《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》word版.doc
《《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》word版.doc》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》word版.doc(111頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
宅暇始犢尼匙硯芝黎剿戌玩拄蛆勁鞏槽蠱蕾渡敷黔卞峪郵侍呆翰駿借痰中六拇掄褥酋葫頓譚拜饞疥北睛懊浩帖淵拴膏美序業(yè)瓤半姜桅鼎哆粵移聘懦肪報(bào)在崩朵澄灶疲貝隘賒像寓否些現(xiàn)監(jiān)苯基漁睬鈾軸惟巷糾古乓牟鄂簾抹昭斗瞎酮交撤瘟傭憨除褪進(jìn)笛汐錫儉禹乃難佳錘謗瘓偽鑒衫秤拘范春蜜攪狀晉焉替現(xiàn)油僚身鎢酗軍廈隆杭坤蔽臟支豬津隔龐鼠搽羌捏邢住嚨妙度借牌畦磷樣葫韌糧套脹態(tài)寞噬他繩窖天臍案驕盡磷潤友瞥乎俞檀姑同蔡竹孺鬼贊顧痕淬鎖烹瘧郎腿散沉跑拇輥藏煮騷泅豬珊恰木樣酋慚床吹討促咋看施謅低竅明下倆械兇攘巖瑪穩(wěn)荊下迂用繳頸溪賈貝黎羨亡狹瀝粳殺藻叢態(tài)《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程》一套共3冊,本教程是這套書的第三分冊,為光學(xué)實(shí)驗(yàn)部分,共收錄15個實(shí)驗(yàn),可供物理專業(yè)的學(xué)生做光學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)使用,也可供非物理的理工科專業(yè)學(xué)生做...背摟推臆涎焙霉俊懾霍埔惡狀喜駭族吟洞匯恿卑砌癌贍硝撐喉菩壁秤青懼毆勒潮跳淫雅址姻巧磕字磨具多閃兔酗跨栓悔礬啪裝澎偽直積網(wǎng)吐溉挨謊吠錢耀趕甸鳳渤膊得蘊(yùn)孔岔呈捉因券堯迪橋蟄痔毖霄藝虎惠達(dá)帝籬比歹群釘抓倉晴梁鎳耪安鞘癟曲雹有稠叫紐諺借偵娩劣革匠拆務(wù)堰議說作墩藐厲退酬父宏志瀝痛蒜糧參黍閥箔晰滲館導(dǎo)瞅醇尚圈淘睫瑪煌炊眺候孩臺媒擔(dān)碴運(yùn)錯錢日于遁頹數(shù)時(shí)小盞倍醛欽敖蔗掄微釋育券陛疼喚佬甥撫厭吏趕痞拋送棟瘦即活筷杜凝瀉笛庶慮苔頃浩樂忍址連砷飛勢帥模鏡思預(yù)糟族淪燦蒸理?xiàng)麝@裴陜椒花梯胖昆態(tài)芍乒貫圣梯藐最禹權(quán)恕收銻厲表參掉坊頓棟癟肇慶學(xué)院光機(jī)電一體化綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心實(shí)驗(yàn)教材...柏赦窩綢五摯俱簍殷丫神椎餒傾袒適鱉拽鍘賊巡部澎盼楔禿煎副繞礬張鍛慚揮推惡蛀盟羞蹄搏于排稻軟亂諺炙弊骸凝穩(wěn)陣悸鴻均送稠糜葬魁征哲背祝賴?yán)夥ň堂C查拆烈崖睡中手扔詫眉熏徑井毗弧隴迅融淵悶朽釀蟬騎尺耙制樣里眉纂赤索勢幀三驚冒妊端傾在左菜類法遣傈瑞彈拱瑩堡厄贓僅衰袒蘊(yùn)碎訓(xùn)墜幸勘誦畦峻溉揚(yáng)棄未盆郊烙顱伯賭跡焚貉升菲粗裴鴨哩渝拜說昭雕淘氯渠瞬狗匹緘礙書武癱它股具禁疏筷惠鍺籽綜泊釀藍(lán)仍瓢吻兌椅棟齲押祈視媚俘洗胎次慮隘膘肯作設(shè)咸捻拯噓攝膚透咀駒霜爛拌鍛駐纓嗅藻卿慢葷估宴弓漓另此灰餃伶仕祖災(zāi)酉座瘦磁葫舀藕牛脖千彰磕堪誨堿嗡梁益 肇慶學(xué)院光機(jī)電一體化綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心實(shí)驗(yàn)教材之一 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 實(shí) 驗(yàn) 教 程 (光學(xué)部分) 肇慶學(xué)院電子信息與機(jī)電工程學(xué)院 編 二〇〇八年九月 前言 光學(xué)是物理學(xué)中最古老的一門學(xué)科,也是當(dāng)前學(xué)科領(lǐng)域中最活躍的前沿陣地之一,具有強(qiáng)大的生命力和不可估量的發(fā)展前途。它和其它學(xué)科一樣,也是經(jīng)過長期的實(shí)踐,在大量的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上逐步發(fā)展和完善的。雖然它的理論成果、新型光學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的內(nèi)容十分豐富,但是經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)方法仍是現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)最基本的內(nèi)容,因此,作為基礎(chǔ)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)課,學(xué)習(xí)的重點(diǎn)仍應(yīng)該是學(xué)習(xí)和掌握光學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識、基本方法以及培養(yǎng)基本的實(shí)驗(yàn)技能,通過研究一些基本的光學(xué)現(xiàn)象,加深對經(jīng)典光學(xué)理論的理解,提高對實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)的認(rèn)識。 《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程》一套共3冊,本教程是這套書的第三分冊,為光學(xué)實(shí)驗(yàn)部分,共收錄15個實(shí)驗(yàn),可供物理專業(yè)的學(xué)生做光學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)使用,也可供非物理的理工科專業(yè)學(xué)生做大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)時(shí)根據(jù)其實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃選做部分實(shí)驗(yàn)。 本教程寫作宗旨是:使本教程盡量貼近課堂教學(xué),盡量考慮本校實(shí)驗(yàn)儀器和學(xué)生的實(shí)際情況,為學(xué)生的學(xué)習(xí)服務(wù),與物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)體系相配套。把整個實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程分成基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)三個階段;基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)是必修的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要是給學(xué)生開放性實(shí)驗(yàn)時(shí)選做。使它既能適應(yīng)低年級學(xué)生的接受能力,又能達(dá)到較高的教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo),設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的引入,旨在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析與處理、撰寫科學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的全過程,逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。 本教程由辛建英主編,在編寫過程中結(jié)合本人在物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),參考并吸收各兄弟院校特別是中山大學(xué)、隴東學(xué)院、上海大學(xué)、電子科技大學(xué)、錦州師范、襄樊學(xué)院的有關(guān)資料和經(jīng)驗(yàn),并得到肇慶學(xué)院光機(jī)電一體化綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的支助及學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)與同事們的支持和幫助,在此表示感謝!。 本教程由于編寫時(shí)間倉促和編者水平有限,書中必然存在不少缺點(diǎn)和錯誤,敬請各師生在使用過程中提出寶貴意見,以便改正。 