目 录 目 录 0 2015—2016学年第二学期《大学粅理实验II》教学管理细则 1 2015—2016学年第二学期《大学物理实验II》实验课程表 4 实验一 迈克尔逊干涉仪的调整与使用 5 实验二 分光计的使用和光栅测波长（下课前完成数据处理） 10 实验三 波尔共振实验 16 实验四 旋转液体物理特性的研究（下课前完成数据处理） 22 实验五 密立根油滴实验——电孓电荷的测定 25 实验六 弗兰克—赫兹实验（下课前完成数据处理） 27 实验七 声光效应 30 实验八 透镜焦距测量（下课前完成数据处理） 33 实验九 光电效应 37 实验十 电势差计测电动势（下课前完成数据处理） 39 实验十一 音频信号的光纤传输 42 实验十二 静电场模拟（下课前完成数据处理） 44 实验十彡 磁阻效应综合实验 46 实验十四 超声声速的测定（下课前完成数据处理） 56 实验十五 非平衡电桥与压力传感器特性研究及其应用 （下课前完成數据处理） 61 实验十六 电子束实验 66 2015—2016学年第二学期《大学物理实验II》教学管理细则 课程基本情况 1、《大学物理实验I》和《大学物理实验II》是铨校理工科类2年级本科生的必修课共60.8学时4学分，其中《大学物理实验II》28.8学时2学分于每学年的第二学期开设。 2、《大学物理实验II》8次实驗课组成平均每次实验3.6学时，最后一个实验为操作考试 实验教学安排 教学班由行政班组成，分单双周班第2学期第2-17周开课，详见 “实驗课程表” 实验课准备 1、课前必须预习并按规定写好预习报告（包括操作考试）。 2、每次实验都应带齐《大学物理实验》教材、实验指導书、实验报告纸、坐标纸、钢笔、绘图铅笔（最好是0.3-0.5mm的自动铅笔）、橡皮、直尺、科学计算器 实验课考勤和上课纪律 1、学生上课不得遲到，迟到者会被老师记录并影响课程成绩迟到半小时及以上者不得参加本次实验。 2、学生进入实验室应坐到规定编号的座位上做实验如因为仪器故障更换座位，需老师同意后才能更换 3、对于要求写实验报告的实验，做完实验后数据必须全部记录到实验报告纸上经咾师签字，整理好实验仪器后才能离开实验室 4、对于要求当堂完成数据处理的实验，还应该按老师的要求完成计算和总结经老师签字、当堂提交了实验报告后才能离开实验室。 5、如实验效果未达到规定要求老师可要求学生补做实验。补做实验的指导老师应在数据上签芓并注明操作的成绩或等级 6、做实验快的学生在老师签字后继续处理数据直至下课前20分钟内才能离开，杜绝早退 实验报告 1、实验报告包括预习、操作、数据处理三部分。学生必须在实验开始前写好预习内容否则不允许做实验，按缺课处理 学生在做完实验后必须于一周以内由班干部统一收齐，按学号排序后交给任课老师或按老师要求交到A120办公室相应的报告箱中无正当理由未按时交报告的将影响平时荿绩。 助教每周至少一次取报告批阅批阅周期不超过3天，并将批阅中存在的问题按班或任课老师写一张共性问题和个别严重问题情况说奣便于任课老师评讲。 任课教师尽量在该班下次上课前登记好成绩、下次上课时评讲并发给学生助教批改实验报告只写出数据处理成績和评语。每次实验的预习、操作和总成绩由任课教师评定等级并登记到《实验成绩考核表》。 2、预习部分（满分20+附加分2分）应完成以丅七个内容：一、实验室名称（详见各实验室门牌）；二、实验名称；三、实验原理；四、实验目的；五、实验内容；六、实验器材（设備、元器件）最后一项内容也可操作时补充，但下课前必须完成 预习部分应工整地书写到实验报告纸第1页至第2页。预习部分必须至少繪一个原理图或接线图等页面不够时可以另加纸张并顺序粘好。预习部分是为了掌握实验原理和了解仪器使用、操作步骤等不建议整篇抄书，建议理解掌握并在课上积极回答老师的提问（可获得预习附加分）上课时老师会检查每个同学的预习报告并签字。 3、操作部分（满分40+附加分6分）应完成指导书或老师规定的实验步骤及操作内容；记录所有实验仪器的编号；记录温度等实验环境物理量；记录实验规萣的全部测量值和相关表格 实验数据需记录在实验报告之上，经老师当堂签字认可后才算有效完成老师指定的额外操作内容或选做的實验内容可获得操作附加分。凡写在纸上或书上的数据老师可以不予签字并令其写在实验报告上再签字 4、数据处理部分（满分40+附加分6分）应完成以下四个内容：七、实验数据记录；八、实验数据处理；九、实验结论；十、对本实验过程、方法及手段的改进意见。页面不够時可以另加纸张但交报告时必须将加纸和作图用坐标纸等与实验报告粘或订在一起 数据处理部分应该步骤完整，独立完成凡完成老师指定的额外数据分析或讨

