大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告答案大全+實(shí)驗(yàn)密立根油滴實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)測(cè)量帶電油滴在重力場(chǎng)和靜電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，驗(yàn)證電荷的不連續(xù)性，并測(cè)定基本電荷量e的數(shù)值。實(shí)驗(yàn)方法原理：利用噴霧器將油滴噴入水平放置的平行板電容器中，油滴因摩擦而帶電。通過(guò)調(diào)節(jié)電容器兩極板間的電壓，使油滴在重力、電場(chǎng)力和空氣阻力的共同作用下達(dá)到靜止或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)平衡條件，可計(jì)算出油滴所帶電荷量。多次測(cè)量不同油滴的電荷量，可以發(fā)現(xiàn)它們都是某一最小電荷量的整數(shù)倍，這一最小電荷量即為基本電荷e。數(shù)據(jù)處理：1.測(cè)量油滴半徑r和密度ρ，計(jì)算油滴質(zhì)量m=4/3πr3ρ。2.記錄油滴在無(wú)電場(chǎng)時(shí)下落一定距離所需時(shí)間t，計(jì)算油滴速度v=g/t。3.施加電場(chǎng)后，調(diào)節(jié)電壓U使油滴靜止，根據(jù)平衡條件mg=qU/d，計(jì)算電荷量q。4.重復(fù)測(cè)量多個(gè)油滴的電荷量，找出它們的最大公約數(shù)，即為基本電荷e。5.計(jì)算相對(duì)誤差：η=|e測(cè)e標(biāo)|/e標(biāo)×100%，其中e標(biāo)=1.602×10^19C。思考題答案：1.為什么選擇油滴作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象？其他液體是否可以替代？答：油滴具有不易蒸發(fā)、密度適中、易于帶電等優(yōu)點(diǎn)，適合長(zhǎng)時(shí)間觀察。其他液體如水滴易蒸發(fā)，汞滴密度過(guò)大且有毒，均不適合本實(shí)驗(yàn)。2.實(shí)驗(yàn)中為什么要測(cè)量多個(gè)油滴的電荷量？答：因?yàn)閱蝹€(gè)油滴的電荷量可能是基本電荷的整數(shù)倍，通過(guò)測(cè)量多個(gè)油滴可以找到電荷量的最大公約數(shù)，從而確定基本電荷e的數(shù)值。3.空氣阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？如何減小這一影響？答：空氣阻力會(huì)使油滴下落速度偏小，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏大?？赏ㄟ^(guò)選擇較小的油滴（半徑約1μm）和縮短測(cè)量距離來(lái)減小空氣阻力的影響。牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河^察等厚干涉現(xiàn)象——牛頓環(huán)，測(cè)量平凸透鏡的曲率半徑，學(xué)習(xí)使用讀數(shù)顯微鏡。實(shí)驗(yàn)方法原理：將一曲率半徑較大的平凸透鏡放在一塊光學(xué)平玻璃板上，在透鏡的凸面與玻璃板之間形成一空氣薄層。當(dāng)單色光垂直照射時(shí)，在空氣層的上下表面反射的兩束光將發(fā)生干涉。由于空氣層厚度相同處對(duì)應(yīng)同一干涉條紋，形成以接觸點(diǎn)為中心的一系列明暗相間的同心圓環(huán)，即牛頓環(huán)。根據(jù)干涉條件，暗環(huán)半徑r與透鏡曲率半徑R滿足關(guān)系：r2=kRλ，其中k為暗環(huán)級(jí)數(shù)，λ為入射光波長(zhǎng)。數(shù)據(jù)處理：1.使用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量第m級(jí)和第n級(jí)暗環(huán)的直徑Dm和Dn。2.根據(jù)公式R=(Dm2Dn2)/[4(mn)λ]計(jì)算曲率半徑。3.多次測(cè)量取平均值，計(jì)算不確定度。思考題答案：1.為什么牛頓環(huán)的中心是暗斑？什么情況下會(huì)出現(xiàn)亮斑？答：當(dāng)光從光疏介質(zhì)（空氣）射向光密介質(zhì)（玻璃）反射時(shí)，有半波損失。中心處空氣層厚度為零，兩束反射光的光程差為λ/2，滿足暗紋條件。若在透鏡與玻璃板間滴入折射率大于玻璃的液體，則中心處可能變?yōu)榱涟摺?.實(shí)驗(yàn)中為什么測(cè)量直徑而不是半徑？答：因?yàn)榕ｎD環(huán)的中心難以精確定位，測(cè)量直徑可以消除中心定位誤差，提高測(cè)量精度。3.如果入射光不是垂直照射，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響？答：非垂直入射會(huì)使光程差發(fā)生變化，導(dǎo)致干涉環(huán)半徑增大，測(cè)量結(jié)果偏大。因此實(shí)驗(yàn)中必須保證光線垂直照射。邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私膺~克爾遜干涉儀的結(jié)構(gòu)和原理，學(xué)會(huì)調(diào)節(jié)和使用干涉儀，觀察等傾干涉和等厚干涉現(xiàn)象，測(cè)量激光波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)方法原理：邁克爾遜干涉儀利用分振幅法產(chǎn)生雙光束干涉。光源發(fā)出的光被分光鏡分成兩束，分別射向固定反射鏡和可移動(dòng)反射鏡，反射后再次匯合產(chǎn)生干涉。當(dāng)兩反射鏡垂直時(shí)，形成等傾干涉條紋（同心圓環(huán)）；當(dāng)兩反射鏡有微小夾角時(shí)，形成等厚干涉條紋（直條紋）。