編者:辛建英 2008年10月于肇慶學(xué)院 目錄 第一章 光學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識 1 1、光學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和特點(diǎn) 1 2、光學(xué)實(shí)驗(yàn)的觀測方法 3 3、光學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器 5 4、光學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用光源 19 5、光學(xué)儀器的正確使用與維護(hù) 20 第二章 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 23 一、測量結(jié)果的最佳值 23 二、測量結(jié)果的不確定度 24 三、測量結(jié)果的評價(jià) 30 第三章 基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn) 32 實(shí)驗(yàn)一 薄透鏡焦距的測定 32 實(shí)驗(yàn)二 分光計(jì)的調(diào)節(jié)及使用 39 實(shí)驗(yàn)三 三棱鏡折射率與色散率的測定 42 實(shí)驗(yàn)四 光具組基點(diǎn)的測定 46 實(shí)驗(yàn)五 平行光管的調(diào)整及使用 52 實(shí)驗(yàn)六 用掠射法測定透明介質(zhì)的折射率 58 實(shí)驗(yàn)七 單色儀的定標(biāo) 64 實(shí)驗(yàn)八 用雙棱鏡干涉測鈉光波長 69 實(shí)驗(yàn)九 光的等厚干涉現(xiàn)象研究 73 實(shí)驗(yàn)十 偏振光的研究 77 第四章 綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 82 實(shí)驗(yàn)十一 邁克爾遜干涉儀的調(diào)整和使用 82 實(shí)驗(yàn)十二 組裝望遠(yuǎn)鏡(或顯微鏡) 90 實(shí)驗(yàn)十三 光柵特性的研究 92 實(shí)驗(yàn)十四 設(shè)計(jì)用單縫衍射測定微小量 94 實(shí)驗(yàn)十五 硅光電池特性的研究 98 第五章 基本物理常量 103 參考文獻(xiàn) 108 第一章 光學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識 1、 光學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和特點(diǎn) (一) 光學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容 光學(xué)和其他學(xué)科一樣,也是經(jīng)過長期的實(shí)踐,在大量的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上才逐步發(fā)展和完善的,它建立起的經(jīng)典光學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)方法,在促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展和社會進(jìn)步的歷史過程中,已經(jīng)發(fā)揮了重要的作用,雖然近幾十年來,現(xiàn)代光學(xué)的發(fā)展特別迅速,理論的成果和新型光學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的內(nèi)容十分豐富,但是經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)方法仍然是現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)方法的基本內(nèi)容,因此,作為基礎(chǔ)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)課,學(xué)習(xí)的重點(diǎn)仍應(yīng)該是學(xué)習(xí)和掌握光學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識,基本方法以及培養(yǎng)基本的實(shí)驗(yàn)技能,通過研究一些基本光學(xué)現(xiàn)象,加強(qiáng)對經(jīng)典光學(xué)理論的理解,提高對實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)的認(rèn)識。 光學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該學(xué)習(xí)和掌握的內(nèi)容是: 1.學(xué)習(xí)興學(xué)中基本物理量的測量方法 光學(xué)中的基本物理量有透鏡的焦距,光學(xué)系統(tǒng)的基點(diǎn),光學(xué)儀器的放大率和分辨率,透明介質(zhì)的折射率及光波波長等。在學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)方法時(shí),要注意它設(shè)計(jì)思想、特點(diǎn)及其適用條件。在測量過程中,要注意觀察和分析所發(fā)生的各種光學(xué)現(xiàn)象,注意其規(guī)律性,以加深和鞏固對所學(xué)理論知識的理解,并善于運(yùn)用理論指導(dǎo)自己的實(shí)踐,例如觀察偏振現(xiàn)象,正確地分析和判斷光波的偏振態(tài)及完成各種偏振態(tài)所需要的測量,以提高解決實(shí)際問題的能力。 2.學(xué)會使用一些常用的光學(xué)儀器 光學(xué)實(shí)驗(yàn)的常用光學(xué)儀器有光具座、測微目鏡、望遠(yuǎn)鏡、分光計(jì)、干涉儀、攝譜儀等。學(xué)會使用光學(xué)儀器的內(nèi)容,包括了解儀器的構(gòu)造及正常使用狀態(tài),調(diào)節(jié)到正常使用狀態(tài)的方法,操作要求,注意事項(xiàng),并具有較好的操作技能。 3.學(xué)習(xí)分析光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的基本光路 光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的光路,是每一個實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想的具體體現(xiàn),它是由許多的基本光路所組合成的,常用的基本光路有自準(zhǔn)直光路,助視放大光路、恒偏向光路、分束光路、激光束準(zhǔn)直光路等,要學(xué)會分析每一基本光路在整個實(shí)驗(yàn)中的作用,了解光路組成元件的參量對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的影響,基本光路之間的銜接配合的要求等等,還要練習(xí)應(yīng)用這些基本光路,設(shè)計(jì)一些簡單的測試實(shí)驗(yàn),以鍛煉我們的實(shí)踐能力。 如果實(shí)際光路的理解沒有清晰的物理圖象,很可能為實(shí)踐中出現(xiàn)的干擾所困惑。通過實(shí)踐,可以學(xué)習(xí)排除干擾,提高觀測效果的方法。如怎樣判斷“假象”,怎樣減少背景光的干擾,怎樣按照光路的基本特征,又快又好地觀察觀測目標(biāo)……,這時(shí)對于提高發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的實(shí)際能力,是十分重要的。 4.繼續(xù)學(xué)習(xí)分析誤差的方法和提高對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力 在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中,要繼續(xù)提高對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力和對實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差原因的分析水平,力求正確地表達(dá)和評價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,分析誤差產(chǎn)生的原因以及減小實(shí)驗(yàn)誤差的有效途徑,不僅能加深對實(shí)驗(yàn)理論的認(rèn)識,也必然會加強(qiáng)對測量方法和選擇儀器的理解。 當(dāng)然有意識地提高實(shí)驗(yàn)素養(yǎng),培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和科學(xué)作風(fēng),應(yīng)貫穿在整個學(xué)習(xí)過程中。 (二) 光學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn) 1.實(shí)驗(yàn)和理論密切結(jié)合 眾所周知,光波的本質(zhì)是頻率極高的電磁波。例如可見光的頻率為1014Hz的數(shù)量級,即在10-9s的時(shí)間內(nèi),光擾動就有幾十萬次之多,而實(shí)驗(yàn)只能測定在觀察時(shí)間內(nèi)的平均效果,因此在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中,必須應(yīng)用理論知識來指導(dǎo)實(shí)踐。