北航物理实验研究性报告要求

提交研究性报告通知

1．撰写方式

为了提高研究性报告的撰写质量，可以自行组织课题小组，任选一个实验，利用本组成员选做该实验的机会或利用预约开放实验进行研究性学习，最后以课题组为单位提交一份研究性报告，文章的排名自行确定。报告成绩根据论文质量赋予第一和第二作者，自第三作者起依次递减1分。每课题组最多不能超过5人，每人最多可参加两个课题组，其中1份（也只能有1份）为第一作者。若两篇论文均不是第一作者，以成绩低者为准。

2．关于研究内容的建议

如何对实验进行研究性学习，可以有很多方法，比如改变实验条件，看其对实验结果会有怎样的影响，从而找到最佳实验条件；或者根据实验中观察到的某些特殊现象，对其进行分析解释；还可以对实验中某些误差来源做定量分析，等等。若对某些实验有特殊要求，如对实验仪器的改进等，可能需要另做实验，则需提前向实验中心提出申请，再酌情予以安排。如果出于研究性学习的需要不能按书上的要求进行实验，请向任课教师说明。

3．研究性报告内容

报告内容包括：摘要（小于200字）、实验原理、实验仪器、主要步骤、数据记录与处理、讨论等。书写格式可参照《大学物理》、《物理实验》等杂志要求，也可参考后附学生发表的论文实例。

讨论内容建议：①对结果或误差来源的进一步分析（要求定量）；②对实验方法、实验内容或实验仪器的改进意见与建议；③实验中经验教训的总结；④实验后的感想、收获、体会、意见或建议；⑤对教学改革或任课教师的评价、意见和建议，等等。

研究性报告可任选一个实验撰写，建议采用数据处理报告已通过的实验，否则有可能因数据处理错误被扣分。

研究性报告最后要附上带老师签字的原始数据照片，但报告中的数据要重新列表、处理，不得写见×××。

4.关于报告中抄袭现象的处理办法

严禁抄袭研究性报告，后交报告中若发现相同内容,该部分不予计分；若整篇报告雷同，则后交报告按零分记。交报告先后顺序以网上提交时间为准。

特别提醒：从网上直接下载也属抄袭！

5．提交时间与提交方式

研究性报告由第一作者通过物理实验选课网提交，只提交电子版，不接收纸制版。提交时间原则上不能超过第14周，若有特殊原因需要延期提交，需向实验中心提出书面申请，说明延期理由及延长的期限，获批后方可实行。无故逾期不交按零分处理。

研究性报告只能提交doc、docx格式的文件，文档大小不能超过5MB。研究性报告提交后，如需修改可重复提交，但提交顺序将按新时间重新排列，且原有记录（包括已给分数）将全部清空。（友情提醒：若在截止日期后再重复提交论文，将造成研究性报告成绩变为0分！）如果第一作者要取消整篇论文，须到实3-414找系统管理员删除；如果其他作者要取消署名（例如：想要提交第三篇论文，需取消前面某一篇的署名），直接找第一作者重新提交即可，当然该论文的记录也将同时被清空。

附：学生发表的论文，《大学物理》2014（6）

激光双棱镜干涉实验的改进方法

车蕾平，梁厚蕴，吴文会，熊畅

（北京航空航天大学物理科学与核能工程学院北京100191）

摘要：本文提出了一种新的光路进行激光双棱镜干涉实验，作为经典激光双棱镜干涉实验的改进实验。解决了经典激光双棱镜干涉实验存在的观测视场小（这里的视场指的是眼睛能看到干涉条纹的观察范围）、观测不方便、不易演示等问题。

关键词：激光干涉；新光路；改进方法

中图分类号：043文献标识码：A文章编号：

双棱镜干涉实验是大多数高校开设的重要的光学实验之一，该实验在物理思想、实验方法以及测量技巧上都具有很高的教学价值，是利用简单的实验器材通过对宏观量的观测测量微观量的典型实验之一。但是在以往实验测量的过程中发现以下问题: 实验的干涉条纹和点光源的大、小像必须通过测微目镜测量,由于测微目镜的视场很小，这给实验现象的观察和测量带来了很大的不便；需要用眼睛直视测微目镜内的视场来测量虚光源缩小像的距离d2,虚光源放大像的距离d1和干涉条纹间距 x,由于激光的高强度,很容易对眼睛造成伤害；现象的观测视场很小，使得教师的演示教学也存在很大的不方便。这些问题存在的原因在于干涉条纹细小，必须借助测微目镜观察测量。一些学者针对激光双棱镜干涉实验存在的观测视场小、易对眼睛造成伤害、演示不方便等问题也提出了一些改进方法。例如撤掉测微目镜，在很远的地方放上接收屏观察现象[1]和引进摄像机，将实验现象搬上屏幕[2]。但是这些改进方法不能在学生实验室大力推广。为此，本文提出一种新的激光双棱镜干涉实验的改进方法，不仅可以解决激光双棱镜干涉实验存在的观测视场小、易对眼睛造成伤害、演示不方便等问题，而且还可以在学生实验室大力推广，简便易行。为了文章叙述方便，把目前的激光双棱镜干涉实验称为经典实验，本文提出的激光双棱镜干涉的改进实验称为改进实验。

1.新现象探讨

我们发现在经典实验中，当把扩束镜和双棱镜的位置调换后，在白屏上可以观察到清晰粗大的干涉条纹。当白屏在光具座上移动时，我们在白屏上可以观察到双曲线干涉条纹和竖直干涉条纹，如图1所示。若改变双棱镜和扩束镜之间的距离，白屏上的干涉条纹粗细和间距也发生变化。此时在经典实验中的两个虚点光源，在改进实验中成为两个实点光源。

图 1 在白屏上观察到的干涉条纹（扩束镜f=6.7 mm）

为了测量两实点光源的间距，我们置换扩束镜与双棱镜的位置后，再在光具座上（扩束镜后方）放上一个焦距为200 mm的凸透镜对由扩束镜产生的两个实点光源成像，通过前后移动透镜的位置，在白屏上也可以分别直接观察到两个实点光源的大像和小像，如图2所示，通过分别测量大像与小像的间距，就可以推算出两实点光源的间距。

