.画出由两盏电灯L1和L2组成的并联电路图,要求开关S接在干路上,开关S1和S2分 别接在两个支路上,并按电路图用铅笔连接1-3
的实物电路图.
电路图
B.按电路图在实物上连接并联电路,然后进行下述实验和观察:
a. 闭合S1和S2,再闭合或断开干路开关S,观察开关S控制哪个灯泡.
观察结果:____________________________________________________________
b. 闭合S和S2,再闭合或断开干路开关S1,观察开关S1控制哪个灯泡. 观察结果:____________________________________________________________
c. 闭合S和S1,再闭合或断开干路开关S2,观察开关S2控制哪个灯泡.
观察结果:____________________________________________________________ [结论]
1.在串联电路里开关控制____________用电器;如果开关的位置改变了,它的控制作 用_________.
2.在并联电路干路里的开关控制__________________用电器;支路中的开关只能控制 _______________用电器.
物理实验报告 篇4
一,实验目的:
1、学会用BET法测定活性碳的比表面的方法、
2、了解BET多分子层吸附理论的基本假设和BET法测定固体比表面积的基本原理
3、掌握BET法固体比表面的测定方法及掌握比表面测定仪的工作原理和相关测定软件的操作、
二,实验原理
气相色谱法是建立在BET多分子层吸附理论基础上的一种测定多孔物质比表面的方式,常用BET公式为:)-1 + P (C-1)/ P0 VmC
上式表述恒温条件下,吸附量与吸附质相对压力之间的关系、
式中V是平衡压力为P时的吸附量,P0为实验温度时的气体饱和蒸汽压,Vm是第一层盖满时的.吸附量,C为常数、因此式包含Vm和C两个常数,也称BET二常数方程、它将欲求量Vm与可测量的参数C,P联系起来、
上式是一个一般的直线方程,如果服从这一方程,
则以P/[V(P0-P)]对P/ P0作图应得一条直线,而由直线得斜率(C-1)/VmC和直线在纵轴上得截据1/VmC就可求得Vm、
则待测样品得比表面积为:
S= VmNAσA/ (22400m)
其中NA为阿伏加德罗常数;m为样品质量(单位:g); σm为每一个被吸附分子在吸附剂表面上所占有得面积,σm的值可以从在液态是的密堆积(每1分子有12个紧邻分子)计算得到、计算时假定在表面上被吸附的分子以六方密堆积的方式排列,对整个吸附层空间来说,其重复单位为正六面体,据此计算出常用的吸附质N2的σm=0、162nm2、
现在在液氮温度下测定氮气的吸附量的方法是最普遍的方法,国际公认的σm的值是0、162nm2、
本实验通过计算机控制色谱法测出待测样品所具有的表面积、
三,实验试剂和仪器
比表面测定仪,液氮,高纯氮,氢气、皂膜流量计,保温杯、
四:实验步骤
(一)准备工作
1,按逆时针方向将比表面测定仪面板上氮气稳压阀和氢气稳压阀旋至放松位置(此时气路处于关闭状态)、
2,将氮气钢瓶上的减压阀按逆时针方向旋至放松位置(此时处于关闭状态),打开钢瓶主阀,然后按顺时针方向缓慢打开减压阀至减压表压力为0、2MPa,同法打开氢气钢瓶(注意钢瓶表头的正面不许站人,以免万一表盘冲出伤人)、
3,按顺时针方向缓慢打开比表面仪面板上氮气稳压阀和氢气稳压阀至气体压力为0、1MPa、
4,将皂膜流量计与仪器面板上放空1口连接,将氮气阻力阀下方的1号拉杆拉出,测量氮气的流速,用氮气阻力阀调节氮气的流速为9ml/min,然后将1号拉杆推入、
