《大学物理实验2》复习资料(1)2011应化环科

2012-2013学年第二学期 11应化环科《大学物理实验II》复习提纲

考试形式： 闭卷 考试时间： 120 分钟 考试日期：2013年6月19日题型：一、填空题19空 19分 二、名词解释5题 10分

三、简答题2题 11分 四、综合题6题 60分 考试时请带上铅笔、橡皮擦、直尺、计算器，以便画图和计算！不用直尺作图的不予得分！

注意复习各实验原理、原理图及实验注意事项。 一、填空题部分

1.在实验室测实验中所处大气压下纯净水的沸点时，需在福廷式气压计上需要记录 温度t 及 气压读数ht 。

2.确定0℃点的a0时，实验中容器中加冰的原则是 多放冰块，少放水 及 时添加冰块，减少水 。

3.确定100℃点的a100时，)，当水沸腾5分钟后记录 稳定沸点 ，重复测量 3 次取 平均值 确定沸点。

4.热电偶定标实验中，将参考端(冷端)置于 保温杯冰水混合物中 ，将套有红圈的测量端(热端)放入 加热器 中，红色接线柱接数字毫伏表 正 极，黑色接线柱接数字毫伏表 负 极。

5.测量水当量W时，热水温度应控制在 50℃左右 ，水量应占量热器内筒的

12~ 。记录温度时，直至水温 不再降低为止 ，读出温度。 336.. 测量凸透镜焦距的一般方法有自准直法、 物距像距法 和 位移法 。

7.在光具座上调节光学系统是，必须满足 各光学元件主光轴重合 ， 主光轴平行于光具座的导轨 这两个条件。

8．在测透镜焦距的实验中，当物距大于2倍焦距时，物的成像特点是 倒立、缩小的实像 ，当物距小于1倍焦距时，物的成像特点是 正立、放大的虚像 。 9．用牛顿环测量透镜焦距的曲率半径的基本实验仪器有 测量显微镜 ， 钠灯光源 ， 牛顿环仪 ， 牛顿环 。

10.当光源是点光源时，凡是两束光相遇处都可看到干涉条纹，这些干涉称 为 非定域干涉 。（或者名词解释）

11.迈克尔逊干涉仪分光板G1的作用是_使射在其面上的光分为光强差不多的反

射光和透射光__ , 补偿板G2的作用是__使光在在玻璃中的光程相等 。 12．迈克尔逊干涉仪可以高度准确地测量微小长度、光的波长、透明体的折射率等。

13.布儒斯特定律用公式表示为 ，马吕斯定律用公式表示为 。 14. 偏振片的作用： 产生偏振光 和 检验偏振光 。

15.偏振光的观测与研究实验中,光波按偏振的分类可以分为_线偏振光_____ 、___自然光_ 、 部分偏振光___ 、和_椭圆偏振光 。

二、名词解释

1.温差电动势：两种不同成分的导体A、B两端接合成回路，当两接合点的温度不同时，在回路中就有电流。这一现象称为温差电效应，相应的电动势称温差电动势。

2.熔化热：单位质量的固态物质在熔点时从固态全部变成液态所需要的热量，称为该物质的熔化热。

3.水的比热容C0?4.2?103J/(kg??c)，试简述其物理意义。

表示质量是1千克的水，温度升高（或降低）1℃，吸收（或放出）的热量是

4.2?103J。

6.什么是非定域干涉？

答：当光源是点光源时，凡是两束光相遇处都可看到干涉条纹，这些干涉称为非定域干涉。 7. 线偏振光

答：在传播过程中，光的振动方向始终在某一确定方位的光称为线偏振光。 8. 布儒斯特角

答：通常自然光在两种媒质的界面上反射和折射时，反射光和折射光都将成为部分偏振光。并且当入射角增大到某一特定值?0时，镜面反射光成为完全偏振光，其振动面垂直于入射面，这时入射角?0称为布儒斯特角。