移動(dòng)可移動(dòng)反射鏡，干涉條紋會(huì)移動(dòng)，每移動(dòng)λ/2距離，條紋移動(dòng)一條。數(shù)據(jù)處理：1.記錄可移動(dòng)反射鏡的初始位置d1。2.數(shù)出干涉條紋移動(dòng)的條數(shù)N（如100條）。3.記錄反射鏡的最終位置d2。4.計(jì)算激光波長(zhǎng)λ=2|d2d1|/N。5.多次測(cè)量取平均值，計(jì)算相對(duì)誤差。思考題答案：1.為什么邁克爾遜干涉儀的分光鏡要鍍半透半反膜？答：半透半反膜可以使入射光按近似1:1的比例分成兩束，保證兩束光強(qiáng)度相近，獲得清晰的干涉條紋。2.實(shí)驗(yàn)中為什么有時(shí)看不到干涉條紋？答：可能原因有：兩反射鏡不垂直；光源不是單色光；光程差超過(guò)光源的相干長(zhǎng)度；儀器振動(dòng)等。需要仔細(xì)調(diào)節(jié)反射鏡和光源位置。3.如何利用邁克爾遜干涉儀測(cè)量透明介質(zhì)的折射率？答：在光路中插入厚度為t的透明介質(zhì)，光程差變化為2(n1)t，引起干涉條紋移動(dòng)。測(cè)量條紋移動(dòng)數(shù)ΔN，則折射率n=1+λΔN/(2t)。楊氏模量測(cè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)習(xí)用拉伸法測(cè)定金屬絲的楊氏模量，掌握光杠桿法測(cè)量微小長(zhǎng)度變化的原理和方法，理解材料的彈性力學(xué)性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)方法原理：根據(jù)胡克定律，在彈性限度內(nèi)，金屬絲的應(yīng)力與應(yīng)變成正比，比例系數(shù)即為楊氏模量E。實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)在金屬絲下端懸掛砝碼施加拉力F，用光杠桿放大法測(cè)量金屬絲的伸長(zhǎng)量ΔL。設(shè)金屬絲原長(zhǎng)為L(zhǎng)，直徑為d，則楊氏模量E4FL/(πd2ΔL)。光杠桿可將微小伸長(zhǎng)量放大為標(biāo)尺上的明顯位移，放大倍數(shù)為2D/b，其中D為光杠桿鏡面到標(biāo)尺的距離，b為光杠桿前后足的垂直距離。數(shù)據(jù)處理：1.用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑d，在不同位置測(cè)量5次取平均值。2.逐次增加砝碼（每次0.5kg），記錄對(duì)應(yīng)的標(biāo)尺讀數(shù)n，共加載6次。3.逐次卸載砝碼，記錄對(duì)應(yīng)的標(biāo)尺讀數(shù)n'，取n和n'的平均值作為最終讀數(shù)。4.用逐差法處理數(shù)據(jù)，計(jì)算每增加1kg砝碼對(duì)應(yīng)的標(biāo)尺位移Δn。5.計(jì)算楊氏模量E4mgLD/(πd2bΔn)，其中m為砝碼質(zhì)量，g為重力加速度。6.計(jì)算不確定度，表達(dá)結(jié)果為E±u(E)。思考題答案：1.為什么要用逐差法處理數(shù)據(jù)？直接計(jì)算平均值有什么缺點(diǎn)？答：逐差法可以充分利用測(cè)量數(shù)據(jù)，減小隨機(jī)誤差。直接計(jì)算平均值會(huì)抵消掉中間數(shù)據(jù)，降低測(cè)量精度。2.實(shí)驗(yàn)中為什么要先加載后卸載？這能消除什么誤差？答：先加載后卸載可以檢測(cè)金屬絲的彈性滯后現(xiàn)象，取平均值可以消除彈性滯后帶來(lái)的系統(tǒng)誤差。3.光杠桿放大倍數(shù)與哪些因素有關(guān)？如何提高測(cè)量靈敏度？答：放大倍數(shù)與D和b有關(guān)，增大D或減小b可提高靈敏度。但D過(guò)大會(huì)使光斑模糊，b過(guò)小會(huì)使光杠桿不穩(wěn)定，需合理選擇。聲速測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)習(xí)用共振干涉法和相位比較法測(cè)量聲速，掌握示波器的使用方法，理解聲波傳播的物理規(guī)律。實(shí)驗(yàn)方法原理：聲波在空氣中傳播時(shí)，波長(zhǎng)λ與頻率f的關(guān)系為vλf。實(shí)驗(yàn)中，由信號(hào)發(fā)生器驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲波，接收器將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸入示波器。共振干涉法中，移動(dòng)接收器，當(dāng)接收器與發(fā)射器距離為半波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí)，形成駐波，接收信號(hào)最強(qiáng)；相位比較法中，將發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)分別輸入示波器X、Y軸，當(dāng)兩信號(hào)同相或反相時(shí)，李薩如圖形為直線。數(shù)據(jù)處理：1.共振干涉法：移動(dòng)接收器，記錄相鄰極大值位置x?、x?、、x?，計(jì)算波長(zhǎng)λ2(x???x?)/n。2.相位比較法：移動(dòng)接收器，記錄李薩如圖形為直線時(shí)的位置y?、y?、、y?，計(jì)算波長(zhǎng)λ2(y???y?)/m。3.讀取信號(hào)發(fā)生器頻率f，計(jì)算聲速vλf。4.比較兩種方法的結(jié)果，計(jì)算相對(duì)誤差。思考題答案：1.為什么共振干涉法中相鄰極大值距離為半波長(zhǎng)？答：因?yàn)轳v波波腹間距為半波長(zhǎng)，當(dāng)接收器位于波腹