5,将皂膜流量计与仪器面板上放空2口连接,将氢气阻力阀下方的2号拉杆拉出,测量氢气的流速,用氢气阻力阀调节氢气的流速为36ml/min,然后将2号拉杆推入、
6,打开比表面测定仪主机面板上的电源开关,调节电流调节旋钮至桥路电流为120mA,启电脑,双击桌面上Pioneer图标启动软件、观察基线、
(二)测量工作
1,将液氮从液氮钢瓶中到入保温杯中(液面距杯口约2cm,并严格注意安全),待样品管冷却后,用装有液氮的保温杯套上样品管,并将保温杯固定好、观察基线走势,当出现吸附峰,然后记录曲线返回基线后,击调零按钮和测量按钮,然后将保温杯从样品管上取下,观察脱附曲线、当桌面弹出报告时,选择与之比较的标准参数,然后记录(打印)结果(若不能自动弹出报告,则击手切按钮,在然后在谱图上选取积分区间,得到报告结果)、重复该步骤平行测量三次,取平均值为样品的比表面积、
2、实验完成后,按顺序(1)关闭测量软件,(2)电脑,(3)将比表面仪面板上电流调节旋钮调节至电流为80mA后,关闭电源开关,(4)关闭氢气钢瓶和氮气钢瓶上的主阀门(注意勿将各减压阀和稳压阀关闭)、(5)将插线板电源关闭、
操作注意事项
1、比表面测定仪主机板上的粗调,细调和调池旋钮已固定,不要再动;
2、打开钢瓶时,表头正面不要站人,以免气体将表盘冲出伤人;
3、使用液氮时要十分小心,不可剧烈震荡保温杯,也不要将保温杯盖子盖紧;
4、将保温杯放入样品管或者取下时动作要缓慢,以免温度变化太快使样品管炸裂;
5、关闭钢瓶主阀时,不可将各减压阀关闭;
五:数据记录及处理:
样品序号
重量(mg)
表面积(m2/g)
峰面积(m2/g)
标准样品
70
200
1660630
样品1
70
199、241
1626622
样品2
70
198、646
1621763
样品均值
70
198、944
1624192、5
样品表面积的平均值为(199、241+198、646)/2= 198、944m2/g
相对误差为: (198、944-200、00)/200、00=-0、0078)
六,误差分析
(1)调零时出现问题,出峰时,基线没有从零开始,然后处理不当;
(2)取出装有液氮的保温杯时,基线还未开始扫描、
(3)脱附时温度较低,出现拖尾、通常认为滞后现象是由多孔结构造成,而且大多数情况下脱附的热力学平衡更完全、
七,注意事项
1,打开钢瓶时钢瓶表头的正面不许站人,以免表盘冲出伤人;
2,液氮时要十分小心,切不可剧烈震荡保温杯也不可将保温杯盖子盖紧;
2,注意开关阀门,旋纽的转动方向;
3,钢瓶主阀时,注意勿将各减压阀和稳压阀关闭;
4,测量时注意计算机操作:在吸附时不点测量按纽,当吸附完毕拿下液氮准备脱附时再点调零,测量,进入测量吸附量的阶段;
5,严格按照顺序关闭仪器、
6,BET公式只适用于比压约在所不惜、0、05-0、35之间,这是因为在推导公式时,假定是多层的物理吸附,当比压小于0、05时,压力太小,建立不起多层物理吸附,甚至连单分子层吸附也未形成,表面的不均匀性就显得突出;在比压大于0、35时,由于毛细凝聚变得显著起来,因而破坏了多层物理吸附平衡、
物理实验报告 篇5
一、 实验目的：
1、用热分析法（步冷曲线法）测绘Zn-Sn二组分金属相图；
2、掌握热电偶测量温度的基本原理。
二、 实验原理：概述、及关键点
1、简单的二组分金属相图主要有几种？
2、什么是热分析法？步冷曲线的线、点、平台各代表什么含义？
3、采用热分析法绘制相图的关键是什么？
4、热电偶测量温度的基本原理？
三、 实验装置图（注明图名和图标）
四、 实验关键步骤：
不用整段抄写，列出关键操作要点，推荐用流程图表示。
