③ 测量狭缝到测微目镜叉丝的距离 D 数据处理
测 ?x 数据记录
次数 1 2 3 4 5 6
条纹位置 起始位置 a 8.095 3.554 8.030 3.550 8.184 3.593
终了位置 a′ 3.575 8.035 3.573 8.100 3.680 8.080 测 d 数据记录 a1′ 5.774 7.561 5.766 7.549 5.753 7.515
|a1-a1′| 1.786 1.790 1.772 1.794 1.767 1.780
a2 7.357 6.933 7.381 6.910 7.355 6.951 被测条纹数 10 10 10 10 10 10
|a-a′| 4.520 4.481 4.457 4.550 4.504 4.487 mm 缩小像间距 d2
a2′ 6.965 7.360 6.968 7.330 6.940 7.360
|a2-a2′| 0.410 0.428 0.413 0.420 0.415 0.409
mm
?x
0.4520 0.4481 0.4457 0.4550 0.4504 0.4487
?x = 0.44998mm
次数 1 2 3 4 5 6
a1 7.560 5.771 7.538 5.755 7.520 5.735
放大像间距 d1
d 1 = 1.7915mm； d 2 = 0.4158mm
测 D 数据记录
狭缝位置 b 1 (1)
测微目镜差丝位置 b′ 660
mm D=|b-b′| 659
?x 的不确定度
?仪 3
= 0.005770mm；
u A (?x ) = 0.001329mm； u B (?x ) =
2
u (?x ) = u A ( x ) + u B ( x ) = 0.005921mm。
(2) 求 d1 与 d2 的不确定度
2
u A (d1 ) = 0.004288mm； u A (d 2 ) = 0.002915mm；
?仪
u B (d1 ) = 0.007mm； u B (d 2 ) = 0.005mm； u B (d ) = = 0.005770mm；
3
u (d1 ) = u A ( d1 ) + u B ( d1 ) + u B (d ) = 0.01003mm； u (d 2 ) = u A ( d 2 ) + u B (d 2 ) + u B (d ) = 0.00817mm。
(3) 求 D 的不确定度 (4) 波长的合成相对不确定度
2
2
2
2
u (D ) = 1mm。
uc ( λ )? u (?x ) ? ? u (d ) ? ? u (D ) ??4=?? +?? +?? = 4.128 × 10
mm；
λ? ?x ? ? d ? ? D ?
2
2
2
2
1 ? u (d 1 ) ?1 ? u (d 2 ) ?? u (d ) ? ?+ ?? = 1.374 × 10 ?5 mm。其中 ?=?? 4 ? d1 ?4 ? d2 ??d?????
(5) 测量结果
2
2
uc (λ ) = 2.427 × 10 ?7 mm；包含因子 k = 2 时， λ 的扩展不确定度 U = 2uc (λ ) λ = λ + U = (5.877 ± 0.005) × 10 ?4 mm。
1.
2.
宽度。
2. 本实验如何测得两虚光源的距离 d?还有其他办法吗? 答：d=(d1*d2) 或利用波长λ已知的激光作光源，则 d=(D/Δx)λ
1/2
d 由
λ = ?x 求得 λ = 5.87731× 10 -4 mm。 D 2
1
结果表达式为
测量前仪器调节应达到什么要求?怎样才能调节出清晰的干涉条纹?
答：共轴，狭逢和棱背平行与测微目镜共轴，并适当调节狭逢的
3. 狭缝与测微目镜的距离及与双棱镜的距离改变时，条纹的间距和 数量有何变化?