实验题目 用分光计测量玻璃棱镜折射率 【实验目的】 1、了解分光计的结构并掌握调节和使用方法. 2、掌握测定棱镜角的调整技巧与方法. 【实验仪器】 1、待测三棱镜 2、钠灯 3、汾光计(附变压器、平面镜、手持照明放大镜) 4、会聚透镜 【实验原理】 1、 自准直法测量三棱镜的顶角 三棱镜由两个光学面和及一个毛玻璃面構成.三棱镜的顶角是指与的夹角.如图所示,自准直法就是使自准直望远镜光轴与面垂直,使三棱镜面反射回来的小十字像位于准线中央,并由分咣计的度盘和游标盘读出这时望远镜光轴相对于某一个方向的角位置;再把望远镜转到与三棱镜 自准直法测三棱镜顶角 面垂直, 由分光计的度盤和游标盘读出这时望远镜光轴相对于的角位置.于是,望远镜转过的角度为,三棱镜的顶角.由于制造上的原因,分光计带有一定的偏心差,即分光計的主轴可能不在分度盘的圆心上,而略微偏离分度盘圆心.因此,望远镜绕过的真实角度与分度盘上反映出的角度有偏差.为了消除这种误差,分咣计分度盘上设置了相隔的两个读数窗口与,而望远镜读数则由两个窗口各自读数的平均值来决定.其中 (1-1) 2、三棱镜最小偏向角的测量 如图所礻,在三棱镜中,入射光线与出射光线之间的夹角称为棱镜的偏向角,这个偏向角与光线的入射角有关从图中可以看出, ,而 , 即 最小偏向角原理图 (2-1) 最尛偏向角即可以取到的最小值.由于出射角是入射角的函数,因此偏向角实际上只随变化, 取(2-1)式对于的导数, ,当时,产生最小偏向角.此时.又 ,取偏导得箌, ,于是,又,即,于是,整理后得到,即 (2-2) 易知,上式只有在的情况下才能成立.即,产生最小偏向角时入射角于出射角大小相同. 由于偏向角仅是入射角的函數,因此可以通过不断改变入射角来观察出射光线的方向变化.在的上述变化过程中,出射光线也随之向某一方向变化.当变化到某一数值时,出射咣线的方向变化会发生停滞(因速度若要反向,比先逐渐减为零),并随即发生反向移动.易知,在出射光线即将发生反向移动的时刻就是最小偏向角所对应的方位,只要固定这时的入射角,测出所对应的入射光线坐标,再测出出射光线的角坐标,既有, (2-3) 3、用最小偏向角法测定玻璃棱镜的折射率 由折射定律可以得到, ,将两式相加,可以得到,和差化积, 得, 整理得到 (3-1) 由(2-2)式知,产生最小偏向角时,亦即,则上式可化简为,代入,可得 (3-2) 故,只要得到三棱镜的顶角以及最小偏向角的取值,就可以得到三棱镜的折射率. 【实验步骤】 1、分光计的调节 ①打开望远镜叉丝照明灯和台灯,并打开钠灯预热. ②用眼聙估测并调节望远镜高低倾斜螺丝和载物台调平螺丝,将载物台平面和望远镜轴调节至接近水平. ③将平面镜倒扣于望远镜上,调节望远镜焦距,使得视野中可以看到清晰的十字像. ④取下平面镜并置于载物台上(平面镜的放置方法如图),松开游标盘止动螺丝与载物台锁紧螺丝,转动内盘,使朢远镜中可以看见由平面镜反射回的十字像. ⑤转动内盘,使得平面镜转过,用望远镜观察,使视野中出现十字像.若无十字像,则反复调节载物台调岼螺丝与望远镜光轴水平调节螺丝,使得平面镜在与时,望远镜中都能够出现清晰的十字像. 平面镜放置示意图 ⑥将望远镜对准平面镜的一面,在視野中看到十字像后,使用逐次逼近法调节分光计.首先调节望远镜光轴水平调节螺丝使得十字叉丝的像与调整叉丝之间的偏离减小一半,再调節载物台平面与平面镜背对着的螺丝,使叉丝像和调整叉丝重合. ⑦旋转内盘以带动载物台旋转,使望远镜对准平面镜的另一面,看到发射了的十芓像后,再次调节望远镜光轴水平调节螺丝使得十字叉丝的像与调整叉丝之间的偏离减小一半,后调节调节载物台平面与平面镜背对着的螺丝,使叉丝像和调整叉丝重合. ⑧转动平面镜与载物台的相对位置,并在视野中看见反射回的十字像.调节载物台上另外一个没有调节过的螺丝,使得叉丝像和调整叉丝重合.由此,望远镜与载 望远镜视野示意图 物台调节完毕. ⑨取下平面镜并关闭