五、 实验原始数据记录表格（根据具体实验内容，合理设计）
组成为w(Zn)=0.7的样品的.温度-时间记录表
时间 τ/min 温度 t/oC
开始测量 0 380
第一转折点
第二平台点
结束测量
六、 数据处理（要求写出最少一组数据的详细处理过程）
七、思考题
八、对本实验的体会、意见或建议（若没有，可以不写） （完）
1.学生姓名、学号、实验组号及组内编号；
2.实验题目：
3.目的要求：（一句话简单概括）
4.仪器用具: 仪器名称及主要规格（包括量程、分度值、精度等）、用具名称。
5.实验原理：简单但要抓住要点，要写出试验原理所对应的公式表达式、公式中各物理参量的名称和物理意义、公式成立的条件等。画出简单原理图等。
6.实验内容；
7.数据表格：画出数据表格（写明物理量和单位）；
8.数据处理及结果（结论）：按实验要求处理数据。
9.作业题：认真完成实验教师要求的思考题。
10.讨论：对实验中存在的问题、数据结果、误差分析等进行总结，对进一步的想法和建议等进行讨论。
实验报告要求
1.认真完成实验报告，报告要用中国科学技术大学实验报告纸，作图要用坐标纸。
2.报告中的线路图、光路图、表格必须用直尺画。
物理实验报告 篇6
光学中研究光的本性以及光在媒质中传播时各种性质的学科。物理光学过去也称“波动光学”，从光是一种波动出发，能说明光的干涉、衍射和偏振等现象。而在赫兹用实验证实了麦克斯韦关于光是电磁波的假说以后，物理光学也能在这个基础上解释光在传播过程中与物质发生相互作用时的部分现象，如吸收，散射和色散等，而且获得一定成功。但光的电磁理论不能解释光和物质相互作用的另一些现象，如光电效应、康普顿效应及各种原子和分子发射的特征光谱的规律等；在这些现象中，光表现出它的粒子性。本世纪以来，这方面的研究形成了物理光学的另一部门“量子光学”。
【杨氏干涉实验】杨格于1801年设法稳定两光源之相位差，首次做出可见光之干涉实验，并由此求出可见光波之波长。其方法是，使太阳光通过一挡板上之小孔使成单一光源，再使此单一光源射到另一挡板上，此板上有两相隔很近的小孔，且各与单光源等距离，则此两同相位之两光源在屏幕上形成干涉条纹。因为通过第二挡板上两小孔之光因来自同一光源，故其波长相等，并且维持一定的相位关系（一般均维持同相），因而能在屏幕上形成固定不变的干涉条纹。若X为屏幕上某一明（或暗）条纹与中心点O的距离，D为双孔所在面与屏幕之间的距离，2a为两针孔S1，S2间之距离（通常小于1毫米），λ为S光源及副光源S1、S2所发出的光之波长。
两光源发出的两列光源必然在空间相迭加，在传播中两波各有各的波峰和波谷。当两列波的波峰和波峰或波谷和波谷相重叠之点必为亮点。这些亮点至S1与S2的光程差必为波长λ的整数倍。在两列波的`波峰与波谷相重叠之点必为暗点，这些暗点至S1与S2的光程差必为波长λ/2的整数倍。实验结果的干涉条纹，它是以P0点为对称点而明暗相间的条纹。P0点处的中央条纹是明条纹。当用不同的单色光源作实验时，各明暗条纹的间距并不相同。波长较短的单色光如紫光，条纹较密；波长较长的单色光如红光，条纹较稀。另外，如果用白光作实验，在屏幕上只有中央条纹是白色的。在中央白色条纹的两侧，由于各单色光的明暗条纹的位置不同，形成由紫而红的彩色条纹。
物理实验报告 篇7
【实验目的】
观察光栅的衍射光谱，掌握用分光计和透射光栅测光波波长的方法。
【实验仪器】
分光计，透射光栅，钠光灯，白炽灯。
【实验原理】
光栅是一种非常好的分光元件，它可以把不同波长的光分开并形成明亮细窄的谱线。
光栅分透射光栅和反射光栅两类，本实验采用透射光栅，它是在一块透明的屏板上刻上大量相互平行等宽而又等间距刻痕的元件，刻痕处不透光，未刻处透光，于是在屏板上就形成了大量等宽而又等间距的狭缝。刻痕和狭缝的宽度之和称为光栅常数，用d 表示。