答：狭缝和测微目镜的距离越近，条纹的间距越窄，数量不变，狭缝 和双棱镜的距离越近，条纹间距越宽，数量越小。
4 . 在同一图内画出相距为 d 虚光源的 S1 和 S2 所成的像 d1 和 d2 的光路图。
测薄透镜的焦距
实验目的
(1) 掌握测薄透镜焦距的几种方法； (2) 掌握简单光路的分析和调整的方法； (3) 了解透镜成像原理，掌握透镜成像规律； (4) 进一步学习不确定度的计算方法。 实验方法原理
(1) 自准法
当光(物)点在凸透镜的焦平面上时，光点发出的光线经过透镜变成平行光束，再经过在透镜另一侧的平面镜反射后
又汇聚在原焦平面上且与发光点(物点)对称。 (2) 物距像距法
测出物距(u)与相距(v)代入公式：1/u +1/v=1/f 可求 f (3) 共轭法
保持物与屏的距离(L)不变,移动透镜，移动的距离为(e)，其中一次成放大像另一次成缩小像,放大像1/u + 1/v=1/ 22f ,缩小像1/(u+e)+1/(v-e)=1/ f ,由于 u+v=L ，所以f =(L -e )/4L 。
(4) 凹透镜焦距的测量
利用光路可逆原理，将凸透镜所成的实像作为凹透镜的物，即可测出凹透镜成实像的物距和像距，代入公式1/u + 1/v=1/f 可求出焦距 f。 实验步骤
本实验为简单设计性实验，具体实验步骤由学生自行确定，必要时课建议学生按照实验原理及方法中的顺序作试
验。要求学生自行设计的能直接反映出测量结果的数据记录表格。 数据处理
(1) 自准法，物距像距法，则凹透镜焦距三个试验将所测数据及计算结果填写在自行设计的表格中。 (2) 对共轭法的测量数据及处理实例 测量数据记录表 O1 O1 左 52.4 3 53.5 0 51.6 7 52.7 0 51.3 0 52.3 4
O1 右 52.9 0 52.7 0 52.8 9 52.9 0 52.8 0 52.8 0
6
O2
O1 52.6 7 53.1 0 52.2 8 52.8 0 52.0 5 52.5 7
O2 左 98.0 0 97.9 8 99.0 0 98.8 0 98.6 0 98.3 4
O2 右 99.0 0 99.2 0 99.5 0 99.2 1 98.9 0 99.1 0
O2 98.5 0 98.5 9 99.2 5 99.0 1 98.7 5 98.7 2
e=o2-o1 45.83 45.49 46.97 46.21 46.70 46.15
f=(L -e )/4
2
2
L 19.82 19.92 19.52 19.64 19.59 19.70
f
19.6 9
① 不确定度的计算过程:
uA(e)= u(e)=
∑ (e ? e)
i
1
2
= 0.047 cm
6(6 ? 1)
22
uB (e ) = 0.30 cm
u(L) = 0.30 cm
0.31 cmu A (e ) + uB (e ) =
所以
2
2
-2
? L2 + e 2 ? 2u( f )? 2e ? 2-2=?2
2
u( f )=0.368×10 ×19.683cm=0.072cm 0.1) cm 2 f??? ② 最后表达式:f = (19.7±
? u (L ) + ? L2 ? e 2 ? u (e ) = 0.368 × 10
U =2u( f )=0.145cm=0.1cm (L ? e )L ?
1. 你认为三种测量凸透镜焦距的方法，哪种最好?为什么?
答：共轭法最好，因为这个方法把焦距的测量归结为对可以精确测定的量 L 和 e 的测量，避免了在测量 u 和 v 时，由于 估计透镜光心位置不准确所带来的误差。 2. 由
f=
L2 ? e 2
4L推导出共轭法测 f 的标准相对合成不确定度传递公式。根据实际结果，试说明 uB(L)、uB(e)、uA(e)
答：uA(L)对最后结果影响最
哪个量对最后结果影响最大?为什么?由此你可否得到一些对实验具有指导性意义的结论? 大，因为 L 为单次测量量。对 O1、O2 的测量时，要采用左右逼近法读数。
3. 测量凹透镜焦距 f 和实验室给出的 f0，比较后计算出的 E 值（相对误差）一般比较大，试分析 E 大的原因? 答：E 较大的原因可能是因为放入凹透镜后所成像的清晰度很难确定，即像的聚焦情况不好，从而导致很难测出清 晰成像的位置。
4. 在测量凸透镜的焦距时，可以利用测得的多组 u、v 值，然后以 u+v 作纵轴，以 u·v 作横轴，画出实验曲线。根据 式(3-15-1)事先推断一下实验曲线将属于什么类型，怎样根据这条曲线求出透镜的焦距 f?