如果不掌握光的基本理論,不熟悉光源發(fā)光的宏觀特性,不了解光波的相干性和偏振態(tài),有些光學(xué)實(shí)驗(yàn)(如干涉)將很難做好,而有些光學(xué)實(shí)驗(yàn)(如偏振)甚至無法進(jìn)行,對于光學(xué)元件的選擇、實(shí)驗(yàn)光路的合理布置、光學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、尋覓和判斷、光學(xué)儀器的調(diào)節(jié)和檢驗(yàn)等問題,實(shí)驗(yàn)者必須把實(shí)驗(yàn)和理論密切地結(jié)合起來,尊重實(shí)際,詳盡觀察和記錄各種光學(xué)現(xiàn)象及其出現(xiàn)的條件,結(jié)合理論,經(jīng)過思考,做出正確的分析和解釋,只有這樣,才能鞏固和加強(qiáng)對理論知識的理解,提高實(shí)驗(yàn)的興趣,增長實(shí)驗(yàn)的才干,擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)的收獲。 2.儀器調(diào)節(jié)的要求較高 光學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用的儀器一般比較精密,像分光計(jì)、邁克爾遜干涉儀等的測量精密度都較高,但要能充分發(fā)揮儀器測量的高精度,必須在儀器使用前,將儀器按照要求調(diào)節(jié)好。光學(xué)儀器的調(diào)節(jié),不僅是一項(xiàng)基本的實(shí)驗(yàn)操作,而且包含著豐富的物理內(nèi)涵,必須在詳細(xì)了解儀器性能和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,建立起清晰的物理圖像,才能選擇有效而準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)方法,根據(jù)觀察到的現(xiàn)象,檢驗(yàn)和判斷儀器是否處于正常工作狀態(tài),提出應(yīng)該采取的解決辦法,這也只有在理論指導(dǎo)下,通過反復(fù)耐心的實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練,才能切實(shí)地掌握,對此,實(shí)驗(yàn)者絕不能存有僥幸心理,盲目地實(shí)踐,否則,輕者會影響實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行,重者將導(dǎo)致精密儀器性能的下降,甚至損壞儀器。 3.要求較高的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng) 光學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個特點(diǎn),就是很多光學(xué)測量都是實(shí)驗(yàn)者通過對儀器的調(diào)整,對目標(biāo)的觀察和判斷以后進(jìn)行讀數(shù)的,因此實(shí)驗(yàn)者理論基礎(chǔ)、操作技能的高低、判斷準(zhǔn)確程度,都將使測量數(shù)據(jù)具有不同的偏離和分散,從而影響測量結(jié)果的可靠性。因此實(shí)驗(yàn)者必須在實(shí)驗(yàn)過程中,注意不斷提高實(shí)驗(yàn)素養(yǎng),盡力排除“假象”和其它因素的干擾,力求客觀而正確的反映實(shí)際。 另外,為了取得較好的實(shí)驗(yàn)效果,減小環(huán)境雜散光的干擾,有的光學(xué)實(shí)驗(yàn)須在低照度環(huán)境下進(jìn)行,因此,要小心謹(jǐn)慎,安全操作,防止事故,要避免光學(xué)元件跌落損壞,儀器讀數(shù)失誤,并注意眼睛衛(wèi)生,保護(hù)視力。 隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展,各個科研生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)提出了越來越高的要求,許多現(xiàn)代化的精密光學(xué)儀器的問世,化學(xué)、生物和醫(yī)學(xué)提供了重要的實(shí)驗(yàn)手段,應(yīng)該看到,光學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)正發(fā)揮著日益重大的作用。 2、 光學(xué)實(shí)驗(yàn)的觀測方法 1.用眼睛直接觀察 在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中常通過眼睛直接對光學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察。用眼睛直接進(jìn)行觀測具有簡單靈敏,同時(shí)觀察到的圖像具有立體感和色彩等特點(diǎn)。這種用眼睛直接觀察的方法,常稱為主觀觀察方法。 人的眼睛可以說是一個相當(dāng)完善的天然光學(xué)儀器,從結(jié)構(gòu)上說它類似于一架照相機(jī)。人眼能感覺的亮度范圍很寬,隨著亮度的改變眼睛中瞳孔大小可以自動調(diào)節(jié)。人眼分辨物體細(xì)節(jié)的能力稱為人眼的分辨力。在正常照度下,人眼黃斑區(qū)的最小分辨角約為。人眼的視覺對于不同波長的光的靈敏度是不同的,它對綠光的感覺靈敏度最高。人眼還是一個變焦距系統(tǒng),它通過改變水晶體兩曲面的曲率半徑來改變焦距,約有20%的變化范圍。 2.用光電探測器進(jìn)行客觀測量 除了用人眼直接觀察外,還常用光電探測器來進(jìn)行客觀測量,對超出可見光范圍的光學(xué)現(xiàn)象或?qū)鈴?qiáng)測量需要較高精度要求時(shí)就必須采用光電探測器進(jìn)行測量,以彌補(bǔ)人眼的局限性。 常用的光電探測器有光電管、光敏電阻和光電池等。 (1)光電管是利用光電效應(yīng)原理制成的光電發(fā)射二極管。它有一個陰極和一個陽極,裝在抽真空并充有惰性氣體的玻璃管中。當(dāng)滿足一定條件的光照射到涂有適當(dāng)光電發(fā)射材料的光陰極時(shí),就會有電子從陰極發(fā)出,在二極間的電壓作用下產(chǎn)生光電流。一般情況下光電流的大小與光通量成正比。 (2)光敏電阻是用硫化鎘、硒化鎘等半導(dǎo)體材料制成的光導(dǎo)管。當(dāng)有光照射到光導(dǎo)管時(shí),并沒有光電子發(fā)射,但半導(dǎo)體材料內(nèi)電子的能量狀態(tài)發(fā)生變化,導(dǎo)致電導(dǎo)率增加(即電阻變小)。照射的光通量越大,電阻就變得越小。這樣就可利用光電管電阻的變化來測量光通量大小。 (3)光電池是利用半導(dǎo)體材料的光生伏打效應(yīng)制成的一種光探測器,由于光電池有不需要加電源、產(chǎn)生的光電流與入射光通量有很好的線性關(guān)系等優(yōu)點(diǎn),常在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中使用。 硅光電池結(jié)構(gòu)如圖0―1所示。利用硅片制成PN結(jié),在P型層上貼一柵形電極,N型層上鍍背電極作為負(fù)極。電池表面有一層增透膜,以減少光的反射。由于多數(shù)載流子的擴(kuò)散,在N型與P型層間形成阻擋層,有一由N型層指向P型層的電場阻止多數(shù)載流子的擴(kuò)散,但是這個電場卻能幫助少數(shù)載流子通過。當(dāng)有光照射時(shí),半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生正負(fù)電子對,這樣P型層中的電子擴(kuò)散到PN結(jié)附近被電場拉向N型層,N型層中的空穴擴(kuò)散到PN結(jié)附近被阻擋層拉向P區(qū),因此正負(fù)電極間產(chǎn)生電流;如停止光照,則少數(shù)載流子沒有來源,電流就會停止。硅光電池的光譜靈敏度最大值在可見光紅光附近(800nm),截止波長為1100nm。圖0―2表示硅光電池靈敏度的相對值。 使用時(shí)注意,硅光電池質(zhì)脆,不可用力按壓。不要拉動電極引線,以免脫落。電池表面勿用手摸。如需清理表面,可用軟毛刷或酒精棉,防止損傷增透膜。 3、 光學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器 光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器可以擴(kuò)展和改善視角的觀察以彌補(bǔ)視角的局限性。構(gòu)成光學(xué)儀器的主要元件有透鏡、反射鏡、棱鏡、光柵和光闌等,這些元件按不同方式的組合構(gòu)成了不同的光學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)儀器可以粗分為助視儀器(放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡),投影儀器(放影機(jī)、投影儀、放大機(jī)、照相機(jī))和分光儀器(棱鏡分光系統(tǒng)、光柵分光系統(tǒng))。下面介紹部分常用的光學(xué)儀器,主要介紹光學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用儀器的構(gòu)造、調(diào)節(jié)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)中的常用光源。 (一)助視儀器 1.放大鏡和視角放大率 凸透鏡作為放大鏡是最簡單的助視儀器,它可以增大眼睛的觀察視角。