图 2 白屏上看到的两个实点光源的大像和小像

这些实验现象告诉我们，在激光双棱镜干涉实验中，把扩束镜和双棱镜的位置调换后也可以实现两个点光源的干涉，得到干涉条纹。并且，调换扩束镜和双棱镜的位置后得到的干涉条纹比经典实验得到的干涉条纹更粗大更清晰，直接在白屏上即可观察。这一实验现象为我们解决经典实验存在的观测视场小的问题指明了方向。对实验现象进一步分析发现，当把扩束镜和双棱镜的位置调换后，得到一种新的干涉光路，如图3所示：

图 3 改进实验的光路图

激光束经过双棱镜后折射成两束和光轴夹角分别为u和-u的激光。这两束激光分别经过扩束镜会聚后，在扩束镜的后焦面上会聚为两个实点光源S1和S2，两实点光源在空间继续传播相遇而干涉（在经典实验中是形成两个虚点光源）。从图3由几何关系可知，两个实点光源S1和S2的距离d为

（1）

又因为

[3]

(2)

u 非常小，u ≈tan u ,所以

(3)

式中，f 为凸透镜的焦距，n 和α分别为双棱镜的折射率和棱角大小。由（3）式可以直接计算出两个实光源的距离d 。本实验中所使用的双棱镜的棱角约为44'，折射率约为1.5。

通过图2的实验可以测量出两点光源的间距d ，与公式（3）的理论值比较。

2. 问题分析

在白屏上得到肉眼可见的干涉条纹就能避免用测微目镜观测带来的视场小等问题。根据杨氏双缝干涉实验,相邻干涉条纹的间距?x 为：

λd

D x =? （4） 式中，d 为两点光源的间距，D 为点光源到观察屏的距离（用测微目镜测量时D 为点光源到测微目镜叉丝分划板之间的距离）。因此，可以通过增大D 和减小d 来改变条纹宽度。激光双棱镜干涉实验一般是在光具座上进行的，D 受光具座长度的限制，在经典实验中，即使D 取最大值，也不能在白屏上得到人肉眼可见的干涉条纹。在改进实验中，如图3所示光路，两个实点光源的间距可由公式（3）来表示，由式（3）可知，两个点光源的间距和扩束镜的焦距f 、双棱镜的棱角α及其折射率n 有关，可以通过改变f 、α和n 的值来改变两个点光源的间距。在实际的实验中，双棱镜的棱角和折射率一般都为定值，不容易改变。而扩束镜的焦距f 是可以改变的。

扩束镜实质上是焦距（f =6.7 mm ）很小的凸透镜，经典实验中使用扩束镜的目的是使激光变成点光源，点光源经过双棱镜折射后产生两个虚点光源。而我们的改进实验中将扩束镜放置于双棱镜后方的作用相当于将双棱镜折射后的两束平行光分别会聚为两个点光源，形成两个实点光源的干涉。改进实验中可以选择不同焦距的凸透镜代替扩束镜来改变两个光源的间距，从而改变干涉条纹的间距。当凸透镜的焦距很小时，所成的两实光源的间距也小，在后方白屏上产生的干涉条纹间距变大，条纹变粗；当凸透镜的焦距较大时，所成的两实光源的间距也随之增大，在后方白屏上产生的干涉条纹间距变小，条纹变细。但是相对于经典实验只能用测微目镜观察而言，改进实验随着凸透镜焦距的变化，观察到的干涉条纹也随之变化。实验中我们分别使用了焦距为6.7 mm 、200 mm 的凸透镜观察到不同的干涉条纹。上图1所示为短焦距的扩束镜的干涉条纹，由于扩束镜的焦距短且扩束镜的直径仅为 1 mm ，要想观察到干涉条纹需要将扩束镜置于双棱镜后方约几个厘米的距离（距离不能太远，否则经双棱镜折射后的两束光线不能同时进入扩束镜的中心进行会聚干涉），下图5（c ）所示为焦距为200 mm 的凸透镜的干涉条纹，由于此透镜的直径约1 cm ，故此透镜距双棱镜的距离调节范围相对较大。对比图1与图5（c ），由

于f=200 mm的凸透镜的焦距比焦距为f=6.7 mm的扩束镜的焦距大，故形成的干涉条纹间距小，条纹也更细密。

所以综上所述，我们可以通过选择焦距合适的凸透镜，按照图3所示的光路得到间距合适的点光源，从而获取宽度足够大的干涉条纹，来解决经典实验存在的前述几个问题。为此本文基于图3所示光路提出一种激光双棱镜干涉实验的改进方法。

3. 激光双棱镜干涉实验的改进

3.1 改进实验装置和光路

改进实验装置如图4所示：

图 4 改进实验装置

其光路图如上图3所示。

3.2 改进实验测量方法及结果

3.2.1 测量方法

a)光路摆放。按图4摆放仪器。

b)仪器共轴调节。按照经典实验中的方法调节仪器等高共轴。

c)测量两点光源的间距d。可采取两种方法：①按照经典实验测量点光源间距的方法，用二次成像法利用测微目镜测量两个点光源的间距，其中d1和d2分别为两实光源大小像的间距。②根据公式（3）计算出两点光源的间距。

d)测量实点光源到测微目镜叉丝分划板的距离D。根据二次成像法，测出成放大像和缩小像的物距S1和S2，则

（5）

e)测量干涉条纹的宽度 x。（重复多次测量取平均值）

f)根据公式（4）计算出激光波长。

若在实验中找不到焦距足够小的凸透镜，得到的干涉条纹仍然在白屏上看不到。这时可以在白屏前放上测微目镜，调好等高共轴，通过测微目镜放大成像，即可在白屏上即可看到干涉条纹，并且同时看到测微目镜分划板上的十字叉丝也成像于白屏上。（测微目镜的作用相当于透镜成像）这种情况下我们依然可以用测微目镜作为条纹间距的测量工具，方法是：在白屏上观察干涉明(暗)条纹和十字叉丝,转动测微目镜的读数鼓轮,使十字叉丝移

动并与相邻的明(暗)条纹重合,在测微目镜的读数鼓轮上读出十字叉丝移动的距离即为一条明(暗)条纹的宽度。与经典实验的测量方法实质相同，不同的是以白屏上的投影作为测量的判断依据。不过此时像平面不再是白屏而是测微目镜的分划板。