答：曲线是直线，可根据直线的斜率求出 f，f=1/k，因为 1/f=1/u+1/v，即
5. 测量凸透镜的焦距时，可以测得多组 u、v 值，以 v/u(即像的放大率)作纵轴，以 v 作横轴，画出实验曲线。试问这 条实验曲线具有什么形状?怎样由这条曲线求出透镜的焦距 f ? 答：曲线是直线，在横轴上的截距就是 f。
uυ
f= u + υ ，故可有 f=1/k。
激光全息照相
实验目的 实验方法原理
(1) 了解全息照相的原理及特点。
(2) 掌握漫反射物体的全息照相方法，制作漫反射的三维全息图。 (3) 掌握反射全息的照相方法，学会制作物体的白光再现反射全息图。 (4) 进一步熟悉光路的调整方法，学习暗室技术。
(1) 概述
全息照相是利用光涉的干涉和衍射原理，将物光波以干涉条纹的形式记录下来，然后在一定条件下，利用衍射再现 原物体的立体图像。可见，全息照相必须分两步进行：①物体全息图的记录过程；②立体物像的再现过程。 (2) 全息照相与普通照相的主要区别
①全息照相能够把物光波的全部信息记录下来，而普通照相只能记录物光波的强度。
②全息照片上每一部分都包含了被摄物体上每一点的光波信息，所以它具有可分割性，即全息照片的每一部分都能 再现出物体的完整的图像。
③在同一张全息底片上，可以采用不同的角度多次拍摄不同的物体，再现时，在不同的衍射方向上能够互不干扰地 观察到每个物体的立体图像。 (3) 全息照相技术的发展
全息照相技术发展到现在已有四代。本实验将用激光作光源完成物体的第二代全息图—漫反射全息图和第三代全息 图—反射全息图的拍摄和再现。
M2
O
He-N e
L.KS
He-N e
L2
O
实验步骤
H
L
L.K
θθ
L1
M1
M首先要熟悉本实验所用仪器和光学元件。打开激光器电源，点亮
H激光，然后按下述内容和步骤开始进行实验。 (1) 漫反射全息图的拍摄
① 按漫反射全息光路图摆放好各元件的位置，整个光路大概占实验台面的三分之二左右。 ②各光束都应与台面平 行，通过调平面镜的俯仰角来调节。且光点都要打到各元件的中心部位。③两束光的光程差约为 20cm,光程都是由分束 镜开始算起,沿着光束前进的方向量至全息底片为止。④物光与参考光夹角为 30°～50°。⑤参考光与物光的光强比为
3:1～8:1（通过调整扩束镜的位置来实现）。⑥曝光时间为 6S。⑦上底片及曝光拍照（底片上好后要静止 1～2min） 药， 膜面要正对物体放。
(2) 白光再现反射全息图
① 按反射全息光路摆放好各元件的位置，先不放入扩束镜 L，各光事与台面平行。② 调整硬币，使之与干板（屏） 平行，使激光束照在硬币的中心。③ 放入扩束镜，使光均匀照射且光强适中，确定曝光时间为 3s。④ 曝光，硬币与 干板间距为 1cm。 (3) 底片处理
① 显影。②显影后冲洗 1min，停显 30s 左右，定影 3～5min，定影后可打开白炽灯，用水冲洗干板 5～10min，再 用吹风机吹干（吹时不可太近且不可正对着吹，以免药膜收缩）。 (4) 再现观察
① 漫反射全息图的再现。 ② 白光再现反射全息图的观察。
He-Ne 激光器，调整其工作电流，使其输出最强的
数据处理本实验无数据处理内容
1. 全息照像有哪些重要特点?
