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
$\Delta d$为$M_1$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:
- $1Gs=10^5T$
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$K$为$U_c-\nu$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$U$到$I=0$,保持$U$不变遮光,记下此时$I$值,
再通光,调节$U$到$I$,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,
所移动距离$\Delta L$,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
- $0°$或$90°$ - 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
- 线偏振光
- $\frac{1}{2}$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