普通物理实验ⅲ

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1、普通物理实验Ⅲ南阳师范学院物理与电子工程学院85前言《普通物理实验Ⅲ》是物理学专业的必修课，它的内容包括热学和光学实验。在本讲义中，热学部分共列出6个实验，光学部分共列出7个实验。其中实验一、实验二、实验三、实验四由王宗昌编写，实验五、实验六由郑长波编写，实验八、实验九、实验十一由宋金璠编写，实验七、实验十、实验十二、实验十三由仲志国编写，本讲义由张萍统稿并定稿，并感谢尹中文对编写本讲义过程中所提供的帮助。本讲义在编写过程中，参考了许多其他高等师范院校的实验教材，但由于编者水平和能力有限，讲义中难免

2、有不妥之处，恳请读者批评指正。编者2006年8月85目录实验一金属比热的测定……………………………………………………………3实验二金属线胀系数的测定………………………………………………………7实验三冰的熔解热的测定…………………………………………………………14实验四液体表面张力系数的测定——拉脱法……………………………………18实验五良导体导热系数的测定……………………………………………………21实验六不良导体导热系数的测定…………………………………………………25实验七薄透镜成像性质研究及透镜焦

3、距的测定…………………………………28实验八分光计的调整及折射率的测定……………………………………………36实验九等厚干涉现象的研究………………………………………………………49实验十迈克尔逊干涉仪的调整和使用……………………………………………54实验十一用透射光栅测光波波长及角色散率………………………………………59实验十二狭缝衍射的研究……………………………………………………………65实验十三全息照相……………………………………………………………………7985实验一金属比热的测定实验目的1．掌握

4、基本的量热方法——混合法。2．测定金属的比热。3．学习热学实验中散热带来的误差的修正方法。实验仪器量热器、物理天平、温度计、加热器、待测金属块。图11.量热器内筒2.量热器外筒3.绝热架4.绝热盖5.搅拌器6.绝热套7.温度计8.橡皮塞主要仪器介绍量热器如图1所示。量热器的内外筒由金属制成（一般为铜制或铝制）。内外筒之间有空气层并用绝热架隔开，外筒用绝热盖盖着，内筒内有金属制的搅拌器，搅拌器的手柄上加绝热套。同时内筒的外壁、外筒的内壁电镀得十分光亮，使得它们发射或吸收辐射热的本领变得很小，这样实验系

5、统可粗略地认为是个孤立的实验系统。实验原理温度不同的物体混合后，热量将由高温物体传递给低温物体，如果在混合过程中系统和外界没有热交换，最后将达到均匀稳定的平衡温度，在这个过程中，高温物体所放出的热量等于低温物体所吸收的热量。此即热平衡原理。将质量为m、温度为t1的金属块投入量热器的水中，设量热器（包括搅拌器和温度计插入水中部分）的热容为q，其中水的质量为m0，比热为c0，待测金属块投入水中之前水和量热器的温度为t2，在待测金属块投入水中之后，系统达到平衡状态，此时混合温度为t，设待测金属块的比热为c

6、，则在忽略量热器与外界热交换的情况下，将存在下述关系：（1）所以85（2）量热器的热容q可以根据其质量和比热算出，设量热器内筒和搅拌器由同一物质制成，其质量为m1、比热为c1，温度计插入水中部分的体积为v(单位为cm3)，则q=m1c1+1.9v(J/0C)（3）上述讨论是在假定实验系统与外界没有热交换的情况下得出的结论。实际上只要有温度差异就必然会有热交换，因此，必须考虑如何防止或进行修正热散失的影响。在本实验中由于测量的是导热良好的金属，从投入物体到系统达到平衡状态所需时间较短，可以采用热量出入

7、相互抵消的方法消除散热的影响。即控制量热器和水的初温t2，使t2低于环境温度θ，混合后的平均温度t则高于环境温度θ。当系统温度低于θ时，系统从外界吸热；当系统温度高于θ时，系统向外界散热。如能使，则可做到系统和外界的热交换大致相抵消。若实验中未能做到使，可以用下述方法对系统的温度进行修正。这种修正系统温度的方法，要点是假定过程在无限短的时间内完成（即系统来不及与外界进行热交换），作出过程的时间--温度曲线，利用外推法得到系统的理想初温和终温。图2是实验中系统的温度—时间曲线，其中，AB、BC、CD三

8、段分别是过程进行前、进行中和进行后的温度—时间关系。过曲线上某点G作时间轴的垂线EF（使G点对应的温度为θ），延长AB和DC，分别交EF于E和F二点。由于ΔBEG的面积SA和ΔCFG的面积SB分别与系统吸收和散失的热量成正比。E、F二点对应的温度t2/和t/就分别是在理想情况下系统的初温和终温。于是（2）式修正为：85（4）实验步骤1.用天平称出量热器内筒和搅拌器的质量。若它们是同一种材料制成，就可以放在一起称量。否则要分别称量。称量时，要取下搅拌器上的绝热套。2.用