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大学物理 实验报告-夫兰克-赫兹实验

大学物理 实验报告-夫兰克-赫兹实验
大学物理 实验报告-夫兰克-赫兹实验

成都信息工程学院 物理实验报告

姓名: 专业: 班级: 学号: 实验日期: 实验教室: 指导教师:

【实验名称】 夫兰克-赫兹实验 【实验目的】

1.掌握夫兰克-赫兹实验的原理和方法,理解该实验的物理构思和设计技巧。 2.测量氩原子的第一激发电位,证明原子能级的存在。 3.研究原子能级的量子特性,观察其特殊的伏安特性现象。 【实验仪器】

1.夫兰克-赫兹实验仪 仪器型号 ZKY-HZ-2 资产编号20032133 2.示波器 编号30120031512 【实验原理】

一、玻尔提出的原子理论指出:

(1)原子只能较长久地停留在一些稳定状态(简称为定态),原子在这些状态时,不发射或吸收能量,各定态有一定的能量,其数值是彼此分隔的。原子的能量无论通过什么方式发生改变,它只能使原子从一个定态跃迁到另一个定态。

(2)当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时,会产生能量的变化。若原子吸收能量,则电子从低能级跃迁到高能级;而当电子从高能级跃迁到低能级时,要发射频率为ν的光子,且

f i E E h -=ν (1)

式中:普朗克常量秒)(焦尔???=-S J h 34

10

63.6

(3)电子的角动量满足 n mvr L ==(量子化条件)。

原子从低能级向高能级的跃迁,可以通过具有一定能量的电子与原子相碰撞进行能量交换的办法来实现。

设初速度为零的电子在电位差为0U 的加速电场作用下,获得能量0eU 。当具有0eU 能量的电子与稀薄气体的原子(本实验是氩原子)发生碰撞时,就会发生能量交换。如果被碰撞原子获得从电子传递来的能量恰好为

120E E eU -= (2)

式中1E 为被碰撞原子的基态能量。2E 为被碰撞原子的第一激发态的能量。则被碰撞原子就会从基态跃迁到第一激发态,而相应的电位差0U 被称为原子的第一激发电位。测出这个电位差0U ,就可以根据(2)式求出被碰撞原子的基态和第一激发态之间的能量差了。

一般情况下,原子在受激状态(如第一激发态)所处的时间不会太长,就自动回到基态,并以电磁辐射的形式放出以前所获得的能量,其辐射频率ν或波长λ由下式确定

0eU h =ν (3)

二、夫兰克-赫兹实验的原理

在充氩的夫兰克-赫兹管中,电子由阴极K 发出,阴极K 和第一栅极1G 之间的加速电压K G V 1及与第二栅极2G 之间的加速电压K G V 2使电子加速。在板极A 和第二栅极2G 之间设置反向拒斥电压A G V 2,管内空间电位分布如图一所示:其中:(1)第一栅极1G 和阴极K 之间的加速电压K G V 1约1.5伏的电压,主要用于消除阴极电子散射的影响。(2)各电压值大小遵守仪器说明,否则可能损坏管子。

图1 夫兰克-赫兹实验原理图

图2 夫兰克-赫兹管的I A ~V GK 曲线

当灯丝加热时,阴极的外层即发射电子,电子在1G 和2G 间的电场作用下被加速而取得越来越大的能量。但在起始阶段,由于电压K G V 2较低,电子的能量较小,即使在运动过程中,它与原子相碰撞(为弹性碰撞)也只有微小的能量交换。这样,穿过第二栅极的电子所形成的电流A I 随第二栅极电压K G V 2的增加而增大(见图二oa 段)。