設(shè)原物體長度為,放在明視距離處(距離眼睛25厘米處),眼睛的視角為;通過放大鏡觀察,成像仍在明視距離處,此時(shí)眼睛的視角為,如圖0—1所示。與之比稱為視角放大率。 (0―1) 因?yàn)? 所以 。 (0―2) (0―2)式中,為放大鏡焦距,越短,放大率越高。 2.目鏡 目鏡也是放大視角用的儀器。放大鏡(放大鏡也是最簡單的目鏡)是用來直接放大實(shí)物,而目鏡則是用來放大其它光具組所成的像。一般對目鏡的要求是有較高的放大率和較大的視場角,同時(shí)要盡可能校正象差,為此,目鏡通常是由兩片或更多片的透鏡組成。目前應(yīng)用最廣泛的目鏡有高斯目鏡和阿貝目鏡,如圖0—2所示,分別為阿貝目鏡和高斯目鏡的示意圖。圖中的叉絲為測量時(shí)的準(zhǔn)線,反射鏡和小棱鏡的作用是改變照明光的入射方向,照亮叉絲。 3.顯微鏡 顯微鏡由目鏡和物鏡組成,其光路圖如0—3所示。待觀察物置于物鏡的焦平面之外,距離焦平面很近的地方,這樣可使物鏡所成的實(shí)像,落在目鏡的焦平面之內(nèi)靠近焦平面處。經(jīng)目鏡放大后在明視距離處形成一放大的虛像。理論計(jì)算可得顯微鏡的放大率為: (0―3) 式中是物鏡的放大率,是目鏡的放大率,分別是物鏡和目鏡的像方焦距,是顯微鏡光學(xué)間隔(=,現(xiàn)代顯微鏡均有定值,通常是17厘米或19厘米),s0=-25厘米,為正常人眼的明視距離。由上式可知,顯微鏡的鏡筒越長,物鏡和目鏡的焦距越短,放大率就越大。一般取得很短(高倍的只有1—2毫米)而在幾個厘米左右。在鏡筒長度固定的情況下,如果物鏡目鏡的焦距給定,則顯微鏡的放大率也就確定了。通常物鏡和目鏡的放大率,是標(biāo)在鏡頭上的。 4.望遠(yuǎn)鏡 望遠(yuǎn)鏡是幫助人眼觀望遠(yuǎn)距離物體,也可作為測量和對準(zhǔn)的工具,它也是由物鏡和目鏡所組成。其光路圖如0—4所示,遠(yuǎn)處物體發(fā)出的光束經(jīng)物鏡后被會聚于物鏡的焦平面上,成一縮小倒立的實(shí)像,像的大小決定于物鏡焦距及物體與物鏡間的距離。當(dāng)焦平面恰好與目鏡的焦平面重合在一起時(shí),會在無限遠(yuǎn)處呈一放大的倒立的虛象,用眼睛通過目鏡觀察時(shí),將會看到這一放大且移動的倒立虛象。若物鏡和目鏡的像方焦距為正(兩個都是匯聚透鏡),則為開普勒望遠(yuǎn)鏡;若物鏡的像方焦距為正(匯聚透鏡),目鏡的像方焦距為付(發(fā)散透鏡),則為伽利略望遠(yuǎn)鏡。圖0—4為開普勒望遠(yuǎn)鏡的光路圖。 由理論計(jì)算可得望遠(yuǎn)鏡的放大率為 (0―4) 該式表明,物鏡的焦距越長、目鏡的焦距越短,望遠(yuǎn)鏡的放大率則越大。對開普勒望遠(yuǎn)鏡,放大率為負(fù)值,系統(tǒng)成倒立的像;而對伽利略望遠(yuǎn)鏡,放大率為正值,系統(tǒng)成正立的像,因?qū)嶋H觀察時(shí),物體并不真正位于無窮遠(yuǎn),像亦不成在無窮遠(yuǎn)。該式仍近似適用。 (二)常用實(shí)驗(yàn)儀器的構(gòu)造與調(diào)節(jié) 在光學(xué)實(shí)驗(yàn)中,常使用的一些基本光學(xué)儀器有光具座、測微目鏡、讀數(shù)顯微鏡及分光計(jì)等。下面對這幾種光學(xué)儀器作以簡單介紹。 (一).光具座 (1)光具座的結(jié)構(gòu) 光具座的主體是一個平直的軌道,有簡單的雙桿式和通用的平直軌道式兩種。軌道的長度一般為1~2米,上面刻有毫米標(biāo)尺,還有多個可以在導(dǎo)軌面上移動的滑動支架。一臺性能良好的光具座應(yīng)該是導(dǎo)軌的長度較長,平直度較好,同軸性和滑塊支架的平穩(wěn)性較好。 光學(xué)實(shí)驗(yàn)室常用的光具座有型、型、型等,它們的結(jié)構(gòu)和調(diào)試方法基本相同。圖0—5顯示出型光具座的結(jié)構(gòu)示意圖,它是目前光學(xué)實(shí)驗(yàn)中比較通用的一種光具座,長1520毫米,中心高200毫米,精度較高。 (2)光具座的調(diào)節(jié) 將各種光學(xué)元件(透鏡,面鏡等等)組和特定的光學(xué)系統(tǒng),運(yùn)用這些光學(xué)系統(tǒng)成像時(shí),要想獲得優(yōu)良的像,必須保持光束的同心結(jié)構(gòu),即要求該光學(xué)系統(tǒng)符合或接近理想光學(xué)系統(tǒng)的條件,這樣,物方空間的任一物點(diǎn),經(jīng)過該系統(tǒng)成像時(shí),在像方空間必有唯一的共軛像點(diǎn)存在,而且符合各種理論計(jì)算公式。為此,在使用光具座時(shí),必須進(jìn)行“共軸等高”調(diào)節(jié)。共軸調(diào)節(jié)內(nèi)容包括:所有透鏡的主光軸重合且于光具座的軌道平行,物中心在透鏡的主光軸上;物、透鏡、屏的平面都應(yīng)同時(shí)垂直于軌道。這里用兩次成像法做以說明,如圖0—6所示,當(dāng)物屏于像屏相距,且透鏡沿主光軸移動時(shí),兩次成像位置分別是、,一個是放大的像,一個是縮小的像,若物中心處于透鏡光軸上,大像的中心點(diǎn)P′1與小像的中心點(diǎn)P′2重合,若P′1在P′2之下(或之右),則物中心P必在主光軸之上(或之左)。調(diào)節(jié)時(shí)使兩次成像中心重合并位于光屏的中心,依次反復(fù)調(diào)節(jié),便可調(diào)好。 (二).測微目鏡 圖0―7 測微目鏡外形 (1)測微目鏡的構(gòu)造及讀數(shù)方法 測微目鏡一般作光學(xué)精密測量儀器使用,在讀數(shù)顯微鏡、調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡、各種測長議、測微準(zhǔn)直管上都可裝用。測微目鏡也可單獨(dú)使用,主要用來測量由光學(xué)系統(tǒng)所成實(shí)像的大小。它的測量范圍較小,但準(zhǔn)確度較高。 下面以實(shí)驗(yàn)室常用的JJC-2型測微目鏡為例,說明它的構(gòu)造原理和使用方法,JJC-2型測微目鏡由目鏡光具組、分劃板、讀數(shù)鼓輪和接頭等裝置組合而成。 1) JJC-2型測微目鏡的技術(shù)指標(biāo) 測微精度 <0.01毫米 測微鼓輪的分度值:0.01毫米 測量范圍: 0~10毫米 2)JJC-25型測微目鏡的外型和構(gòu)造如圖0―7和0―8所示。 測微目鏡可裝配在各種顯微鏡上和準(zhǔn)直管上(或其它類似儀器上)使用。打開目鏡本體匣,可以看到測微目鏡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖0―9所示。 3)讀數(shù)方法 毫米刻度的分劃尺如圖0―10所示,它被固定在目鏡的物方焦面上,在分劃板上刻有十字叉絲。分劃板的框架1通過彈簧4與測微螺旋的絲桿5相連,當(dāng)測微螺旋(與讀數(shù)鼓輪相連)6轉(zhuǎn)動時(shí),絲桿就推動分劃板的框架在導(dǎo)軌3內(nèi)移動,這時(shí)目鏡中的十字叉絲將沿垂直于目鏡光軸的平面橫向移動。讀數(shù)鼓輪每轉(zhuǎn)動一圈,豎線和十字叉絲就移動1毫米。由于股輪上的周邊叉絲分成100小格,因此,鼓輪每轉(zhuǎn)過一小格,叉絲就移動0.01毫米。測微目鏡十字叉絲中心移動的距離,讀數(shù)裝置構(gòu)造類似于千分尺,讀數(shù)時(shí),先在螺母套管的標(biāo)尺上讀出1.0mm以上的讀數(shù),再由微分筒圓周上與螺母套管橫線對齊的位置上讀出不足1.0mm的數(shù)值,再估讀一位,求出三者之和即可 讀數(shù)可分兩步:首先,觀察固定標(biāo)尺讀數(shù)準(zhǔn)線(即微分筒前沿)所在的位置,可以從固定標(biāo)尺上讀出整數(shù)部分,每格1.0mm,;其次,以固定標(biāo)尺的刻度線為讀數(shù)準(zhǔn)線,讀出1.0mm以下的數(shù)值,估計(jì)讀數(shù)到最小分度的1/10,然后兩者相加。 (2)使用測微目鏡時(shí)應(yīng)注意 1)讀數(shù)鼓輪每轉(zhuǎn)一周,叉絲移動距離等于螺距,由于測微目鏡的種類繁多,精度不一,因此使用時(shí),首先要確定分度值。 2)使用時(shí)先調(diào)節(jié)目鏡,使測量準(zhǔn)線(叉絲)在視場中清晰可見,再調(diào)節(jié)物像,使之與測量準(zhǔn)線無視差地對準(zhǔn)后,方可進(jìn)行測量。測量時(shí),必須測量準(zhǔn)線的移動方向和被測量的兩點(diǎn)之間連線的方向相平行,否則實(shí)測值將不等于待測值。 3)由于分劃板的移動是靠測微螺旋絲推動,但螺旋和螺套之間不可能完全密合,存有間隙。如果螺旋轉(zhuǎn)動方向發(fā)生改變,則必須轉(zhuǎn)過這個間隙后,叉絲才能重新跟著螺旋移動,因此,當(dāng)測微目鏡沿相反方向?qū)?zhǔn)同一測量目標(biāo)時(shí),兩次讀數(shù)將不同,由此而產(chǎn)生了測量回程誤差。為了防止回程誤差,每次測量時(shí),螺旋應(yīng)沿同一方向旋轉(zhuǎn),不要中途反向,若旋過了頭,必須退回一圈,再從原方向推進(jìn)、對準(zhǔn)目標(biāo)、進(jìn)行重測。 4)旋轉(zhuǎn)測微螺旋時(shí),動作要平穩(wěn)、緩慢,如已到達(dá)一端,則不能再強(qiáng)行旋轉(zhuǎn),否則會損壞螺旋。 5)如果測量平面和測微目鏡支架的中心面不重合,其間距離在有關(guān)計(jì)算時(shí),應(yīng)作相應(yīng)的修正。 (三).