3.2.2 实验验证

实验仪器：半导体激光器（波长650 nm）、光具座（1.5米）、测微目镜、菲涅耳双棱镜（顶角 约为44’，折射率n约为1.5）、焦距200 mm的透镜两个（一个用来形成点光源、一个用来对点光源成大小像）实验观察到的现象：

(a)两实光源的大像 (b)两实光源的小像 (c)f=200 mm凸透镜的干涉条纹图像

图 5 改进实验f=200 mm时观察到的实验现象

实验数据记录：

表 1

表 2 实验中大小像的间距（单位：mm）

表

实验数据处理：

点光源到叉丝分划板距离:=84.4 mm，也可以由公式（5）计算距离D；大像距离d1=4.655 mm；小像间距d2=1.474 mm；

计算出点光源间距：d=mm

取n=1.5,计算出d=2.560 mm, （n和取值可有波动，结果与测量值接近。如需要准确值，可以利用

分光仪具体测量）实验结果与理论一致。

将表3的数据用计算机处理，条纹间距线性关系如图6所示：

图 6条纹间距线性关系

即条纹间距

计算出激光波长为：

相对误差为：

总结

本文提出一种激光双棱镜干涉改进实验，以一种新的光路进行激光双棱镜干涉实验，扩大了观测视场，解决了经典实验观测视场小、观测不方便、难以演示等问题。方便了学生实验时的观察和测量，同时也方便了老师的课堂演示教学。并且这一改进方法在经典实验的仪器上就可以完全实现，因此不需要资金投入，同时该改进方法也保留了经典实验的优势。该改进方法测量出的最终结果也很准确，因此无论从实验准确度还是从实验能力训练的目的和课堂演示的效果的角度来看，这种改进方法都是一种理想的方法。

参考文献

[1]廖立新，刘生长，米贤武.用双棱镜测激光波长的简单方法[J].物理实验.2007.27(7);34-35.

[2]李志刚，王明吉，曹文.双棱镜干涉实验课堂教学演示的可视化研究[J].大学物理,2011,24(5).

[3]赵凯华.新概念物理教程·光学[M].北京：高等教育出版社，2004.

北航基础物理实验研究性实验报告_分光仪的调整及应用

北京航空航天大学物理研究性实验报告 分光仪的调整及其应用 第一作者：所在院系：就读专业：第二作者：所在院系：就读专业：

目录 目录 一.报告简介 (1) 二.实验原理 (1) 实验一.分光仪的调整 (1) 实验二.三棱镜顶角的测量 (3) 实验三.最小偏向角法测棱镜折射率 (1) 二．实验仪器 (1) 三.实验主要步骤 (2) 实验1.分光仪的调整 (2) 1.调整方法 (2) 2.要求 (4) 实验2.三棱镜顶角的测量 (4) 1.调整要求 (4) 2.实验操作 (5) 实验3.棱镜折射率的测定（最小偏向角法） (6) 四.实验数据记录 (6) 五.数据处理 (7) 实验2.反射法测三棱镜顶角 (7) 实验3.最小偏向角法测棱镜折射率 (7) 六.误差分析 (8) 七.分析总结 (8) 八.实验改进 (9) 九.实验感想 (10) 十.参考文献及图片附件： (11)

一.报告简介 本报告以分光仪的调整、三棱镜顶角和其折射率的测量为主要内容，先介绍了实验的基本原理与过程，而后进行了数据处理与不确定度计算。并以实验数据对误差的来源进行了分析。同时还给出了调节分光仪的经验总结与方法，并对现有实验仪器和试验方法提出了改进的意见。 二.实验原理 实验一.分光仪的调整 分光仪的结构因型号不同各有差别，但基本原理是相同的，一般都由底座、刻度读数盘、自准直望远镜、平行光管、载物平台5部分组成。 1-狭缝套筒；2-狭缝套筒紧固螺钉；3-平行光管；4-制动架；5-载物台；6-载物台调平螺钉；7-载物台锁紧螺钉；8-望远镜；9-望远镜锁紧螺钉；10-阿贝式自准直目镜；11-目镜；12-仰角螺钉；13-望远镜光轴水平螺钉；14-支臂；15-望远镜转角微调螺钉；16-读数刻度盘止动螺钉；17-制动架；18-望远镜止动螺钉；19底座；20-转座；21-

北航物理实验绪论考试真题(4套题含问题详解)

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北航实验报告实验实验

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北航06-07基础物理2期末试卷及答案

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北航物理实验研究性报告

第0页 本人声明 我声明，本论文为本人独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 3903·2415 高等工程学院 李柏

第1页 晶体的电光效应的深入剖析 第一作者：李柏（自主独立完成） 摘要 本文基于作者在认真做过实验并对内容的深刻理解，旨在对该实验从原理到操作流程以及实验数据处理进行更加深入的剖析。 在正文的第一部分，本文从一名大二本科生的角度对实验原理进行了系统地重新表述，查阅资料并补充了部分《大学物理·光学》的必要知识（例如1/4玻片、单轴晶体的定义）力求让下一届的学生们能彻底理解原理部分，部分素材也可适当补充进新版的《物理实验》课本中。 在第二部分，本文细致地描述了实验操作的各个流程，从等高共轴的调节方法开始，给出了有理有据的调节方法，可以作为今后教师指导学生的基本判据。 在第三部分，本文重新安排了数据处理，采用了更加翔实的原始数据，但必须指出本文的缺陷：依然未能定量地得出产生误差的原因。 在第四部分，包含作者对试验中一些现象的理论层面的深入剖析，以及实验感想、建议等等。 最后的最后，是完成本文参阅资料的声明。 关键词：晶体电光效应电光调制大学物理实验论文测量半波电压