三、简答题

1、在测定冰的熔化热的实验中，称冰块质量时应注意哪些事项？

答：所用冰块应无气泡，其表面的水应用吸水纸吸干，投入内筒后应不断搅拌，

利用搅拌棒尽可能避免冰浮出水面，并防止吧水搅出外。

2.在牛顿环干涉测量透镜曲率半径的实验中，为什么测量的过程中，显微镜的刻度鼓轮只能单方向移动？

答：首先是为了避免测量显微镜的螺旋空程引入的误差，所以在整个测量过程中，鼓轮都只能朝一个方向移动，另外是在读数过程中，为了避免数错还数，从而影响测量结果，带来不必要的误差。

3.调节迈克尔逊干涉仪时看到的亮点为什么是两排而不是两个？两排亮点是怎样形成的？ 答：因为该实验用到两个玻璃板，即分光板和补偿板，而这两个玻璃板有四个面，激光作为点光源发出的光经4个面反射后应形成4个虚像。 4个虚像经两个平面反光镜后再次成像，所以是两排光点，每排有若干个虚光点。 4..获得偏振光常用的四种方法

答：非金属镜面的反射、多层玻璃片的折射、利用偏振片的二向色性起偏、利用晶体的双折射起偏。

四、综合题

1.试简述热电偶定标的原理和实验步骤（升温、降温时如何操作），并画出实验电路图。

答：热电偶就是利用温差电效应进行温度测量的。两种不同成分的导体A、B两端接合成回路，当两接合点的温度不同时，在回路中就有电流。这一现象称为温差电效应，相应的电动势称温差电动势。

按定标装置图接好实验电路。将参考端(冷端)置于保温杯冰水混合物中，将套有红圈的测量端(热端)放入加热器中，红色接线柱接数字毫伏表正极，黑色接线柱接数字毫伏表负极，数字毫伏表量程选20mv档。

测升温时，测量端从0℃加热至沸点，每隔10℃，记录温度-电压；测降温时取出一些沸水放入烧杯中，在测量端降温过程中，每隔10℃，记录温度-电压。

绘制热电偶定标曲线(温差-电压曲线)。

2．如果实验过程中，热电偶的冷端不在冰水混合物中，而是暴露在空气中（即

室温下），对实验结果有何影响？

答：理论上测量是以冷端在零度为标准测量的，通常测量时冷端是处于零度的，如果处于室温，造成热电势差减小，使测量不准，出现错误。 3．试简述热电偶定标的降温实验中，应注意的事项。

答:在降温过程中可加适当的细冰块且充分的搅拌，待冰熔化且温度计的读数稳定时才可读数。

5、试简述水当量的测量过程并写出其计算公式。

答：在量热器内筒内，放入质量为m1，温度为t1的热水；然后加入质量为m2，

温度为t2的冷水；混合搅拌直至水温不再降低为止，读出温度为t3。 如过程与外界没有热交换，则有 W?m2(t2?t3)?m1

t3?t16、试简述测冰的熔化热的整个实验过程中的注意事项。

12答： 1、热水温度应调整到比室温高10 ~15℃，水量约占内筒容积的~；

332．所用冰块应无气泡，其表面的水应用吸水纸吸干，投入内筒后应不断搅拌，利用搅拌棒尽可能避免冰浮出水面，并防止把水搅出筒外； 3．实验中选择温水及冰块的质量，使冰水质量比大约为1:5；

4．每隔一定时间记录一次温度，直至水温不再降低为止，此时的温度。 7. 什么是二次成像？画出二次成像的光路图，并给出测量焦距的公式以及说明式中各个参量的物理含义。

答：当物AB与像屏的间距大于4倍的焦距时，透镜在物像间移动，可以在屏上成两次像，分别为倒立放大的实像和倒立缩小的实像，这就是二次成像。二次成像的光路图如下图所示：

在位置Ⅰ，物p经透镜成倒立、放大的实像p'；而在位置Ⅱ，则成倒立缩小的实像p''。

L2?d2透镜焦距 f'?