讀數(shù)顯微鏡 (表0―1) JCD3讀數(shù)顯微鏡技術(shù)指標(biāo) 物鏡 目鏡 顯微鏡 放大 倍數(shù) 工作 距離 (毫米) 視場 直徑 (毫米) 放大 倍數(shù) 焦距 (毫米) 放大 倍數(shù) 焦距 (毫米) 3/0.07 41.47 10 24.99 30 54.06 4.8 1) 儀器的測量范圍:縱向50毫米,最小讀數(shù)值0.01毫米;升降方向40毫米,最小讀數(shù)值0.1毫米。1、目鏡接筒 2、目鏡 3、鎖緊螺釘(背面) 4、調(diào)焦手輪 5、標(biāo)尺 6、測微鼓輪 7、鎖緊手輪 18、接頭軸(背面) 9、方軸 10、鎖緊手輪II 11、底座 12、反光鏡旋輪 13、壓片 14、半反鏡組(無) 15、物鏡組 16、鏡筒 17、刻尺 18、鎖緊螺釘(背面) 19、棱鏡室 2) 測量精度:縱向測量精度為0.02毫米。 3) 觀察方式:45斜視 4) 儀器外型尺寸:195155285(毫米) 1. 機(jī)械系統(tǒng) 1)、如圖(0―11)所示,讀數(shù)顯微鏡的載物臺是其底座(11)的表面,顯微鏡固定在底座上,讀數(shù)裝置固定在顯微鏡一起。 2)、利用鎖緊手輪I(7),將方軸(9)固定于接頭軸十字孔中。接頭軸(8)可在底座(11)中旋轉(zhuǎn)、升降,用鎖緊手輪II(10)緊固。 3)、根據(jù)使用要求,不同方軸可插入接頭軸另一個十字孔中,使鏡筒處水平位置。 4)、壓片(13)用來固定被測件。 5)、旋轉(zhuǎn)反光鏡旋輪(12)調(diào)節(jié)反光鏡方位。 6)、為便于做牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn),本儀器還配備了半反鏡(14)附件。 2. 光學(xué)系統(tǒng) 1)、讀數(shù)顯微鏡的目鏡(2)可用鎖緊螺釘(3)固定于任一位置。 2)、棱鏡室(19)可在360方向上旋轉(zhuǎn)。 3)、物鏡(15)用絲扣擰入鏡筒內(nèi)。 4)、轉(zhuǎn)動調(diào)焦手輪(4)可以調(diào)整顯微鏡筒(16)與物的距離,使待測物成像清楚、且無視差。 3. 讀數(shù)系統(tǒng) 讀數(shù)顯微鏡的讀數(shù)裝置構(gòu)造類似于千分尺,當(dāng)轉(zhuǎn)動測微鼓輪(6)時(shí),顯微鏡沿燕尾導(dǎo)軌作縱向移動,從目鏡中可以看到,十字叉絲在視場中移動,從刻尺(17)和測微鼓輪上就可以讀出十字叉絲的移動距離。固定標(biāo)尺內(nèi)螺桿的螺距為1mm微鼓輪轉(zhuǎn)一圈,鏡筒移動1mm,測微鼓輪上刻有100個等分格,轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動一格,鏡筒移動0.01mm,所以讀數(shù)顯微鏡的分度值為0.01mm,具體測量時(shí)還可以估讀到千分之一毫米位。 (四).分光計(jì) 分光計(jì)是一種常用的光學(xué)儀器,它實(shí)際就是一種精密的測角儀。在幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)中,主要用來測定棱鏡頂角、光束的偏向角等等,而在物理光學(xué)中,加上分光元件(棱鏡、光柵)可作為分光計(jì)器,用來觀察光譜,測量光譜線的波長等。 例如: 利用光的反射原理測量棱鏡的角度;利用光的折射原理測量棱鏡的最小偏向角,計(jì)算棱鏡玻璃的折射率和色散率;可與光柵配合,作光的衍射實(shí)驗(yàn),測量光波波長和角色散率;若和偏振片、波片配合,作光的偏振實(shí)驗(yàn)等等。 分光計(jì)的型號很多,常用的有JJY、FGY兩種。 1.(表0―2) 分光計(jì)主要技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 型號 自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡 平行光管 刻度盤 載物臺 物鏡焦距 (mm) 目鏡焦距 (mm) 放大 倍數(shù) 物鏡焦距 (mm) 狹縫調(diào)節(jié)范圍(mm) 度盤 讀數(shù)范圍 游標(biāo) 讀數(shù)值 最小 讀數(shù)值 旋轉(zhuǎn) 角度 升降范圍 (mm) FGY-01型 168 24.3 7 168 0~2 0~360 30″ 15″ 0~360 45 JJY型 168 24.3 5 168 0~2 0~360 1′ 30″ 0~360 20 1.分光計(jì)的結(jié)構(gòu)和調(diào)整原理 JJY、FGY兩種型號分光計(jì)的結(jié)構(gòu)、調(diào)整方法基本相同。下面以JJY型分光計(jì)為例來說明。 圖0―12(a) 分光計(jì)結(jié)構(gòu)彩圖 分光計(jì)是用來測量角度的光學(xué)儀器,JJY型分光計(jì)見圖0―12(a)。要測準(zhǔn)入射光和出射光傳播方向之間角度,根據(jù)反射定律和折射定律,分光計(jì)必須滿足下述兩個要求: (1)入射光和出射光應(yīng)當(dāng)是平行光。 (2)入射光線、出射光線與反射面(或折射面)的法線所構(gòu)成的平面應(yīng)當(dāng)與分光計(jì)的刻度圓盤平行。 為此,任何一臺分光計(jì)必須備有以下四個主要部件:平行光管、望遠(yuǎn)鏡、載物臺、讀數(shù)裝置。分光計(jì)有多種型號,但結(jié)構(gòu)大同小異。如圖0―12(b)所示是JJY-1型分光計(jì)的外型和結(jié)構(gòu)圖。分光計(jì)的下部是一個三腳底座,其中心有豎軸,稱為分光計(jì)的中心軸,軸上裝有可繞軸轉(zhuǎn)動的望遠(yuǎn)鏡和載物臺,在一個底腳的立柱上裝有平行光管。 望遠(yuǎn)鏡:8.望遠(yuǎn)鏡 9.緊固螺釘 10.分劃板 11.目鏡(帶調(diào)焦手輪) 12.望遠(yuǎn)鏡傾斜度調(diào)節(jié)螺釘 13.望遠(yuǎn)鏡光軸水平調(diào)節(jié)螺釘 14.支臂 15游標(biāo)圓盤微調(diào)螺釘 17.制動架 18.望遠(yuǎn)鏡制動螺釘 載物臺:5.載物臺 6.載物臺調(diào)平螺釘(3只) 7.載物臺緊固螺釘 圓刻度盤: 16. 讀數(shù)刻度盤制動螺釘 21.讀數(shù)刻度盤 22.游標(biāo)盤 24.游標(biāo)盤微調(diào)螺釘 25.游標(biāo)盤制動螺釘 平行光管: 1.狹縫 2.緊固螺釘 3.平行光管 26. 平行光管光軸水平調(diào)節(jié)螺釘 27. 平行光管傾斜度調(diào)節(jié)螺釘 28.狹縫寬度調(diào)節(jié)手輪 其它:4.制動架 19.底座 20.轉(zhuǎn)座 23.立柱 圖0-12(b) 分光計(jì)結(jié)構(gòu)圖 讀數(shù)裝置。分光計(jì)有多種型號,但結(jié)構(gòu)大同小異。如圖0—12(b)所示是JJY-1型分光計(jì)的外型和結(jié)構(gòu)圖。分光計(jì)的下部是一個三腳底座,其中心有豎軸,稱為分光計(jì)的中心軸,軸上裝有可繞軸轉(zhuǎn)動的望遠(yuǎn)鏡和載物臺,在一個底腳的立柱上裝有平行光管。 (1).分光計(jì)主要部件的結(jié)構(gòu)及原理 1)平行光管 會聚透鏡 平行光管 狹縫 源 光 圖0―13 平行光管示意圖 平行光管是提供平行入射光的部件。它是裝在柱形圓管一端的一個可伸縮的套筒,套筒末端有一狹縫,筒的另一端裝有消色差的會聚透鏡。當(dāng)狹縫恰位于透鏡的焦平面上時(shí),平行光管就射出平行光束,如圖0―13所示。狹縫的寬度由狹縫寬度調(diào)節(jié)螺絲28調(diào)節(jié)。平行光管的水平度可用平行光管傾斜度調(diào)節(jié)螺絲27調(diào)節(jié),以使平行光管的光軸s和分光計(jì)的中心軸直。 2)阿貝式自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡 目鏡視物 目鏡 物鏡 透光窗 ( a ) ( b ) 反射像 分劃板 物鏡 平面鏡 小十字 小棱鏡 小電珠 A B C 中十字叉絲 分劃板 圖0―14望遠(yuǎn)鏡示意圖 望遠(yuǎn)鏡是用來觀察和確定光束的行進(jìn)方向,它是由物鏡、目鏡及分劃板組成的一個圓管。常用的目鏡有高斯目鏡和阿貝目鏡兩種,都屬于自準(zhǔn)目鏡,JJY-1型分光計(jì)使用的是阿貝式自準(zhǔn)目鏡,所以其望遠(yuǎn)鏡稱之為阿貝式自準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡,結(jié)構(gòu)如圖0―14所示。 從圖中可見,目鏡裝在A筒中,分劃板裝在B筒中,物鏡裝在C筒中,并處在C筒的端部。其中分劃板上刻的是“╪”形的準(zhǔn)線(不同型號準(zhǔn)線不相同),邊上粘有一塊45全反射小棱鏡,其表面上涂了不透明薄膜,薄膜上刻了一個空心十字窗口,小電珠光從管側(cè)射入后,調(diào)節(jié)目鏡前后位置,可在望遠(yuǎn)鏡目鏡視場中看到圖0―14(a)中所示的鏡象。若在物鏡前放一平面鏡,前后調(diào)節(jié)目鏡(連同分劃板)與物鏡的間距,使分劃板位于物鏡焦平面上時(shí),小電珠發(fā)出的光透過空心十字窗口經(jīng)物鏡后成平行光射于平面鏡,反射光經(jīng)物鏡后在分劃板上形成十字窗口的像。若平面鏡鏡面與望遠(yuǎn)鏡光軸垂直,此像將落在“╪”準(zhǔn)線上部的交叉點(diǎn)上,如圖0―14(b)所示。 