第2页 第一章：实验原理的重新表述 1.1电光效应与一次电光效应 晶体在外电场作用下折射率会产生变化，这种现象称为电光效应。这种效应由于n 随电场变化而变化时间极短，甚至能跟得上1010Hz的电场变化频率，故可制成响应迅速的各种光电设备（例如斩波器、激光测距仪）。仅仅在同一教室内的光纤陀螺寻北的陀螺仪中就有电光效应制成的元件，可见电光效应的广泛应用。 电场引起折射率变化可表示为n - n0 = aE0 + bE02+…… 由一次项aE0 引起的变化称为一次电光效应，也称泡耳克斯效应。一次效应又区分纵横方向，以加载电场的取向决定。本实验研究铌酸锂晶体的一次纵向电光效应。 光在晶体中传播时，在不平行于光轴方向上，由于e光和o光传播速度不同，而出现两个不同折射率的光的像，这种现象叫做双折射现象（图1-1）。只有一个光轴的晶体就叫单轴晶体，铌酸锂原本是单轴晶体，但晶体外加电场后，将变成双轴晶体，导致与双折射类似的结果，出射光可能为椭圆偏振光。 图1-1 双折射原理示意图 1.2电光调制 在无线电通信中，为了传递信息，总是通过表征电磁波特性的正弦波性质受传递信号控制来实现，这种控制过程被称作调制。接收时，逆过程则称为解调。本实验采用强

北航08-09年基础物理实验期末考试真题

2008-2009第1学期《基础物理实验》期末试题 一、 单项选择题（每题3分，共30分） 1. 在同一被测量的多次测量过程中，保持恒定或以可以预知方法变化的那一部分误差称为_____ A.仪器误差 B.系统误差 C.随机误差 D.粗大误差 2. 平均值的标准（偏）差()S x 的计算公式是_____ A. 3. 用停表测量单摆周期，启停一次秒表的误差不会超过。实验测出10个周期的时间为10T='' ，则其不确定度u （T ）=_____ 秒 欲用伏安法测量一阻值约200Ω的电阻，要求测量结果的相对不确定度 () 1%u R R <，应选择下列_____组仪器（提示：不计电表内阻的影响和A 类不确定度） A.电流表级，量程10mA ；电压表级，量程2V B.电流表级，量程10mA ；电压表级，量程2V C.电流表级，量程15mA ；电压表级，量程2V D.电流表级，量程50mA ；电压表级，量程2V 5. 某长度测量值为，则所用仪器可能是_____ A.毫米尺 分度卡尺 分度卡尺 D.千分尺 6. 已知312 N x y =+，则其不确定度_____ A. 2 2221()()()2u N u x y u y =+ B. 22223 ()()()2u N u x y u y =+ C. 22429()()()4u N u x y u y =+ D. 22 29()()()4 u N u x u y =+ 7. 200(10080) 1010(0.0100.000251) +-=?+_____ 8. 用作图法处理数据时，为保证精度，至少应使坐标纸的最小分格和测量值的_____相对应 A.最后一位有效数字 B.最后一位准确数字 C.第一位有效数字 D.第二位有效数字 9. 下列关于测量的说法中_____是错误的 A.测量是为了确定被测对象的量值而进行的一组操作 B.测量结果是根据已有信息和条件对被测量量值做出的最佳估计，也就是真值 C.在相同测量条件下，对同一被测量进行多次测量所得结果的一致性被称为测量结果的重复性 D.在不同测量条件下，对同一被测量进行多次测量所得结果的一致性被称为测量结果的复现性 10. 以下所示电路中，_____构成了换向电路 A. B. C. D.

北航物理实验绪论考试真题含答案

北航物理实验绪论测试题1 一、 单项选择题 1. 某测量结果0.01010cm 有（ B ）位有效数字。 A.3位 B.4位 C.5位 D.6位 2. 已知常数e=2.718281828……，测量L=0.0023，N=2.73，则(e-L)/N=( C ) A.0.994 B.0.9949 C.0.995 D.1.00 3. 物理量A=错误！未找到引用源。，那末其相对不确定度为（A ） A.错误！未找到引用源。 B.错误！未找到引用源。 C .错误！未找到引用源。 D.错误！未找到引用源。 4. 用作图法处理数据时，为保证精度，至少应使坐标纸的最小分格和测量值的（ C ）相 对应。 A.第一位有效数字 B.第二位有效数字 C.最后一位有效数字 D.最后一位准确数字 二、填空题： 5. 用计算器算出圆柱体的转动惯量J=645.0126错误！未找到引用源。，平均值的不确定度为 u(J)= ：6.5、0.2 6：0.0058 7：ABC 8：BCD 则J+u(J)=( 6.5 0.2 )错误！未找到引用源。 6. 多量程电压表（1级，3- 7.5-15-30V ）用于检测某电路两端的电压，如果用3V 档去测3V 电压，其相对不确定度为 0,0058 。如果用7.5V 档去测3V 电压，其相对不确定度为 。 三、多项选择题： 7. 满足正态分布的物理量，下面的叙述哪些是正确的？ A 做任何次测量，其结果有68.3%的可能性落在区间错误！未找到引用源。内 B 设某次测量的结果为错误！未找到引用源。，则错误！未找到引用源。表示真值落在错误！未找到引用源。的概率为0.683 C 错误！未找到引用源。与错误！未找到引用源。的置信概率是相同的 D 错误！未找到引用源。的置信概率比错误！未找到引用源。的置信概率高 8. 指出下列关于仪器误差的叙述哪些是错误的（按物理实验课的简化要求） A.千分尺的仪器误差等于最小分度的一半 B.游标卡尺的仪器误差等于游标精度的一半 C.磁电式仪表的仪器误差=等级%×测量值 D.箱式电桥错误！未找到引用源。=等级%(测量值+基准值) 四、计算题 9. 弹簧振子的周期T 与质量m 的关系为错误！未找到引用源。。其中错误！未找到引用源。

北航基础物理研究性报告讲解

北航基础物理研究性报告讲解

北航基础物理实验研究性报告1051 电位差计及其应用 140221班 2015-12-13 第一作者:邓旭锋14021014 第二作者:吴聪14021011

目录 1.引言 (4) 2.实验原理 (5) 2.1补偿原理 (5) 2.2 UJ25型电位差计 (8) 3.实验仪器 (10) 4.实验步骤 (10) 4.1自组电位差计 (10) 4.2 UJ25型箱式电位差计 (11) 5.实验数据处理 (12) 5.1 实际测量Ex的大小 (13) 5.2 不确定度的计算 (13) 5.3 测量结果最终表述 (14) 5.4 实验误差分析 (14) 6.实验改进与意见 (14) 6.1 实验器材的改进 (8) 6.2 实验方法改进 (10) 6.3 实验内容的改进 (10)