由光栅衍射的理论可知，当一束平行光垂直地投射到光栅平面上时，透过每一狭缝的光都会发生单缝衍射，同时透过所有狭缝的光又会彼此产生干涉，光栅衍射光谱的强度由单缝衍射和缝间干涉两因素共同决定。用会聚透镜可将光栅的衍射光谱会聚于透镜的焦平面上。凡衍射角满足以下条件， ±1， ±2， …的衍射光在该衍射角方向上将会得到加强而产生明条纹，其它方向的光将全部或部分抵消。式（10）称为光栅方程。式中d为光栅的光栅常数，θ为衍射角，λ为光波波长。当k=0时，θ= 0得到零级明纹。当k = ±1， ±2 …时，将得到对称分立在零级条纹两侧的一级，二级 … 明纹。
实验中若测出第k级明纹的衍射角θ，光栅常数d已知，就可用光栅方程计算出待测光波波长λ。
【实验内容与步骤】
分光计的调整
分光计的调整方法见实验1。
用光栅衍射测光的波长
（1）要利用光栅方程（10）测光波波长，就必须调节光栅平面使其与平行光管和望远镜的光轴垂直。
先用钠光灯照亮平行光管的狭缝，使望远镜目镜中的分划板上的中心垂线对准狭缝的像，然后固定望远镜。将装有光栅的光栅支架置于载物台上，使其一端对准调平螺丝a ，一端置于另两个调平螺丝b、c的中点，如图12所示，旋转游标盘并调节调平螺丝b或c ，当从光栅平面反射回来的`“十”字像与分划板上方的十字线重合时，如图13所示，固定游标盘。
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图12 光栅支架的位置 图13 分划板
（2）调节光栅刻痕与转轴平行。
用钠光灯照亮狭缝，松开望远镜紧固螺丝，转动望远镜可观察到0级光谱两侧的±1、±2 级衍射光谱，调节调平螺丝a （不得动b、c）使两侧的光谱线的中点与分划板中央十字线的中心重合，即使两侧的光谱线等高。重复（1）、（2）的调节，直到两个条件均满足为止。
（3）测钠黄光的波长
① 转动望远镜，找到零级像并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ0和θ0/，并记入表4 中。
② 右转望远镜，找到一级像，并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ右和θ右/，并记入表4中。
③ 左转望远镜，找到另一侧的一级像，并使之与分划板上的中心垂线重合，读出刻度盘上对径方向上的两个角度θ左和θ左/，并记入表4中。
观察光栅的衍射光谱。
将光源换成复合光光源（白炽灯）通过望远镜观察光栅的衍射光谱。
【注意事项】
分光计的调节十分费时，调节好后，实验时不要随意变动，以免重新调节而影响实验的进行。
实验用的光栅是由明胶制成的复制光栅，衍射光栅玻璃片上的明胶部位，不得用手触摸或纸擦，以免损坏其表面刻痕。
转动望远镜前，要松开固定它的螺丝；转动望远镜时，手应持着其支架转动，不能用手持着望远镜转动。
【数据记录及处理】
表4 一级谱线的衍射角
零级像位置
左传一级像
位置
偏转角
右转一级像
位置
偏转角
偏转角平均值
光栅常数
钠光的波长λ0 = 589·
根据式（10） K=1， λ
相对误差
【思考题】
1 什么是最小偏向角？如何找到最小偏向角？
2 分光计的主要部件有哪四个？分别起什么作用？
3 调节望远镜光轴垂直于分光计中心轴时很重要的一项工作是什么？如何才能确保在望远镜中能看到由双面反射镜反射回来的绿十字叉丝像？
4 为什么利用光栅测光波波长时要使平行光管和望远镜的光轴与光栅平面垂直？
5 用复合光源做实验时观察到了什么现象，怎样解释这个现象？