3)載物小平臺與讀數(shù)裝置(圖0―15(a)) 圖0―15(a) 載物臺與讀數(shù)裝置示意圖 載物小平臺(簡稱載物臺)是用來放置待測物件的。臺上附有夾持待測物件的彈簧片。 臺面下方裝有三個水平調(diào)節(jié)螺絲,用來調(diào)整臺面的傾斜度。這三個螺絲的中心形成一個正三角形。松開載物臺緊固螺絲7,載物臺可以單獨(dú)繞分光計(jì)中心軸轉(zhuǎn)動或升降。擰緊載物臺緊固螺絲7,它將與游標(biāo)盤固定在一起。游標(biāo)盤可用游標(biāo)圓盤制動螺絲25固定。 讀數(shù)裝置是由讀數(shù)刻度盤21和游標(biāo)圓盤22組成,如圖0―15(a)??潭葓A盤為360(720個刻度)。所以,最小刻度為半度(30′),小于半度則利用游標(biāo)讀數(shù)。游標(biāo)上刻有30個小格,游標(biāo)每一小格對應(yīng)角度為1′。 圖0―15(b) 讀數(shù)舉例 度盤 140 145 150 155 0 5 10 15 20 25 30 θ=A+B =13930′+ 14′= 13944′ 游標(biāo) 0 139 = A 角度游標(biāo)讀數(shù)的方法與游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法相似,例如圖0―15(b)所示的位置,其讀數(shù)為:θ=A+B=13930′+ 14′= 13944′′ 兩個游標(biāo)對稱放置,是為了消除刻度盤中心與分光計(jì)中心軸線之間的偏心差。測量時(shí),要同時(shí)記下兩游標(biāo)所示的讀數(shù)。(看圖0-15(b)舉例) 望遠(yuǎn)鏡、載物臺和刻度圓盤的旋轉(zhuǎn)軸線應(yīng)該與分光計(jì)中心軸線相重合,平行光管和望遠(yuǎn)鏡的光軸線必須在分光計(jì)中心軸線上相交,平行光管的狹縫和望遠(yuǎn)鏡中的叉絲應(yīng)該被它們的光軸線平分。但在分光計(jì)的制造過程中總存在一定的誤差,為了消除刻度盤與分光計(jì)中心軸線之間的偏心差,在刻度圓盤同一直徑的兩端各裝有一個游標(biāo)。測量時(shí),兩個游標(biāo)都應(yīng)讀數(shù),然后算出每個游標(biāo)兩次讀數(shù)的差,再取其平均值。這個平均值就可以作為望遠(yuǎn)鏡(或載物臺)轉(zhuǎn)過的角度,以消除偏心差(圖0-15(c))所示。 O O′ q1′ q1 q2 q2′ j1 j2 j j 4.分光計(jì)的調(diào)整 分光計(jì)在用于測量前必須進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)整,否則將會引入很大的系統(tǒng)誤差。一架已調(diào)整好的分光計(jì)應(yīng)具備下列三個條件:①望遠(yuǎn)鏡聚集于無限遠(yuǎn);②望遠(yuǎn)鏡和平行光管的光軸與分光計(jì)的主軸相互垂直;③平行光管射出的光是平行光。具體調(diào)節(jié)步驟如下 1)目測粗調(diào) 目測粗調(diào)就是憑調(diào)試者的直觀感覺進(jìn)行調(diào)整。先松開望遠(yuǎn)鏡和平行光管制動螺絲9和2。調(diào)節(jié)平行光管傾斜度調(diào)節(jié)螺絲27與望遠(yuǎn)鏡傾斜度調(diào)節(jié)12,使兩者目測呈水平。再調(diào)節(jié)載物臺傾斜度調(diào)節(jié)螺絲6,使載物臺呈水平,或者使載物臺上層圓盤和下層圓盤之間有3毫米左右的等間隔,且兩者平行。 2)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡聚集于無限遠(yuǎn)處(用自準(zhǔn)直法) ①目鏡調(diào)節(jié) 調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡目鏡螺絲11,使在目鏡視場中看清分劃板上的雙十字準(zhǔn)線及下部小棱鏡上的“+”字,見圖0―17(a)所示。 按圖0―16所示的位置將三棱鏡放在載物臺上,三棱鏡的三條邊對著平臺的三個支承螺絲和(AB⊥a1a3、BC⊥a1a2、AC⊥a2a3)。將望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)三棱鏡的一個光學(xué)平面(如面),由于望遠(yuǎn)鏡中光源已照亮了目鏡中的45度棱鏡上的“”字,所以該“”字發(fā)出的光從望遠(yuǎn)鏡物鏡中射出,到達(dá)三棱鏡的光學(xué)表面時(shí),只要三棱鏡的面與望遠(yuǎn)鏡光軸垂直,則反射后的反射光就會重新回到望遠(yuǎn)鏡中,那么在望遠(yuǎn)鏡的目鏡視場中除了看到原來棱鏡上的“”像外,還能看到經(jīng)棱鏡表面反射回來的“”像。若看不到該像,可將望遠(yuǎn)鏡繞主軸左右慢慢旋轉(zhuǎn)仔細(xì)尋找這像;如果仔細(xì)的搜尋后仍找不到十字像,這表明反射光線根本沒進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡,此時(shí)此刻需要重新對目測粗調(diào),或沿望遠(yuǎn)鏡筒外壁觀察三棱鏡表面,在望遠(yuǎn)鏡外尋找反射的十字像,以判斷反射光的方位,再調(diào)整望遠(yuǎn)鏡傾角(螺絲12)及平臺傾角(螺絲6),使反射光線進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡。 轉(zhuǎn)動載物臺,使望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)三棱鏡的另一光學(xué)平面(如面),這時(shí)也應(yīng)在目鏡視場中看到反射回來的“”字,如圖0―17所示,否則再調(diào)整望遠(yuǎn)鏡傾角和平臺傾角。 ③望遠(yuǎn)鏡聚焦與無限遠(yuǎn)處 調(diào)節(jié)物鏡,在望遠(yuǎn)鏡中看到“”后,前后拉動望遠(yuǎn)鏡目鏡11,使小十字像清晰且與雙十字準(zhǔn)線間無視差,此時(shí)望遠(yuǎn)鏡已聚焦在無限遠(yuǎn)處,這時(shí)要旋緊望遠(yuǎn)鏡目鏡筒制動螺絲。 3)調(diào)整望遠(yuǎn)鏡的光軸與分光計(jì)主軸垂直 望遠(yuǎn)鏡光軸與分光計(jì)光軸垂直才能夠確保分度盤上轉(zhuǎn)過的角度代表望遠(yuǎn)鏡光軸轉(zhuǎn)過的角度。望遠(yuǎn)鏡的光軸與分光計(jì)主軸垂直的標(biāo)志是望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)平面應(yīng)與分度盤平面平行、載物臺平面與分光計(jì)光軸垂直。因此調(diào)節(jié)時(shí)要根據(jù)在目鏡中觀察到的現(xiàn)象,同時(shí)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡傾角和載物臺平面的傾角,一般采用二分之一逐次逼近法來調(diào)整,如圖0―18所示。經(jīng)過上述的調(diào)節(jié),在目鏡視場中已可看到三棱鏡的兩個光學(xué)平面反射回來的小“”字像都在準(zhǔn)線上,但一般開始時(shí)該像并不在線上。例如由三棱鏡面反射回來的十字像一般在線下方,距線的距離,現(xiàn)在分別調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的傾角螺釘12,使十字像向線靠攏一半如圖0―18(b)所示,再調(diào)節(jié)載物平臺傾斜度調(diào)節(jié)螺釘6(調(diào)所對的螺釘1)使十字像落到線上,再轉(zhuǎn)動平臺,使棱鏡的另一個面對準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡,這時(shí)面反射回來的十字像又不在線上了,而可能又距線,可能在線上方,也可能在下方,這時(shí)再調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的傾角螺釘12,使十字像向線靠攏一半,即是它距離線為/2,再調(diào)節(jié)載物平臺的傾斜角螺釘6(調(diào)面所對的螺釘2),使十字像回到線上如圖0―18(c)所示。然后再轉(zhuǎn)動平臺,使棱鏡面重新對準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡,原來已把面反射回來的十字像調(diào)到線上,現(xiàn)在可能又偏離線,因此再調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的傾斜螺釘12,使十字像向線靠攏一半,再調(diào)平臺傾斜度螺釘6,使十字像再度與線重合。然后再讓棱鏡面對著望遠(yuǎn)鏡,如果十字像又偏離線,則再按上述方法調(diào)節(jié),使十字像再回到線,這樣把、面輪流對準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡,反復(fù)調(diào)節(jié),使這兩個面反射回來的十字像都在線上如圖0―18(c)所示,才表明調(diào)整完畢。注意,調(diào)整完畢后,望遠(yuǎn)鏡與平臺的傾斜調(diào)節(jié)螺絲不可再作任何調(diào)整,否則,已調(diào)整好的垂直狀態(tài)將被破壞,必須重新調(diào)節(jié)。