7.实验感想与体会 (21) 【参考文献】 (24) 摘要:将电位差计实验中的补偿法原理应用于电学物理量的测量中，该方法可以用来精确测量电流、电阻、电压等电学量，也可以利用电位差计，获得比较精确的二极管伏安特性曲线可以避免了因电表的内阻而引起的测量误差。利用实验室现有仪器设计了一些切实可行的新实验。 关键字：电位差计；补偿法；UJ23型电位差计；电阻；系统误差。 1.引言 电位差计是电压补偿原理应用的典型范例，它是利用电压补偿原理使电位差计变成一内阻无穷大的电压表，用于精密测量电势差或者电压。同理，利用电流补偿原理也可以制作一内阻为零的电流表，用于电流的精密测量。 电位差计的测量精确度高，且避免了测量的接入误差，但它的操作比较复杂，也不易实现测量的自动化。在数字仪表迅速发展的今天，电压

北航17系光电子实验报告实验5讲解

光电子技术实验报告

实验五光电池特性实验 一．实验目的： 1．学习掌握硅光电池的工作原理。 2．学习掌握硅光电池的基本特性。 3．掌握硅光电池基本特性测试方法。 二．实验原理： 光电池是一种不需要加偏置电压就能把光能直接转换成电能的ＰＮ结光电器件，按光电池的功用可将其分为两大类：即太阳能光电池和测量光电池，本仪器用的是测量用的硅光电池，其主要功能是作为光电探测，即在不加偏置的情况下将光信号转换成电信号。 图（20）图（21）如图（20）所示为2DR型硅光电池的结构，它是以P型硅为衬底（即在本征型硅材料中掺入三价元素硼或镓等），然后在衬底上扩散磷而形成N型层并将其作为受光面。如图（21）所示当光作用于PN结时，耗尽区内的光生电子与空穴在内建电场力的作用下分别向N区和P区运动，在闭合电路中将产生输出电流IL,且负载电阻RL上产生电压降为U。显然，PN结获得的偏置电压U与光电池输出电流IL与负载电阻RL有关，即U=IL?RL，当以输出电流的IL为电流和电压的正方向时，可以得到如图（22）所示的伏安特性曲线。

图（22）图（23）光电池在不同的光强照射下可以产生不同的光电流和光生电动势，硅光电池的光照特性曲线如图（23）所示，短路电流在很大范围内与光强成线性关系，开路电压随光强变化是非线性的，并且当照度在2000lx时就趋于饱和，因此，把光电池作为测量元件时，应把它当作电流源来使用，不宜用作电压源。 硒光电池和硅光电池的光谱特性曲线如图（25）所示，不同的光电池其光谱峰值的位置不同，硅光电池的在800nm附近，硒光电池的在540nm附近，硅光电池的光谱范围很广，在450～1100nm之间，硒光电池的光谱范围为340～750nm。 图（24）图（25）光电池的温度特性主要描述光电池的开路电压和短路电流随温度变化的情况，由于它关系到应用光电池设备的温度漂移，影响到测量精度或控制精度等主要指标，光电池的温度特性如图（24）所示。开路电压随温度升高而下降的速度较快，而短路电流随温度升高而缓慢增加，因此，当使用光电池作为测量元件时，在系统设计中应考虑到温度的漂移，并采取相应的措施进行补偿。 三．实验所需部件： 两种光电池、各类光源、实验选配单元、数字电压表(4 1/2位)自备、微安表（毫安表）、激光器、照度计（用户选配）。

北航物理实验绪论考试真题(套题含标准答案)

北航物理实验绪论考试真题(套题含答案)

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物理实验绪论测试题1 一、 单项选择题 1. 某测量结果0.01010cm 有（ b ）位有效数字。 A.3位 B.4位 C.5位 D.6位 2. 已知常数e=2.718281828……，测量L=0.0023，N=2.73，则(e-L)/N=( c ) A.0.994 B.0.9949 C.0.995 D.1.00 3. 物理量A=x+y x?y ，那末其相对不确定度为（ a ） A. 2 x 2?y 2√x 2u 2(y )+y 2u 2(x) B. 2x 2?y 2 √x 2u 2(y )?y 2u 2(x) C .√ u 2(x )+u 2(y)(x+y)2 + u 2(x )+u 2(y)(x?y)2 D.√ u 2(x )+u 2(y)(x+y)2 ? u 2(x )?u 2(y)(x?y)2 4. 用作图法处理数据时，为保证精度，至少应使坐标纸的最小分格和测量值的（ c ）相对 应。 A.第一位有效数字 B.第二位有效数字 C.最后一位有效数字 D.最后一位准确数字 二、填空题： 5. 用计算器算出圆柱体的转动惯量J=645.0126g ?cm 2，平均值的不确定度为u(J)= 则J+u(J)=( ± )×102g ?cm 2 6. 多量程电压表（1级，3- 7.5-15-30V ）用于检测某电路两端的电压，如果用3V 档去测3V 电压，其相对不确定度为 。如果用7.5V 档去测3V 电压，其相对不确定度为 。 三、多项选择题： 7. 满足正态分布的物理量，下面的叙述哪些是正确的？abc A 做任何次测量，其结果有68.3%的可能性落在区间[A ?δ,A +δ]内 B 设某次测量的结果为X i ，则X i ±δ(x)表示真值落在[X i ?δ(x),X i +δ(x)]的概率为0.683 C X i ±δ(x)与x ±δ(x)的置信概率是相同的 D x ±δ(x)的置信概率比X i ±δ(x )的置信概率高 8. 指出下列关于仪器误差的叙述哪些是错误的（按物理实验课的简化要求）bcd A.千分尺的仪器误差等于最小分度的一半 B.游标卡尺的仪器误差等于游标精度的一半 C.磁电式仪表的仪器误差=等级%×测量值 D.箱式电桥?仪=等级%(测量值+基准值) 四、计算题