4L其中，物与屏的距离为L，透镜两个位置(Ⅰ与Ⅱ)之间距离的绝对值为d。测量L和d值，即可求得凸透镜的焦距f'。

8．画出物距像距法及二次成像法测量凸透镜焦距的光路图，并分别叙述其测量透镜焦距的实验原理。

答：（1）物距像距法的光路图如下图所示：

在近轴光束条件下，薄透镜的成像公式为

111?? S'Sf'式中S’及S分别为像距，物距，f’为像方焦距。由实验分别测出物距S及像距S ’，则透镜焦距f'?SS'。

S?S'（2）二次成像法的光路图如下图所示：

当物与像屏的间距L大于4 f ’时，透镜在L间移动，可在屏上两次成像，一次

L2?d2形成放大的像，另一次生成缩小的像。则f'?，式中L为物与像屏的间

4L距，d为透镜移动的距离。 9．如何调节光学元件的共轴等高？

（1）粗调 将透镜、物屏、像屏等安置在光具座上并将它们靠拢，调节高低、左右，使光源、物屏、像屏与透镜的中心大致在一条和导轨平行的直线上，并使各元件的平面互相平行且垂直于导轨。

（2）细调 主要依靠成像规律进行调节，本实验利用透镜成象的共轭原理进行调节。如图3所示，当L>4f 时，移动透镜，在像屏上分别获得放大和缩小的像。一般调节的方法是成小像时，调节光屏位置，使B??与屏中心重合；而在成大像时，则调节透镜的高低或左右，使B?位于光屏中心，使经过透镜后两次成像时像的中心重合，依次反复调节，系统即达到同轴等高。 11．请画出牛顿环仪的结构示意图，并简述牛顿环是如何形成的。 答：（1）牛顿环仪结构示意图：

（2）牛顿环仪是由待测曲率半径R很大的平凸透镜和平面玻璃板叠合构成的，除接触点以外，两玻璃之间就形成空气间隙，离接触点等距离的地方，厚度相同，即等厚度的空气间隙的轨迹是以接触点为中心的圆。若以波长为?的单色光垂直射到这装置上，则空气间隙的上下表面反射的光将互相干涉，在空气间隙表面附近产生等厚干涉条纹，这是以接触点为中心的一组明暗相间的同心圆，这些圆环称为牛顿环。

12、在用牛顿环测量透镜的曲率半径实验中，使用读数显微镜应注意哪几点？ 在用牛顿环测量透镜的曲率半径实验中，使用读数显微镜应注意以下3点： 1、.用调焦手轮睇被测件进行调焦时，应先从外部观察时，物镜镜筒下降接近被测件，然后眼睛才能从镜中观察。调转调焦手轮时，要由下向上移动移动镜筒。2.防止空程差。3.要正确读数 13、请简述牛顿环的特点。

答：（1）牛顿环是一种分振幅、等厚干涉；

（2）牛顿环是以玻璃接触点为圆心的一系列明暗相间的同心圆环； （3）牛顿环级次中心低、边缘高； （4）牛顿环间隔中心疏、边缘密；

（5）牛顿环同级干涉，波长越短,条纹越靠近中心。

15．请画出迈克耳逊干涉仪的光路图，并标上相应的字母，简要说明其原理。

图1 迈克尔逊干涉仪光路图 17．在光的偏振实验中，入射线偏光的振动方向与1/4波片光轴成?角时，简述偏振状态随角度?的改变产生的变化。

①当?=0°时，获得振动方向平行于光轴的线偏振光（e光）。 ②当?=∏∕2时，获得振动方向垂直于光轴的线偏振光（o光）。 ③当?=∏∕4时，Ae=Ao获得圆偏振光。

④当?为其他值时，经过1∕4玻片获得椭圆偏振光和圆偏振光。

18.某学生在进行光的偏振实验时，将检偏器转动一周，用照度计测得光强分布。他根据光强分布变化为先变小再变大再变小再变大，得出结论，此时检偏器前的入射光的线偏振光。请问该同学的判断是准确的吗？试给出具体分析。 答：该同学的判断不准确。 若是线偏振光，转动一周后，光强会有强弱变化，且在某两个位置会出现消光现象；若是椭圆偏振光，转动一周后，光强也会有强弱变化，但是不会出现消光现象。该同学仅根据强弱变化，无法得出正确结论。

需进一步观察是否存在消光现象，才可准确判断出入射光的偏振情况。

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