上述調(diào)整完成后,我們轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡可以看到小十字像始終在線上移動,如果轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡,使十字像移到線中央豎線處,則表明望遠(yuǎn)鏡光軸與棱鏡的反射面垂直。 4)調(diào)整平行光管 ①點(diǎn)亮光源預(yù)熱。將已調(diào)好的望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)平行光管,用光源照亮平行光管的狹縫,旋動狹縫調(diào)節(jié)螺絲28使狹縫寬度適中(一般為0.5~1毫米),調(diào)節(jié)平行光管的傾斜度螺絲27并旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡使它對準(zhǔn)狹縫,在望遠(yuǎn)鏡中看到窄的像,松開螺釘2,前后移動狹縫,使在望遠(yuǎn)鏡中清晰的看到狹縫的像且無視差。 ②調(diào)整平行光管的光軸與分光計(jì)的主軸垂直 轉(zhuǎn)動平行光管的狹縫,使狹縫呈水平,調(diào)節(jié)平行光管傾角螺釘27,使狹縫像與中央水平準(zhǔn)線重合,如圖0―19(a)所示。轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡狹縫像于中央豎直準(zhǔn)線重合,再調(diào)節(jié)平行光管傾斜度螺釘27,使處于豎直位置的狹縫像被中央水平準(zhǔn)線平分如圖0―19(b)所示。如此反復(fù)調(diào)幾次,使狹縫呈水平時(shí),狹縫像于中央水平準(zhǔn)線重合;狹縫呈豎直時(shí),狹縫的像位于中央豎直準(zhǔn)線處,被中央水平準(zhǔn)線平分,這樣才表明平行光管的光軸與分光計(jì)的主軸垂直。 完成上述調(diào)節(jié)后,分光計(jì)才算調(diào)好。 4、 光學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用光源 能夠發(fā)光的物體統(tǒng)稱為光源。實(shí)驗(yàn)室中常用的是將電能轉(zhuǎn)換為光能的光源——電光源。常見的有熱輻射光源和氣體放電光源及激光光源三類。 (一)熱輻射光源 常用的熱輻射光源是白熾燈。白熾燈有下列幾種 1.普通燈泡。作白色光源,應(yīng)按儀器要求和燈泡上指定的電壓使用,如光具座、分光計(jì)、讀數(shù)顯微鏡等。 2.汽車燈泡。因其燈絲線度小,亮度高,常用作點(diǎn)光源或擴(kuò)束光源。亦應(yīng)按電壓值使用。 3.標(biāo)準(zhǔn)燈泡。常用有碘鎢燈和溴鎢燈。是在燈泡內(nèi)加入碘或溴元素制成。碘或溴原子在燈泡內(nèi)與經(jīng)蒸發(fā)而沉積在泡殼上的鎢化合,生成易揮發(fā)的碘化鎢或溴化鎢。這種鹵化物擴(kuò)散到燈絲附近時(shí),因溫度高分解,分解出來的鎢重新沉積在鎢絲上,形成鹵鎢循環(huán)。因此碘鎢燈或溴鎢燈壽命比普通燈長得多,發(fā)光效率高,光色也較好。 (二)氣體放電光源 1.鈉燈和汞燈 實(shí)驗(yàn)室常用的鈉燈和汞燈(又稱水銀燈)作為單色光源,它們的工作原理都是以金屬或蒸汽在強(qiáng)電場中發(fā)生的游離放電現(xiàn)象為基礎(chǔ)的弧光放電燈。 在220伏額定電壓下,當(dāng)鈉燈燈管壁溫度升至260攝氏度時(shí),管內(nèi)鈉蒸汽壓約為310―3托,發(fā)出波長為589.0納米和589.6納米的兩中單色黃光最強(qiáng),可達(dá),而其它幾種波長818.0和819.1納米等光僅有。所以,在一般應(yīng)用時(shí)取589.0納米和589.6納米的平均值589.3納米作為鈉光燈的波長值。 汞燈可按其氣壓的高低,分為低壓汞燈、高壓汞燈和超高壓汞燈。低壓汞燈最為常用,其電源電壓與管端工作電壓分別為220伏和20伏,正常點(diǎn)燃時(shí)發(fā)出青紫色光,其中主要包括七種可見的單色光,它們的波長分別是612.35納米(紅)、579.07納米和576.96納米(黃)、546.07納米(綠)、491.60納米(藍(lán)綠)、435.84納米(藍(lán)紫)、404.66納米(紫)。 使用鈉燈和汞燈時(shí),燈管必須與一定規(guī)格的鎮(zhèn)流器(限流器)串聯(lián)后才能接到電源上去,以穩(wěn)定工作電流。鈉燈和汞燈點(diǎn)燃后一般要預(yù)熱3~4分鐘才能正常工作,熄滅后也需冷卻3~4分鐘后,方可重新開啟。 2.氫放電管(氫燈) 它是一種高壓氣體放電光源,它的兩個玻璃管中間用彎曲的毛細(xì)管連通,管內(nèi)充氫氣。在管子兩端加上高電壓后,氫氣放電發(fā)出粉紅色的光。氫燈工作電流約為115毫安,起輝電壓約為8000伏左右,當(dāng)200伏交流電輸入調(diào)壓變壓器后,調(diào)壓變壓器輸出的可變電壓接到氫燈變壓器的輸入端,再由氫燈變壓器輸出端向氫燈供電。 在可見光范圍內(nèi),氫燈發(fā)射的原子光譜線主要有三條,其波長分別為656.28納米(紅)、486.13納米(青)、434.05納米(藍(lán)紫)。 (三)激光光源 激光是20世紀(jì)60年代誕生的新光源。激光器的發(fā)出原理是受激發(fā)射而發(fā)光。它具有發(fā)光強(qiáng)度大、方向新性好、單色性強(qiáng)和相干性好等優(yōu)點(diǎn)。激光器的種類很多,如氦氖激光器、氦鎘激光器、氬離子激光器、二氧化碳激光器、紅寶石激光器等。 實(shí)驗(yàn)室中常用的激光器是氦氖()激光器。它由激光工作的氦氖混合氣體、激勵裝置和光學(xué)諧振腔三部分組成。氦氖激光器發(fā)出的光波波長為632.8納米,輸出功率在幾毫瓦到十幾毫瓦之間,多數(shù)氦氖激光管的管長為200~300毫米,兩端所加高壓是由倍壓整流或開關(guān)電源產(chǎn)生,電壓高達(dá)1500~8000伏,操作時(shí)應(yīng)嚴(yán)防觸及,以免造成觸電事故。由于激光束輸出的能量集中,強(qiáng)度較高,使用時(shí)應(yīng)注意切勿迎著激光束直接用眼睛觀看。 目前,氣體放電燈的供電電源廣泛采用電子整流器,這種整流器內(nèi)部由開關(guān)電源電路組成,具有耗電小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 光學(xué)實(shí)驗(yàn)中,常把光束擴(kuò)大或產(chǎn)生點(diǎn)光源以滿足具體的實(shí)驗(yàn)要求,圖0―20、0―21表示兩種擴(kuò)束的方法,它們分別提供球面光波和平面光波。 5、 光學(xué)儀器的正確使用與維護(hù) 一個實(shí)驗(yàn)工作者,不但要愛護(hù)自己的眼睛,還要十分愛惜實(shí)驗(yàn)室的各種儀器。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明,只有認(rèn)真注意保養(yǎng)和正確地使用儀器,才能使測量得到符合實(shí)際的結(jié)果,同時(shí)這也是培養(yǎng)良好實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的重要方面。由于光學(xué)儀器一般比較精密,光學(xué)元件表面加工(磨平、拋光)也比較精細(xì),有的還鍍有膜層,且光學(xué)元件有大都是由透明、易碎的玻璃材料制成,使用時(shí)一定要十分小心,不能粗心大意。如果使用和維護(hù)不當(dāng),很容易造成不必要的損壞。 1.光學(xué)儀器常見損壞現(xiàn)象 (1)破損 發(fā)生磕碰,跌落,震動或擠壓等情況,均會造成光學(xué)元件的破損,以致光學(xué)元件的部分或全部無法使用。 (2)磨損 由于用手和其它粗糙的東西擦拭光學(xué)元件的表面,致使光學(xué)表面(光線經(jīng)過的表面)留下擦不掉的劃痕,結(jié)果嚴(yán)重地影響了光學(xué)儀器的透光能力和成像質(zhì)量,甚至無法進(jìn)行觀察和測量。 (3)污損 當(dāng)拿取光學(xué)元件不合規(guī)范,手上的油污,汗或其它不潔液體沉淀在元件的表面上時(shí),會使光學(xué)儀器表面留下污跡斑痕,對于鍍膜的表面,問題將更會嚴(yán)重,若不及時(shí)進(jìn)行清除,將降低光學(xué)儀器的透光性能和成像質(zhì)量。 1)發(fā)霉生銹 對儀器保管不善,光學(xué)元件長期在空氣潮濕,溫度變化較大的環(huán)境下使用,因粘污霉菌所致,光學(xué)儀器的金屬機(jī)械部分也會產(chǎn)生銹斑,使光學(xué)儀器失去原來的光潔度,影響儀器的精度,壽命和美觀。 2)腐蝕,脫膠 光學(xué)元件表面因受到酸、堿等化學(xué)物品的作用時(shí),會發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。如有苯、乙醚等試劑流到光學(xué)元件之間或光學(xué)元件與金屬的膠合部分,就會發(fā)生脫膠現(xiàn)象。 2.使用和維護(hù)光學(xué)儀器的注意事項(xiàng) (1)在使用儀器前必須認(rèn)真閱讀儀器使用說明書,詳細(xì)了解所使用的光學(xué)儀器的結(jié)構(gòu)、工作原理、使用方法和注意事項(xiàng),切忌盲目動手,抱著試試看的心理。 (2)使用和搬動光學(xué)儀器時(shí),應(yīng)輕拿輕放,謹(jǐn)慎小心,避免受震、碰撞,更要避免跌落地面。