答：全息照相是利用光波的干涉和衍射原理，将物体“发出”的特定波前（同时包括振幅和位相）以干涉条纹的形式记 录下来，然后在一定条件下，利用衍射再现原物体的立体像。全息照相必须分两步进行：（1）物体全息图的记录过程； （2）立体物像的再现过程。 2. 全息底片和普通照像底片有什么区别?
答：（1）全息照相能够把物光波的全部信息（即振幅和相位）全部记录下来，而普通照相只能记录物光波的强度（既 振幅），因此，全息照片能再现出与原物体完全相同的立体图象。（2）由于全息照片上的每部分都包含了被摄物体上 每一点的光波信息，所以，它具有可分割性，即全息照片的每一部分都可以再现出原物体的立体图象。（ 3）在同一张 全息底片上，可以采用不同的角度多次拍摄不同的物体，再现时，在不同的衍射方向上能够互不干扰地观察到每个物体 的立体图象。
3. 为什么安装底片后要静止一段时间，才能进行曝光?
答：为了减少震动，提高拍摄质量，减震是全息照相的一项重要措施，要保证照相质量，光路中各元器件的相对位移量 要限制在<λ/2 范围内。
5. 普通照像在冲洗底片时是在红光下进行的，全息照像冲洗底片时为什么必须在绿光甚至全黑下进行?
答：因为全息干板涂有对红光敏感的感光材料，所以冲洗底片时必须在绿光甚至全黑下进行。
用惠斯通电桥测电阻
实验目的
(1) 掌握用惠斯通电桥测电阻的原理 (2) 正确应用复射式光点检流计 (3) 学会用QJ19型箱式电桥测电阻 实验方法原理
应用自组电桥和箱式电桥两种方法来测未知电阻 Rx。
其原理如图示，其中 R1、R2、R3 是三个已知电阻与未知电阻 Rx 构成四个臂，调节 R3 ，Ucd =0 时电桥平衡。即 I1R1=I2R∴ RR1
2, I1Rx=I2R3 x = R3 。
实验步骤
R2(1) 自组电桥:
① 按图 3-9-1 连接电路,根据被测阻值范围恰当选择比例臂(在电阻箱上), 判断平衡指示仪用指针式检流计。 ② 调整测定臂 R3 使其平衡,记下各臂阻值.逐一测得 RX1、RX2、RX 串，RX 并。 (2) 箱式电桥：
① (按图 3-9-3 或箱式电桥仪器铭牌右上角的线路图接线，平衡指示仪用复射式光点检流计。 ②参照书 P95 页表格选取 R1、R2 两臂和电源电压，参照自组桥测试结果选取 R3 的初始值。 ③ 对每个被测电阻通过不同的灵敏度分别进行粗细调平衡，并记录相应阻值。 数据处理 自组点桥数据 箱式电桥数据
RX RX
RX
RX
RX
RX
R
RX 1
2
串
并
X串
并
R 1 3 5
1
2
1 R1
1
11
1
/Ω 500 000 000 000 1/R2 0
0
0
0
R
1
3
5
1
R 3/Ω
500
000
000
000
/Ω
1 3 5 12
46.60
58.51 06.42 04.21 R 13 5 1 475.2 592.0
3/Ω069.0 042.8 R13 5 1 R 1 3 5 1 475.2 592.0
069.0 042.8
X/Ω
466.0 585.1
064.2
042.1
X/Ω 数据处理：
(1) 自组电桥(a =0.1 级) 由△R=
3 Ra/100
而
U0.95=0.95△R
得：U1=0.95×
3 ×1475.20.1÷100=2Ω
U2=0.95× 3 ×3592.0×0.1/100=6Ω
U3=0.95× 3 ×5069.0×0.1/100=8Ω U4=0.95× 3 ×1042.8×0.1/100=2Ω
测量结果：R1
=(1475±2) Ω R2=(3592±6) Ω
R3=(5069±8) Ω R4=(1043±2) Ω
(2) 箱式电桥（a = 0.05 级）
由△R=±a/100%(kR3+RN/10),
又 U0.95=0.95△R
得：U=0.95×0.05/100×(10R3+1000/10)
当