大学物理实验全解.

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1、大学物理实验全解物理实验全解实验一霍尔效应及其应用【预习思考题】1.列出计算霍尔系数、载流子浓度n、电导率。及迁移率U的计算公式，并注明单位。霍尔系数，载流子浓度，电导率，迁移率。2.如已知霍尔样品的工作电流及磁感应强度B的方向，如何判断样品的导电类型？以根据右手螺旋定则，从工作电流旋到磁感应强度B确定的方向为正向，若测得的霍尔电压为正，则样品为P型，反Z则为N型。3.木实验为什么要用3个换向开关？为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的彫响，需要在测量时改变工作电流及磁感应强度B的方向，因此就需要2

2、个换向开关；除了测最霍尔电压，还要测最A、C间的电位差，这是两个不同的测量位宜，乂需要1个换向开关。总之，一共需耍3个换向开关。【分析讨论题】1.若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，按式（5.2-5）测出的霍尔系数比实际值大还是小？要准确测定值应怎样进行？若磁感应强度B和崔尔器件平血不完全正交，则测出的崔尔系数比实际值偏小。要想准确测定，就碍要保证磁感应强度B和霍尔器件平面完全止交，或者设法测量出磁感应强度B和霍尔器件平面的夹角。2.若已知崔尔器件的性能参数，采用崔尔效应法测量一个未知磁场吋，测

3、量误差有哪些来源？谋羌来源你测量T作电流的电流表的测最谋羌，测最霍尔器件厚度d的长度测最仪器的测量谋差，测量霍尔电压的电压表的测量课差，磁场方向与霍尔器件平面的夹角影响等。实验二声速的测量【预习思考题】1.如何调节和判断测量系统是否处丁•共振状态？为什么要在系统处丁共振的条件下进行声速测定？答：缓慢调节声速测试仪信号源面板上的“信号频率”旋钮，使交流毫伏表指针指示达到最大（或晶体管电压表的示值达到最大），此时系统处于共振状态，显示共振发生的信号指示灯亮，信号源面板上频率显示窗口显示共振频率。在进行声

4、速测定时盂要测左驻波波节的位査，当发射换能器S1处于共振状态时，发射的超声波能量最大。若在这样一个最佳状态移动S1至每一个波节处，媒质压缩形变最大，则产牛的声压最大，接收换能器S2接收到的声压为最大，转变成电信号，晶体管电压表会显示出最大值。由数显表头读出每一个电压最大值时的位置，即对M的波节位置。因此在系统处于共振的条件下进行声速测定，可以容易和准确地测定波节的位置，提高测虽的准确度。2.压电陶瓷超声换能器是怎样实现机械信号和电信号Z间的相互转换的？答：压电陶瓷超声换能器的重要组成部分是压电陶瓷环

5、。压电陶瓷环山多品结构的压电材料制成。这种材料在受到机械应力，发生机械形变时，会发生极化，同时在极化方向产生电场,这种特性称为压电效应。反之，如果在压电材料上加交变电场，材料会发生机械形变，这被称为逆压电效应。声速测量仪中换能器S1作为声波的发射器是利用了压电材料的逆压电效应，压电陶瓷环片在交变电压作用下，发生纵向机械振动，在空气中激发超声波，把电信号转变成了声信号。换能器S2作为声波的接收器是利用了压电材料的压电效应，空气的振动使压电陶瓷环片发牛机械形变，从而产住电场，把声信号转变成了电信号。【分

6、析讨论题】1.为什么接收器位于波节处，品体管电压表显示的电压值是最大值？答：两超声换能器间的合成波可近似看成是驻波。具驻波方程为A（x）为合成后各点的振幅。当声波在媒质中传播时，媒质中的压强也随着时间和位置发生变化，所以也常川声压P描述驻波。声波为疏密波，有声波传播的媒质在压缩或膨胀时，來不及和外界交换热量，可近似看作是绝热过程。气体做绝热膨胀，则压强减小；做绝热压缩,则压强增大。媒质体元的位移最大处为波腹，此处可看作既未压缩也未膨胀，则声压为零,媒质体元位移为零处为波节，此处压缩形变最大，则声压最

7、大。由此可知，声波在媒质中传播形成驻波时，声压和位移的和位差为。令P（x）为驻波的声压振幅，驻波的声压表达式为波节处声压最大，转换成电信号电压最大。所以接收器位于波节处，晶体管电压表显示的电压值是最大值。2.用逐差法处理数据的优点是什么？答：逐差法是物理实验中处理数据的一种常用方法，是对等间隔变化的被测物理量的数据,进行逐项或隔项相减，来获得实验结果的数据处理方法。逐基法进行数据处理有很多优点,可以验证函数的表达形式，也可以充分利用所测数据，具有对数据取平均的效果，起到减小随机误差的作用。本实验用隔

8、项逐差法处理数据，减小了测量的随机误差。实验三衍射光栅【预习思考题】1.如何调整分光计到待测状态?答：（1）调节望远镜适合接收平行光，且其光轴垂直于仪器中心轴；（2）平行光管能发出平行光，且其光轴垂直于仪器中心轴；（3）载物台的台血垂直于仪器中心轴。2.调节光栅平面与入射光垂直时，为什么只调节载物台调平螺钉b、c,而当各级谱线左右两侧不等高时，乂只能调节载物台调平螺钉a?答：调节光栅平面与入射光垂直时，光栅放在载物台调平螺钉b、c的垂直平分线上，望远镜和平行光管已调好