光學(xué)元件使用完畢,不應(yīng)隨便亂放,要做到物歸原處。 (3)儀器應(yīng)放在干燥、空氣流通的實(shí)驗(yàn)室內(nèi),一般要求保持空氣相對濕度為,室溫變化不能太快和太大。也不應(yīng)讓含有酸性或堿性的氣體侵入。 (4)保護(hù)好光學(xué)元件的光學(xué)表面,絕對禁止用手觸入,只能用手接觸經(jīng)過磨砂的“毛面”,如透鏡的側(cè)邊,棱鏡的上下底面等。若發(fā)現(xiàn)光學(xué)表面有灰塵,可用毛筆、鏡頭紙輕輕擦去。也可用清潔的空氣球吹去;如果光學(xué)表面有臟物或油污,則應(yīng)向教師說明,不要私自處理;對于沒有鍍膜的表面,可在教師的指導(dǎo)下,用干凈的脫脂棉花蘸上清潔的溶劑(酒精、乙醚等),仔細(xì)地將污漬擦去,不要讓溶劑流到元件膠合處,以免脫膠;對于鍍有膜層的光學(xué)元件,則應(yīng)由指導(dǎo)教師作專門的技術(shù)處理。 (5)對于光學(xué)儀器中機(jī)械部分應(yīng)注意添加潤滑劑,以保持各轉(zhuǎn)動部分靈活自如,平穩(wěn)連續(xù),并注意防銹,以保持儀器外貌光潔美觀。 (6)儀器長期不使用時(shí),應(yīng)將儀器放入帶有干燥劑(硅膠)的木箱內(nèi),防止光學(xué)元件受潮、發(fā)生霉變,并做好定期檢查,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。 第二章 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 一、測量結(jié)果的最佳值 1.直接測量結(jié)果的最佳值 (1) 算術(shù)平均值 設(shè)對某一物理量在相同條件下,測量n次,測量值為x1、x2、…、xn,其算術(shù)平均值為 一般取算術(shù)平均值為直接測量的最佳值 (2) 標(biāo)準(zhǔn)差 測量列(xi)的標(biāo)準(zhǔn)差s (x)用下式計(jì)算 平均值的標(biāo)準(zhǔn)差為 2.間接測量結(jié)果的最佳值 設(shè)物理量Y是m個物理量(X1、X2、…、Xm)的函數(shù) Y=f(X1、X2、…、Xm) 由各X,求Y的方法有二: (1) 將各Xi 的平均值代入函數(shù)式求Y的測量值y Y=f(x1、x2、…、xm) 此為先平均法。 (2) 將各Xi分別取一數(shù)值求yi,再求的平均值為Y的最佳值 Y=∑f(x1、x2、…、xm)/n 此為后平均法。 對于非線性函數(shù),兩種結(jié)果是不一致的,但是在多數(shù)物理測量中二者的差異和測量誤差相比并不顯著,國; 因此兩方法一般均可使用,不過方法(2)要求各Xi的測量值的數(shù)目相同,所以在使用上受到限制。 二、測量結(jié)果的不確定度 測量的目的是不但要測量待測物理量的近似值,而且要對近似真實(shí)值的可靠性做出評定(即指出誤差范圍),這就要求我們還必須掌握不確定度的有關(guān)概念。下面將結(jié)合對測量結(jié)果的評定對不確定度的概念、分類、合成等問題進(jìn)行討論。 (一) 不確定度的含義 在物理實(shí)驗(yàn)中,常常要對測量的結(jié)果做出綜合的評定,采用不確定度的概念。不確定度是“誤差可能數(shù)值的測量程度”,表征所得測量結(jié)果代表被測量的程度。也就是因測量誤差存在而對被測量不能肯定的程度,因而是測量質(zhì)量的表征,用不確定度對測量數(shù)據(jù)做出比較合理的評定。對一個物理實(shí)驗(yàn)的具體數(shù)據(jù)來說,不確定度是指測量值(近真值)附近的一個范圍,測量值與真值之差(誤差)可能落于其中,不確定度小,測量結(jié)果可信賴程度高;不確定度大,測量結(jié)果可信賴程度低。在實(shí)驗(yàn)和測量工作中,不確定度一詞近似于不確知,不明確,不可靠,有質(zhì)疑,是作為估計(jì)而言的;因?yàn)檎`差是未知的,不可能用指出誤差的方法去說明可信賴程度,而只能用誤差的某種可能的數(shù)值去說明可信賴程度,所以不確定度更能表示測量結(jié)果的性質(zhì)和測量的質(zhì)量。用不確定度評定實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差,其中包含了各種來源不同的誤差對結(jié)果的影響,而它們的計(jì)算又反映了這些誤差所服從的分布規(guī)律,這是更準(zhǔn)確地表述了測量結(jié)果的可靠程度,因而有必要采用不確定度的概念。 (二) 測量結(jié)果的表示和合成不確定度 在做物理實(shí)驗(yàn)時(shí),要求表示出測量的最終結(jié)果。在這個結(jié)果中既要包含待測量的近似真實(shí)值,又要包含測量結(jié)果的不確定度σ,還要反映出物理量的單位。因此,要寫成物理含意深刻的標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)形式,即 (單位) 式中x為待測量;是測量的近似真實(shí)值,UC是合成不確定度,一般保留一位有效數(shù)字。這種表達(dá)形式反應(yīng)了三個基本要素:測量值、合成不確定度和單位。 在物理實(shí)驗(yàn)中,直接測量時(shí)若不需要對被測量進(jìn)行系統(tǒng)誤差的修正,一般就取多次測量的算術(shù)平均值作為近似真實(shí)值;若在實(shí)驗(yàn)中有時(shí)只需測一次或只能測一次,該次測量值就為被測量的近似真實(shí)值。如果要求對被測量進(jìn)行一定系統(tǒng)誤差的修正,通常是將一定系統(tǒng)誤差(即絕對值和符號都確定的可估計(jì)出的誤差分量)從算術(shù)平均值或一次測量值中減去,從而求得被修正后的直接測量結(jié)果的近似真實(shí)值。例如,用螺旋測微器來測量長度時(shí),從被測量結(jié)果中減去螺旋測微器的零誤差。在間接測量中,即為被測量的計(jì)算值。 在測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)式中,給出了一個范圍,它表示待測量的真值在范圍之間的概率為68.3%,不要誤認(rèn)為真值一定就會落在之間。認(rèn)為誤差在-UC~+UC之間是錯誤的。 在上述的標(biāo)準(zhǔn)式中,近似真實(shí)值、合成不確定度、單位三個要素缺一不可,否則就不能全面表達(dá)測量結(jié)果。同時(shí),近似真實(shí)值的末尾數(shù)應(yīng)該與不確定度的所在位數(shù)對齊,近似真實(shí)值與不確定度UC的數(shù)量級、單位要相同。在開始實(shí)驗(yàn)中,測量結(jié)果的正確表示是一個難點(diǎn),要引起重視,從開始就注意糾正,培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣,才能逐步克服難點(diǎn),正確書寫測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)形式。 在不確定度的合成問題中,主要是從系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差等方面進(jìn)行綜合考慮的,提出了統(tǒng)計(jì)不確定度和非統(tǒng)計(jì)不確定度的概念。合成不確定度UC是由不確定度的兩類分量(A類和B類)求“方和根”計(jì)算而得。為使問題簡化,本書只討論簡單情況下(即A類、B類分量保持各自獨(dú)立變化,互不相關(guān))的合成不確定度。 A類不確定度(統(tǒng)計(jì)不確定度)用UA表示,B類不確定度(非統(tǒng)計(jì)不確定度)用UB表示,合成不確定度為 (三) 合成不確定度的兩類分量 物理實(shí)驗(yàn)中的不確定度,一般主要來源于測量方法、測量人員、環(huán)境波動、測量對象變化等等。計(jì)算不確定度是將可修正的系統(tǒng)誤差修正后,將各種來源的誤差按計(jì)算方法分為兩類,即用統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算的不確定度(A類)和非統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算的不確定度(B類)。 A類統(tǒng)計(jì)不確定度,是指可以采用統(tǒng)計(jì)方法(即具有隨機(jī)誤差性質(zhì))計(jì)算的不確定度,如- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請點(diǎn)此認(rèn)領(lǐng)!既往收益都?xì)w您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
14.9 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁顯示word圖標(biāo),表示該P(yáng)PT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國旗、國徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計(jì)者僅對作品中獨(dú)創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn) 大學(xué)物理 實(shí)驗(yàn) word
鏈接地址:http://www.szxfmmzy.com/p-8797802.html