当K G V 2达到氩原子的第一激发电位时,电子在第二栅极附近与氩原子相碰撞(此时产生非弹性碰撞)。电子把从加速电场中获得的能量传递给氩原子,使氩原子从基态激发到第一激发态,而电子本身由于把能量传递给了氩原子,它即使能穿过第二栅极,也不能克服反向拒斥电压而被折回第二栅极。所以板极电流A I 将显著减小(如图二ab 段)。氩原子在第一激发态不稳定,会跃迁回基态,同时以光量子形式向外辐射能量。随着第二栅极电压K G V 2的增加,电子的能量(在管内相同位置)也随之增加,与氩原子产生非弹性碰撞传递能量的位置从第二栅极附近向管子中间靠近,传递能量后的电子在K G V 2的作用下继续增加能量,若有足够的能量就可以克服拒斥电压的作用力而到达板极A ,这时电流又开始上升(如图二bc 段),直到K G V 2是2倍氩原子的第一激发电位时,电子在2G 附近又会产生第二次非弹性碰撞而失去能量,因而又造成了第二次板极电流A I 的下降(如图二cd 段),这种能量转移随着加速电压的增加而呈周期性的变化。这个实验说明了夫兰克---赫兹管内的电子与氩原子碰撞的能量转换关系,说明原子能级的存在。

若以K G V 2为横坐标,以板极电流值A I 为纵坐标就可以得到谱峰曲线,两相邻谷点(或峰尖)间的加速电压差值,即为氩原子的第一激发电位值0U 。

原子的第一激发电位还可以通过光谱分析测量原子从第一激发态跃迁回基态时光量子向外辐射能量的波

长而得到。 【实验内容】

熟悉夫兰克-赫兹实验仪的使用,要求在预习阶段认真阅读仪器介绍,操作过程中再仔细了解仪器并正确使用。

1.参照说明书提供的连线图连接好夫兰克-赫兹管的各组工作电源。 2.打开电源,工作方式选择自动。 3.预热条件:

〈1〉电流量程、灯丝电压、K G V 1电压、A G V 2电压设置参数见仪器机箱上盖的标牌参数。 〈2〉将K G V 2设置为85V 。

〈3〉预热10分钟左右,然后再做相应的实验。

4. 使用自动测试在示波器上显示最佳K G A V I 2-曲线。自动测试过程正常结束后进行数据查询,记录所有的K G A V I 2-对应值。

5. 在坐标纸上作出K G A V I 2-曲线。利用曲线找出A I 波峰(或波谷)对应的K G V 2。利用逐差法求出氩原子的第一激发电位,并与公认值V 5.11进行比较求百分差。 【注意事项】

夫兰克-赫兹管的各组工作电源不能接错,大小不能加错。 【数据记录】

灯丝电压 3.2V K G V 1=1.5V V V A G 72= V V K G 822=

【数据处理】 作图

1.波峰位置的电压

4.201=U 8.302=U 8.413=U 2.534=U 0.655=U 0.776=U

2.计算氩原子的第一激发电位

V U U U U U U U 36.113

7.114.119.1033333

62514=++=-+

-+-=

5.百分差

%2.1%1005.11=?-=

=理

理理U U

U A V U 【实验结果】

??

?==%

2.136.11A V

U 【问题讨论】

1. 电子和原子的碰撞在什么情况下是弹性碰撞?什么情况下是非弹性碰撞?

答:当电子在VG2K 电压的作用下所带的能量还不能使得氩原子从基态跃迁到第一激发态的时候,电子和原子的碰撞只是弹性碰撞,基本不发生能量交换,而当电子在VG2K 电压作用后的能量能够使氩原子从基态跃迁到第一激发态的时候,电子就会把能量传递给氩原子,这个时候的碰撞为非弹性碰撞。

大学物理实验报告及答案

(此文档为word格式,下载后您可任意编辑修改!) 大学物理实验报告答案大全(实验数据及思考题答案全包括) 伏安法测电阻 实验目的(1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。 (3) 学会间接测量量不确定度的计算;进一步掌握有效数字的概念。 U 实验方法原理根据欧姆定律,R =,如测得U 和I 则可计算出R。值得注意的是,本实验待测电阻有两只, I 一个阻值相对较大,一个较小,因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式,以减小测量误差。 实验装置待测电阻两只,0~5mA 电流表1 只,0-5V 电压表1 只,0~50mA 电流表1 只,0~10V 电压表一只,滑线变阻器1 只,DF1730SB3A 稳压源1 台。 实验步骤本实验为简单设计性实验,实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时,可提示学生参照第2 章中的第2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的,并作具体提示。 (1) 根据相应的电路图对电阻进行测量,记录U 值和I 值。对每一个电阻测量3 次。 (2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大,可取其平均值作为测量结果。 (3) 如果同一电阻多次测量结果相差很大,应分析原因并重新测量。 数据处理 (1) 由?U =U max ×1.5% ,得到?U 1 = 0.15V,?U2 = 0.075V ; (2) 由?I = I max ×1.5% ,得到?I 1 = 0.075mA,?I 2 = 0.75mA; (3) 再由u= R ( ?U )2 + ( ?I ) 2 ,求得u= 9 ×101?, u= 1?; R 3V 3I R1 R2 (4) 结果表示R1 = (2.92 ± 0.09) ×10光栅衍射实验目的 (1) 了解分光计的原理和构造。 (2) 学会分光计的调节和使用方法。?, R 2 = (44 ±1)? (3) 观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长实验方法原理

