大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課后答案.doc

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1、實(shí)驗(yàn)一??霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用【預(yù)習(xí)思考題】1．列出計(jì)算霍爾系數(shù)?、載流子濃度n、電導(dǎo)率σ及遷移率μ的計(jì)算公式，并注明單位?；魻栂禂?shù)?，載流子濃度?，電導(dǎo)率?，遷移率?。2．如已知霍爾樣品的工作電流?及磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向，如何判斷樣品的導(dǎo)電類型？以根據(jù)右手螺旋定則，從工作電流?旋到磁感應(yīng)強(qiáng)度B確定的方向?yàn)檎?，若測得的霍爾電壓?為正，則樣品為P型，反之則為N型。3．本實(shí)驗(yàn)為什么要用3個(gè)換向開關(guān)？為了在測量時(shí)消除一些霍爾效應(yīng)的副效應(yīng)的影響，需要在測量時(shí)改變工作電流?及磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向，因此就需要2個(gè)換向開關(guān)；除了測量霍爾電壓?，還要測量A、C間

2、的電位差?，這是兩個(gè)不同的測量位置，又需要1個(gè)換向開關(guān)。總之，一共需要3個(gè)換向開關(guān)。【分析討論題】1．若磁感應(yīng)強(qiáng)度B和霍爾器件平面不完全正交，按式（5.2-5）?測出的霍爾系數(shù)?比實(shí)際值大還是??？要準(zhǔn)確測定?值應(yīng)怎樣進(jìn)行？若磁感應(yīng)強(qiáng)度B和霍爾器件平面不完全正交，則測出的霍爾系數(shù)?比實(shí)際值偏小。要想準(zhǔn)確測定，就需要保證磁感應(yīng)強(qiáng)度B和霍爾器件平面完全正交，或者設(shè)法測量出磁感應(yīng)強(qiáng)度B和霍爾器件平面的夾角。2．若已知霍爾器件的性能參數(shù)，采用霍爾效應(yīng)法測量一個(gè)未知磁場時(shí)，測量誤差有哪些來源？誤差來源有：測量工作電流?的電流表的測量誤差，測量霍爾器件厚

3、度d的長度測量儀器的測量誤差，測量霍爾電壓?的電壓表的測量誤差，磁場方向與霍爾器件平面的夾角影響等。實(shí)驗(yàn)二?聲速的測量【預(yù)習(xí)思考題】1.?如何調(diào)節(jié)和判斷測量系統(tǒng)是否處于共振狀態(tài)？為什么要在系統(tǒng)處于共振的條件下進(jìn)行聲速測定？答：緩慢調(diào)節(jié)聲速測試儀信號(hào)源面板上的“信號(hào)頻率”旋鈕，使交流毫伏表指針指示達(dá)到最大（或晶體管電壓表的示值達(dá)到最大），此時(shí)系統(tǒng)處于共振狀態(tài)，顯示共振發(fā)生的信號(hào)指示燈亮，信號(hào)源面板上頻率顯示窗口顯示共振頻率。在進(jìn)行聲速測定時(shí)需要測定駐波波節(jié)的位置，當(dāng)發(fā)射換能器S1處于共振狀態(tài)時(shí)，發(fā)射的超聲波能量最大。若在這樣一個(gè)最佳狀態(tài)移動(dòng)S

4、1至每一個(gè)波節(jié)處，媒質(zhì)壓縮形變最大，則產(chǎn)生的聲壓最大，接收換能器S2接收到的聲壓為最大，轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，晶體管電壓表會(huì)顯示出最大值。由數(shù)顯表頭讀出每一個(gè)電壓最大值時(shí)的位置，即對應(yīng)的波節(jié)位置。因此在系統(tǒng)處于共振的條件下進(jìn)行聲速測定，可以容易和準(zhǔn)確地測定波節(jié)的位置，提高測量的準(zhǔn)確度。?2.?壓電陶瓷超聲換能器是怎樣實(shí)現(xiàn)機(jī)械信號(hào)和電信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換的？答：壓電陶瓷超聲換能器的重要組成部分是壓電陶瓷環(huán)。壓電陶瓷環(huán)由多晶結(jié)構(gòu)的壓電材料制成。這種材料在受到機(jī)械應(yīng)力，發(fā)生機(jī)械形變時(shí)，會(huì)發(fā)生極化，同時(shí)在極化方向產(chǎn)生電場，這種特性稱為壓電效應(yīng)。反之，如果在壓