北航数字图象处理实验报告

数字图像处理实验报告 实验二图像变换实验 1．实验目的 学会对图像进行傅立叶等变换，在频谱上对图像进行分析，增进对图像频域上的感性认识，并用图像变换进行压缩。 2．实验内容 对Lena或cameraman图像进行傅立叶、离散余弦、哈达玛变换。在频域，对比他们的变换后系数矩阵的频谱情况，进一步，通过逆变换观察不同变换下的图像重建质量情况。 3. 实验要求 实验采用获取的图像，为灰度图像，该图像每象素由8比特表示。具体要求如下： （1）输入图像采用实验1所获取的图像（Lena、Cameraman）； （2）对图像进行傅立叶变换、获得变换后的系数矩阵； （3）将傅立叶变换后系数矩阵的频谱用图像输出，观察频谱； （4）通过设定门限，将系数矩阵中95%的（小值）系数置为0，对图像进行反变换，获得逆变换后图像； （5）观察逆变换后图像质量，并比较原始图像与逆变后的峰值信噪比（PSNR）。 （6）对输入图像进行离散余弦、哈达玛变换，重复步骤1-5； （7）比较三种变换的频谱情况、以及逆变换后图像的质量（PSNR）。 4. 实验结果 1. DFT的源程序及结果 J=imread('10021033.bmp'); P=fft2(J); for i=0:size(P,1)-1 for j=1:size(P,2) G(i*size(P,2)+j)=P(i+1,j); end end Q=sort(G); for i=1:size(Q,2) if (i=size(Q,2)*0.95) t=Q(i); end end G(abs(G)

北航基础物理实验考试试题及答案

2009级基础物理实验期末试题 一、单项选择题（每题3分，共30分） 1、不确定度在可修正的系统误差修正以后，将余下的全部误差按产生原因及计算方法不同分为两类，其中 B 属于A类分量。 A、由测量仪器产生的的误差分析 B、同一条件下的多次测量值按统计方法计算的误差分量 C、由环境产生的误差分析 D、由测量条件产生的误差分量 2、下列说法中 C 是正确的。 A、在给定的实验条件下，系统误差和随机误差可以相互转化 B、当测量条件改变后，系统误差的大小和符号不随之变化 C、随机误差可以通过多次重复测量发现 D、一组测量数据中，出现异常的值即为粗大误差 5、已知()，下列公式中 B 是正确的。 A、 B、 C、 D、 7、用千分尺（精度0、01mm）测某金属片厚度d的结果为 i1234567 1.516 1.519 1.514 1.522 1.523 1.513 1.517

则测量结果应表述为d u(d)= A A、(1.5180.003)mm B、(1.5180.004)mm C、(1.5180.001)mm D、 (1.5180.002)mm 8.tg45°1′有 B 位有效数字 A、 6 B、5 C、 4 D、 3 9、对y=a+bx的线性函数，利用图解法求b时，正确的求解方法是 C 。 A、 b=tg（为所作直线与坐标横轴的夹角实测值） B、 b=（、为任选两个测点的坐标值之差） C、 b=（、为在所作直线上任选两个分得较远的点的坐标值之差） D、 b=（x、y为所作直线上任选一点的坐标） 10、用量程为500mV的5级电压表测电压，下列测量记录中哪个是正确的？ D A、250.43mV B、250.4mV C、250mV D、0.25V 二、填空题（每题3分，共15分） 11、已被确切掌握了其大小和符号的系统误差成为可定系统误差。 12、已知某地的重力加速度值为9.794，甲、乙、丙三人测量的结果分别为：9.7950.024，9.8110.004，9.7910.006，试比较他们测量的精密度、正确度和准确度。甲测量的精密度低，正确度高；乙测量的正确度最低；

北航物理研究性实验报告——示波器

北航物理研究性实验报告 专题：模拟示波器的使用及其应用 学号：10151192 班级：101517

姓名：王波 目录 目录 (2) 摘要 (3) 一．实验目的 (3) 二．实验原理 (3) 1.模拟示波器简介 (3) 2.示波器的应用 (6) 三．实验仪器 (6) 四．实验步骤 (7) 1.模拟示波器的使用 (7) 2.声速测量 (8) 五．数据记录与处理 (8) 六．讨论 (10)

摘要 示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器，它能直观、动态地显示电压信号随时间变化的波形，便于人们研究各种电现象的变化过程，并可直接测量信号的幅度、频率以及信号之间相位关系等各种参数。示波器是观察电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果的重要仪器，也是调试、检验、修理和制作各种电子仪表、设备时不可或缺的工具。 一．实验目的 1.了解示波器的主要结构和波形显示及参数测量的基本原理，掌握 示波器、信号发生器的使用方法； 2.学习用示波器观察波形以及测量电压、周期和频率的方法； 3.学会用连续波方法测量空气速度，加深对共振、相位等概念的理 解； 4.用示波器研究电信号谐振频率、二极管的伏安特性曲线、同轴电 缆中电信号传播速度等测量方法。 二．实验原理

1.模拟示波器简介 模拟示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像并显示在荧光屏上以便测量和分析的电子仪器。它主要由阴极射线示波管，扫描、触发系统，放大系统，电源系统四部分组成。 示波管结构图 （1）工作原理 模拟示波器的基本工作原理是：被测信号经Y轴衰减后送至Y1放大器，经延迟级后到Y2放大器，信号放大后加到示波管的Y轴偏转板上。 若Y轴所加信号为图所示的正弦信号，X输入开关S切换到“外”输入，且X轴没有输入信号，则光点在荧光屏竖直方向上按正弦规律上下运动，随着Y轴方向信号的提高，由于视觉暂留，在荧光屏上显示一条竖直扫描线。同理，如在X轴所加信号为锯齿波信号，且Y轴没有输入信号，则光点在荧光屏上显示一条水平直线。

北航物理实验绪论考试真题(4套题含答案)