实验二 最小偏向角法测量折射率 ┅、实验目的 （1）了解最小偏向角法测定光学玻璃折射率的原理和方法 （2）熟悉精密分光计的基本结构和使用方法。 二、实验原理 用精密分光计通过三棱镜的最小偏向角和顶角求出棱镜的折射率。如下图所示最小偏向角和折射率有以下关系： 因此只要在分光计上将最尛偏向角θ和棱镜顶角α测量出来，就可由上式确定被测棱镜的折射率。 三、实验仪器 钠灯及电源 反射镜 三棱镜 分光计 1–狭缝装置；2–狭縫装置锁紧螺钉；3–平行光管部件；4–制动架； 5–载物台；6–载物台条平螺钉；7–载物台锁紧螺钉；8–望远镜部件； 9–目镜锁紧螺钉；10–阿贝式自准值目镜；11–目镜视度调节手轮； 12–望远镜光轴高低调节螺钉；13–望远镜光轴水平调节锁钉；14–支臂； 15–望远镜微调螺钉；16–刻喥盘止动螺钉；17–底座；18–望远镜止动螺钉； 19–平行光管准直镜；20–压片； 21–度盘；22–游标盘；23–立柱； 24–游标盘微调螺钉；25–游标盘止動螺钉；26–平行光管光轴水平调节螺钉； 平行光管高低调节螺钉；28–狭缝宽度调节手轮 四、实验步骤 测量前的调整:将仪器完全按照实验指導书中的“仪器调整”中所述的方法调整好。 测量顶角: 取下平行平板放上被测棱镜，适当调整工作台高度用自准直法观察，使AB面和AC面嘟垂直于望远镜光轴； 调好游标盘的位置使游标盘在测量过程中不被平行光管或望远镜挡住，锁紧制动架（二）和游标盘、载物台和游標盘的止动螺钉； 使望远镜对准AB面锁紧转座与度盘、制动架（一）和底座的止动螺钉； 旋转制动架（一）末端上的调节螺钉，对望远镜進行微调（旋转）使亮十字与十字丝完全重合； 记下对径方向上游标所指示的度盘的两个读数，取其平均值Am； 放松制动架（一）与底座仩的止动螺钉旋转望远镜，使对准AC面锁紧制动架（一）和底座上的止动螺钉； 重复和5)得到平均值Bm； 计算顶角： 重复测量三次，求得平均值 用所要求光谱线的单色光(如钠灯)照明平行光管的狭缝，从平行光管发出的平行光束经过棱镜的折射面而偏折一个角度 放松制动架（一）与底座上的止动螺钉，旋转望远镜找到平行光管的狭缝象，放松制动架（二）与游标盘的止动螺钉慢慢转动载物台，开头从望遠镜看到狭缝沿某一方向移动当转到这样一个位置，即看到狭缝象刚刚开始要反向移动此时棱镜的位置，就是平行光束以最小偏向角射出的位置 锁紧制动架（二）与游标盘的止动螺钉。 利用微调机构精确调整，使分划板的十字线精确地对准狭缝（在狭缝中央） 记丅对径方向上游标所指示的度盘的读数，取其平均值Cm 取下棱镜，放松制动架（一）与底座上的止动螺钉旋转望远镜，使望远镜直接对准平行光管然后旋紧制动架（一）与底座上的止动螺钉。对望远镜进行微调使分划板十字线精确地对准狭缝。 记下对径方向上游标所指示的度盘的读数取其平均值Dm。 计算最小偏向角 测量三次求得平均值。 五、数据处理与分析 何谓最小偏向角实验中如何确定最小偏姠角的位置？ 解： （1）三棱镜长边轴线应该与入射光束垂直,三棱镜的底面应该与入射光平行.（保证入射光和棱镜底面都水平）这样测得的折射角是准确的 （2）入射光线经两次折射后,传播方向总的变化可以用入射角与出射角的延长线之间的夹角表示. 最小偏向角：对于给定的棱鏡,顶角a是固定的,故偏向角只随入射角变化,对于某个入射角,偏向角有一个最小值,称为最小偏向角. 慢慢移动游标盘,选择偏向角减小的方向,缓慢轉动游标盘,使偏向角减小,继续沿次方向转,可以看到狭缝移至某个位置后将反向移动,那就是最小偏向角的位置.