5、電材料上加交變電場，材料會(huì)發(fā)生機(jī)械形變，這被稱為逆壓電效應(yīng)。聲速測量儀中換能器S1作為聲波的發(fā)射器是利用了壓電材料的逆壓電效應(yīng)，壓電陶瓷環(huán)片在交變電壓作用下，發(fā)生縱向機(jī)械振動(dòng)，在空氣中激發(fā)超聲波，把電信號(hào)轉(zhuǎn)變成了聲信號(hào)。換能器S2作為聲波的接收器是利用了壓電材料的壓電效應(yīng)，空氣的振動(dòng)使壓電陶瓷環(huán)片發(fā)生機(jī)械形變，從而產(chǎn)生電場，把聲信號(hào)轉(zhuǎn)變成了電信號(hào)?！痉治鲇懻擃}】1.?為什么接收器位于波節(jié)處，晶體管電壓表顯示的電壓值是最大值？答：兩超聲換能器間的合成波可近似看成是駐波。其駐波方程為???????????????????????????????

6、???????????????????????????????????A（x）為合成后各點(diǎn)的振幅。當(dāng)聲波在媒質(zhì)中傳播時(shí)，媒質(zhì)中的壓強(qiáng)也隨著時(shí)間和位置發(fā)生變化，所以也常用聲壓P描述駐波。聲波為疏密波，有聲波傳播的媒質(zhì)在壓縮或膨脹時(shí)，來不及和外界交換熱量，可近似看作是絕熱過程。氣體做絕熱膨脹，則壓強(qiáng)減小；做絕熱壓縮，則壓強(qiáng)增大。媒質(zhì)體元的位移最大處為波腹，此處可看作既未壓縮也未膨脹，則聲壓為零，媒質(zhì)體元位移為零處為波節(jié)，此處壓縮形變最大，則聲壓最大。由此可知，聲波在媒質(zhì)中傳播形成駐波時(shí)，聲壓和位移的相位差為?。令P（x）為駐波的聲壓振幅，駐波的

7、聲壓表達(dá)式為??????????????????????????波節(jié)處聲壓最大，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)電壓最大。所以接收器位于波節(jié)處，晶體管電壓表顯示的電壓值是最大值。2.?用逐差法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是什么？答：逐差法是物理實(shí)驗(yàn)中處理數(shù)據(jù)的一種常用方法，是對等間隔變化的被測物理量的數(shù)據(jù)，進(jìn)行逐項(xiàng)或隔項(xiàng)相減，來獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)處理方法。逐差法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理有很多優(yōu)點(diǎn)，可以驗(yàn)證函數(shù)的表達(dá)形式，也可以充分利用所測數(shù)據(jù)，具有對數(shù)據(jù)取平均的效果，起到減小隨機(jī)誤差的作用。本實(shí)驗(yàn)用隔項(xiàng)逐差法處理數(shù)據(jù)，減小了測量的隨機(jī)誤差。實(shí)驗(yàn)三??衍射光柵【預(yù)習(xí)思考題】1.?如何調(diào)整

8、分光計(jì)到待測狀態(tài)?答：（1）調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡適合接收平行光，且其光軸垂直于儀器中心軸；（2）平行光管能發(fā)出平行光，且其光軸垂直于儀器中心軸；（3）載物臺(tái)的臺(tái)面垂直于儀器中心軸。2.?調(diào)