物理实验绪论测试题1 一、单项选择题 1. 某测量结果0.01010cm 有（ b ）位有效数字。 A.3位 B.4位 C.5位 D.6位 2. 已知常数e=2.718281828……，测量L=0.0023，N=2.73，则(e-L)/N=( c ) A.0.994 B.0.9949 C.0.995 D.1.00 3. 物理量A=x+yx-y ，那末其相对不确定度为（ a ） A.2x2-y2x2u2y+y2u2(x) B.2x2-y2x2u2y -y2u2(x) C .u2x+u2(y)(x+y)2+u2x+u2(y)(x-y)2 D.u2x+u2(y)(x+y)2-u2x -u2(y)(x-y)2 4. 用作图法处理数据时，为保证精度，至少应使坐标纸的最小分格和测量值的（ c ）相对 电压，其相对不确定度为 。如果用7.5V 档去测3V 电压，其相对不确定度为 。 三、多项选择题： 7. 满足正态分布的物理量，下面的叙述哪些是正确的？abc A 做任何次测量，其结果有68.3%的可能性落在区间A-δ,A+δ内 B 设某次测量的结果为 Xi ，则Xi ±δ(x)表示真值落在Xi -δ(x),Xi+δ(x)的概率为0.683 C Xi ±δ(x)与x ±δ(x)的置信概率是相同的 D x ±δ(x)的置信概率比Xi ±δx 的置信概率高 8. 指出下列关于仪器误差的叙述哪些是错误的（按物理实验课的简化要求）bcd A.千分尺的仪器误差等于最小分度的一半 B.游标卡尺的仪器误差等于游标精度的一半 C.磁电式仪表的仪器误差=等级%×测量值 D.箱式电桥?仪=等级%(测量值+基准值) 四、计算题 9. 弹簧振子的周期T 与质量m 的关系为T=2πm+m0K 。其中m0是弹簧的质量（未知）。

北航基础物理大二上期末真题及答案

34 理学院物理系陈强 氦气的速率分布曲线如图所示. 解例求(2) 氢气在该温度时的最概然速率和方均根速率 m/s 1000102RT 3=×=?310RT 2?=H )(p v m/s 1041.13 ×=μRT 3)(2H 2=v m/s .310731×=μRT 2=p v 1000He 2 H ) (v f ) m/s (v O (1) 试在图上画出同温度下氢气的速率分布曲线 的大致情况， (2)第二章热平衡态的统计分布律

35 理学院物理系陈强 根据麦克斯韦速率分布律，试求速率倒数的平 均值。 ) (v 1根据平均值的定义，速率倒数的平均值为∫∞=0f 11v v v v d )()(v v v d )π(π/∫∞?=0T k 2m 23B 2 B e T k 2m 4) (d )()π(π/2 B 0T k 2m B 23B T k 2m e m T k T k 2m 42 B v v ??=∫∞?v ππππ4 4 T k 8m T k m 2B B =?==解例第二章热平衡态的统计分布律

36 理学院物理系陈强 根据麦克斯韦速率分布率，试证明速率在最概然 速率v p ~v p +Δv 区间内的分子数与温度成反比(设Δv 很小) T 2T k 2m 23B B 2e T k 2m 4f v v v //)π(π)(?=2 p /3p 2p 2e π 4 v v v v ??=1 1p p e 4f ??=v v π)(将最概然速率代入麦克斯韦速率分布定律中,有 例证v v v Δ=Δ≈Δ?1 B p e T k 2m N 4Nf N π)(T 1 N ∝Δ第二章热平衡态的统计分布律

北航惯性导航综合实验四实验报告

基于运动规划的惯性导航系统动态实验 GAGGAGAGGAFFFFAFAF

二零一三年六月十日 实验4.1 惯性导航系统运动轨迹规划与设计实验一、实验目的 为进行动态下简化惯性导航算法的实验研究，进行路径和运动状态规划，以验证不同运动状态下惯导系统的性能。通过实验掌握步进电机控制方法，并产生不同运动路径和运动状态。 二、实验内容 学习利用6045B 控制板对步进电机进行控制的方法，并控制电机使运动滑轨产生定长运动和不同加速度下的定长运动。 三、实验系统组成 USB_PCL6045B 控制板（评估板）、运动滑轨和控制计算机组成。 四、实验原理 IMU安装误差系数的计算方法 GAGGAGAGGAFFFFAFAF

USB_PCL6045B 控制板采用了USB 串行总线接口通信方式，不必拆卸计算机箱就可以在台式机或笔记本电脑上进行运动控制芯片PCL6045B 的学习和评估。 USB_PCL6045B 评估板采用USB 串行总线方式实现评估板同计算机的数据交换，由评估板的FIFO 控制回路完成步进电机以及伺服电机的高速脉冲控制，任意 2 轴的圆弧插补，2-4 轴的直线插补等运动控制功能。USB_PCL6045B 评估板上配置了全部PCL6045B 芯片的外部信号接口和增量编码器信号输入接口。由 USB_PCL6045B 评估测试软件可以进行PCL6045B 芯片的主要功能的评估测试。 GAGGAGAGGAFFFFAFAF

图4-1-1USB_PCL6045B 评估板原理框图如图4-1-1 所示，CN11 接口主要用于外部电源连接，可以选择DC5V 单一电源或DC5V/24V 电源。CN12 接口是USB 信号接口，用于USB_PCL6045B 评估板同计算机的数据交换。 USB_PCL6045B 评估板已经完成对PCL6045B 芯片的底层程序开发和硬件资源与端口的驱动，并封装成156 个API 接口函数。用户可直接在VC 环境下利用API 接口函数进行编程。 五、实验内容 GAGGAGAGGAFFFFAFAF

北航基础物理实验要求

2012级基础物理实验选课及课程说明 网上选课操作方法 物理实验选课在网上进行，可通过两个途径：①使用校园网（网址：https://www.wendangku.net/doc/618240771.html,）；②使用物理实验中心局域网（地点：实3-415选课室，时间：下午13:30—16:30）。 1．按网址进入“大学物理实验网上选课”页面，先点击“注册”（注意：务必使用您的真实姓名和学号注册，否则计算机将不能处理您的成绩，或导致成绩打印错漏）。成功后，返回主页。 2．输入学号和密码，点击“登录”进行选课。选课只需用鼠标单击相应时间段内的选择钮，按“Enter”或页面下方的确定键即可生效。如该时间段未排实验或选课人数已满员，则选择无效，需另选其它时间或组号。选课时请认真选好时间和组号，时间指单（或双）周、星期几、下午或晚上。选课成功后请再点击“查询”菜单，最后确认一遍选课信息，之后注销本人界面。 3．如需修改选课时间，可重新执行操作2，这时计算机将自动用新的结果代替原来的选择。 4．每次只允许选择1个题目，做完以后才可以选择新的题目。开课前三天，自动关闭选课，此间调课需通过管理员进行。第一次选课于第二周星期一（2013年9月16日）开始，正式上课时间为2013年9月23日（星期一）。 注：物理学院和中法工程师学院的学生只需注册，不要自行选课，由实验中心统一安排。 物理实验课程说明 1．本课程采用“积分制”教学模式。每个实验题目根据其难易程度设置了不同积分，本学期规定修“物理实验A”的同学要完成38个积分，修“物理实验B”的同学要完成33个积分。物理学院（记为C）的学生要完成58个积分。该课程只限定了最低积分，未限制实验的个数，同学们可根据自己的能力通过选做少数几个难度大的实验或多个难度小的实验来完成积分。 2．第一学期基本实验以专题的形式开出，每个专题包含不同层次、不同难度的多个实验题目。题目编号方法如下：例如1040522，其中首位数字“1”表示基本实验，第二、三位“04”为专题号，第四、五位“05”为实验序列，第六位数字“2”为题目序号，最后一位数字“2”是积分值。具体实验代号和实验题目见下表。大家可自行安排做哪些内容，但规定某些类型实验（如103、105、107、109）必选。 3．允许但不鼓励学生重复选择同一专题的实验，若重复选择同一类型题目（题号前5位相同，如1010313、1010323），包括一次课上做两个同类型实验，从第二个实验开始积分值逐次减1分；若选择同一专题不同类型题目（题号前3位相同，如1030113、1030213、1030312），从第四个实验开始积分值逐次减1分；若重做实验（题号完全相同，如1010113、1010113），每重做一次积分减1分，成绩仅保留最后一次输入的结果。 4．选课后无故不来做实验将扣除1个积分。因病缺课者，凭医院证明到选课管理室（实3-414）消除记录（一周内）；其它原因缺课于课前凭校（院）教务科证明消除记录。

