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大学物理实验Ⅱ——考点总结……

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1、迈克尔逊干涉仪

  • 调节工具:
    • \(M_1\)手轮 - 调节反光镜\(M_1\)的位置
    • \(M_1,M_2\)背后的调节螺钉 - 调节各自的方位
    • \(M_2\)下面的水平和垂直拉簧螺钉 - 对\(M_2\)方位的精细调节
  • 读数:\(7\)位有效数字\(AA.BBCCC\)
    • \(AA\) - 主尺读数,不估读
    • \(BB\) - 读数窗口,不估读
    • \(CCC\) - 微调手轮,最后一位估读
  • 注意避免“走空程
  • 补偿板\(G_2\)作用:
    光线\(1\)先后两次通过\(G_1\),故需要补偿板使光线\(2\)先后两次通过\(G_2\)来平衡。
  • 光程差:\(\Delta=2d\cos i\),调节\(i=0\)
    计算公式:

    \[2(\Delta d)=(\Delta k)\lambda \]

    \(\Delta k\)为湮灭或出现条纹的个数
    \(\Delta d\)\(M_1\)移动量

2、霍尔元件

  • 霍尔电压计算公式:

    \[U_H=Blv=\frac{1}{ne}\frac{I_s}{d}B=R_H\frac{I_s}{d}B=K_HI_sB \]

    其中\(l\)为宽度,\(d\)为高度,
    \(R_H\)为霍尔系数,\(K_H\)为灵敏度。
  • 霍尔系数\(R_H\),灵敏度\(K_H\)

    \[K_H=\frac{U_H}{I_sB}\qquad R_H=\frac{U_Hd}{I_sB} \]

    • 载流子浓度:

    \[n=\frac{1}{eR_H} \]

    • 载流子迁移率\(\mu\)

    \[\mu=K_H\frac{L}{l}\frac{I_s}{U_s} \]

    • 电导率\(\sigma\)

    \[\sigma=\frac{L}{dl}\frac{I_s}{U_s} \]

    • 误差电势:
      图 10
  • \(1Gs=10^5T\)

3、调制波法测光速

  • 方法:
    • 等距法(等距移动小车)
    • 等相位法(看波形移动一个周期)
  • 公式:\(\frac{\varphi_i}{2\pi}=\frac{2D_i}{\lambda}\)

    \[\lambda=\frac{2\pi}{\varphi_i}\cdot 2D_i \]

    • 采用双踪示波器法连接线路时,如果将“参考”相位信号接至\(CH_1\),“信号”相位信号接至\(CH_2\);并用触发扫描,显示方式应为“断续
  • 避免高频下测相的困难 - 差频法
    高频:\(100 MHz\) 低频:\(455 kHz\)
  • 与光速\(C\)无关物理量 - 质子、中子等基本粒子的结构
  • 光 - \(10^{14}Hz\);调制波 - \(10^8Hz\)
  • 两次过\(x_0\)位置时的读数值相差\(0.1°\)要重测
  • 端口
    • 触发源信号 - 基准正弦波端口
    • 调制波频率 - 测频端口
    • 被测信号 - 测相端口

4、光电效应测普朗克

  • 实验原理 - 减速电位法:

    • 光电效应方程:\(h\nu=\frac{1}{2}mv_0^2+W\)
    • 截止电压:\(eU_c=\frac{1}{2}mv_0^2\)
    • 逸出功:\(W=h\nu_0\)

    得:\(U_c=\frac{h}{e}(\nu-\nu_0)\)
    转化为:

    \[h=Ke \]

    其中\(K\)\(U_c-\nu\)关系直线的斜率。

  • 误差影响:

    • 暗电流:没有光照也能产生微弱的电流。
    • 阳极光电流:为反向电流。
    • 本底光电流:杂散光形成。
  • 消除误差: 从反向增大\(U\)\(I=0\),保持\(U\)不变遮光,记下此时\(I\)值,
    再通光,调节\(U\)\(I\),此时即为准确的截止电压\(U_c\)

  • 测伏安特性曲线:
    就扒拉电压就完事了。
    在测量变化快的区域要慢点变化。
    需要利用之前测的暗电流对这一频率的光电流进行修正

5、液晶光电效应

  • 原理 - 旋光效应
    液晶上下表面为偏振方向垂直的偏振片。(由在沟槽里的液晶分子形成)

    未通电前,液晶分子上下螺旋排布,整体扭曲\(90°\)
    故光进入时,偏振光随着每层的螺旋,最终旋转\(90°\),与下表面平行能出射。

    通电后,液晶分子随电场偏转,螺旋变为均匀分布
    故光进入时不会偏转,最终与下表面垂直不能出射。

  • 常白模式:没通电光透过,通电光截至。
    常黑模式:没通电光截至,通电光透过。

  • 光电特性:
    对于常白模式的液晶,透射率随着外加电压的升高而逐渐降低。

    • 阈值电压:透过率为\(90\%\)的驱动电压。
    • 关断电压:透过率为\(10\%\)的驱动电压。
  • 时间响应特性:

    • 上升时间:透过率由\(10\%\)升到\(90\%\)所需时间。
    • 下降时间:透过率由\(90\%\)降到\(10\%\)所需时间。
  • 视角特性:
    液晶的对比度与垂直和水平视角都有关,且具有不对称性

6、示波器测声速

  • 方法:
    • 驻波法(看波形变化一周期)
    • 相位比较法(看比萨如图形重回直线)
  • 压电效应:
    在受到压力时能产生电场,为正压电效应;施加电场时产生振动,为逆压电效应。
  • 理想气体中的声速:

    \[v=331.45\sqrt{1+\frac{t}{T_0}} \]

    其中\(T_0=273.14K\)\(t\)单位为摄氏度。

驻波法:

只测接收头\(S_2\)

  • 驻波方程:

    \[Y=2A\sin(2\pi\frac{X}{\lambda})\sin(\omega t) \]

    • 计算方程:

    \[v=f\lambda=2f\Delta L \]

    \(\Delta L\)为从第\(n\)个极大值移动到第\(n+1\)个极大值。

相位比较法:

测发射头\(S_1\)和接收头\(S_2\)的合成图形

  • 相位差表示:

    \[\varphi=2\pi\frac{L}{\lambda} \]

    • 选择直线为起点,当重新变回直线时,
      移动距离\(\Delta L\),即为波长\(\lambda\)
      故:

    \[v=f\lambda=f\Delta L \]

7、偏振光

  • \(\frac{1}{4}\)波片:
    • 线偏振光
      • \(0°\)\(90°\) - 线偏振光
      • \(45°\) - 圆偏振光
      • 其他 - 椭圆
    • 圆 - 线偏振光
    • 椭圆 - 线偏振光(其实是类似于线偏振光)
    • 自然光经过仍是自然光;部分经过仍是部分
  • \(\frac{1}{2}\)波片 - 只改变振动方向,原来是什么还是什么。
  • 偏振片 - 二向色性的晶体
  • 光轴定义了一个方向,光线沿该方向入射时,在晶体内部不发生双折射现象。
  • \(o\)光电矢量平行于光轴,\(e\)光平行

8、光栅

  • 利用“光的透射
  • 实验室所用的光栅,用光学感光技术制成。
  • 光栅周期:\(N=\frac{\sin\varphi}{k\lambda}\)
  • 分光计的测量精度为:1分
    分光计的游标盘为:30个小格
  • 黄光577nm与579nm分不开,主要是调节:拉伸平行光管
  • 测光栅负1、2级时,应该:向左转动主刻度盘