北航verilog实验报告(全)

目录 实验一 (2) 实验二 (8) 实验三 (14) 实验四 (27)

实验一 实验目的：熟悉硬件开发流程，掌握Modelsim设计与仿真环境，学会简单组合逻辑电路、简单时序逻辑电路设计，不要求掌握综合和综合后仿真。 实验内容：必做实验：练习一、简单的组合逻辑设计 练习二、简单分频时序逻辑电路的设计 选做实验：选做一、练习一的练习题 选做二、7段数码管译码电路 练习一、简单的组合逻辑设计 描述一个可综合的数据比较器，比较数据a 、b的大小，若相同，则给出结果1，否则给出结果0。 实验代码： 模块源代码： module compare(equal,a,b); input a,b; output equal; assign equal=(a==b)?1:0; endmodule 测试模块源代码： `timescale 1ns/1ns `include "./compare.v" module t; reg a,b; wire equal; initial begin a=0; b=0; #100 a=0;b=1; #100 a=1;b=1; #100 a=1;b=0; #100 a=0;b=0; #100 $stop; end compare m(.equal(equal),.a(a),.b(b)); endmodule 实验波形

练习二、简单分频时序逻辑电路的设计 用always块和@(posedge clk)或@(negedge clk)的结构表述一个1/2分频器的可综合模型，观察时序仿真结果。 实验代码： 模块源代码： module halfclk(reset,clkin,clkout); input clkin,reset; output clkout; reg clkout; always@(posedge clkin) begin if(!reset) clkout=0; else clkout=~clkout; end endmodule 测试模块源代码： `timescale 1ns/100ps `define clkcycle 50 module tt; reg clkin,reset; wire clkout; always#`clkcycle clkin=~clkin; initial begin clkin=0; reset=1; #10 reset=0; #110 reset=1; #100000 $stop; end halfclk m0(.reset(reset),.clkin(clkin),.clkout(clkout)); endmodule

北航基础物理学期末考试a卷-2007(完整含答案)教学内容

北京航空航天大学 2006－2007 学年第 1学期期末 《基础物理学-2》考 试 A 卷 学号 姓名 考试说明：考试为闭卷考试，考试时间为120分钟。 注意事项： 1、 第一部分基础满分共30分。 2、 本部分试题共10题，每题3分。 3、 请用2B 铅笔在答题纸上规范填涂答案。 单项选择题（在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，错选、多选或未选均无分。 1. 下列各图所示的速率分布曲线，哪一图中的两条曲线能是同一温度下氮气和氦气的分子速率分布曲线？ ［ ］ 2. 对于室温下的双原子分子理想气体，在等压膨胀的情况下，系统对外所作的功与从外界吸收的热量之比W / Q 等于 (A) 2/3． (B) 1/2． (C) 2/5． (D) 2/7． ［ ］ 3. 一定量的理想气体向真空作绝热自由膨胀，体积由V 1增至V 2，在此过程中气体的 (A) 内能不变，熵增加． (B) 内能不变，熵减少． (C) 内能不变，熵不变． (D) 内能增加，熵增加． v v

［ ］ 4. 在双缝干涉实验中，设缝是水平的．若双缝所在的平板稍微向上平移，其它条件不变，则屏上的干涉条纹 (A) 向下平移，且间距不变． (B) 向上平移，且间距不变． (C) 不移动，但间距改变． (D) 向上平移，且间距改变． ［ ］ 5. 使一光强为I 0的平面偏振光先后通过两个偏振片P 1和P 2．P 1和P 2的偏振化方向与原入射光光矢量振动方向的夹角分别是α 和90°，则通过这两个偏振片后的光强I 是 (A) 21 I 0 cos 2α ． (B) 0． (C) 41I 0sin 2(2α)． (D) 4 1 I 0 sin 2α ． (E) I 0 cos 4α ． ［ ］ 6. 某种透明媒质对于空气的临界角(指全反射)等于45°，光从空气射向此媒质时的布儒斯特角是 (A) 35.3° (B) 40.9° (C) 45° (D) 54.7° (E) 57.3° ［ ］ 7. 宇宙飞船相对于地面以速度v 作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部发出一个光讯号，经过?t (飞船上的钟)时间后，被尾部的接收器收到，则由此可知飞船的固有长度为 (c 表示真空中光速) (A) c ·?t (B) v ·?t (C) 2 )/(1c t c v -?? (D) 2 )/(1c t c v -??? ［ ］ 8. 设粒子运动的波函数图线分别如图(A)、(B)、(C)、(D)所示，那么其中确定粒子动量的精确度最高的波函数是哪个图？ ［ ］ 9. 如果(1)锗用锑(五价元素)掺杂，(2)硅用铝(三价元素)掺杂，则分别获得的半导体属于下述类型： (A) (1)，(2)均为n 型半导体． x (A)x (B)x (C)x (D)