10夫兰克赫兹实验仪实验 - 讲义

夫兰克-赫兹实验 1913年,丹麦物理学家玻尔(N.Bohr)提出了一个氢原子模型,并指出原子存在能级。根据玻尔的原子理论,原子光谱中的每根谱线表示原子从某一个较高能态向另一个较低能态跃迁时的辐射。 1914年,德国物理学家夫兰克(J.Franck)和赫兹(G. Hertz)通过实验的测量,发现电子和原子碰撞时会交换某一定值的能量,且可以使原子从低能级激发到高能级。直接证明了原子发生跃变时吸收和发射的能量是分立的、不连续的,证明了原子能级的存在,从而证明了玻尔理论的正确。由而获得了1925年诺贝尔物理学奖金。 【实验目的】 夫兰克一赫兹实验通过测定氩原子等元素的第一激发电位(即中肯电位),证明原子能级的存在。 【实验原理】 1.关于激发电位: 玻尔提出的原子理论指出: (1)原子只能较长地停留在一些稳定状态(简称为定态)。原子在这些状态时,不发射或吸收能量:各定态有一定的能量,其数值是彼此分隔的。原子的能量不论通过什么方式发生改变,它只能从一个定态跃迁到另一个定态。 (2)原子从一个定态跃迁到另一个定态而发射或吸收辐射时,辐射频率是一定的。如果用E m和E n分别代表有关两定态的能量的话,辐射的频率ν决定于如下关系: hν=E m-E n(1-2-1)式中,普朗克常数 h= 6.63 ×10-34J·s 为了使原子从低能级向高能级跃迁,可以通过具有一定能量的电子与原子相碰撞进行能量交换的办法来实现。 设初速度为零的电子在电位差为U0的加速电场作用下,获得能量eU0。当具有这种能量的电子与稀薄气体的原子(比如十几个乇的氩原子)发生碰撞时,就会发生能量交换。如以E1代表氩原子的基态能量、E2代表氩原子的第一激发态能量,那么当氩原子吸收从电子

大学物理实验报告书(共6篇)

篇一:大学物理实验报告1 图片已关闭显示,点此查看 学生实验报告 学院:软件与通信工程学院课程名称:大学物理实验专业班级:通信工程111班姓名:陈益迪学号:0113489 学生实验报告 图片已关闭显示,点此查看 一、实验综述 1、实验目的及要求 1.了解游标卡尺、螺旋测微器的构造,掌握它们的原理,正确读数和使用方法。 2.学会直接测量、间接测量的不确定度的计算与数据处理。 3.学会物理天平的使用。 4.掌握测定固体密度的方法。 2 、实验仪器、设备或软件 1 50分度游标卡尺准确度=0.02mm 最大误差限△仪=±0.02mm 2 螺旋测微器准确度=0.01mm 最大误差△仪=±0.005mm 修正值=0.018mm 3 物理天平 tw-0.5 t天平感度0.02g 最大称量 500g △仪=±0.02g 估读到 0.01g 二、实验过程(实验步骤、记录、数据、分析) 1、实验内容与步骤 1、用游标卡尺测量圆环体的内外径直径和高各6次; 2、用螺旋测微器测钢线的直径7次; 3、用液体静力称衡法测石蜡的密度; 2、实验数据记录表 (1)测圆环体体积 图片已关闭显示,点此查看 (2)测钢丝直径 仪器名称:螺旋测微器(千分尺)准确度=0.01mm估读到0.001mm 图片已关闭显示,点此查看 图片已关闭显示,点此查看 测石蜡的密度 仪器名称:物理天平tw—0.5天平感量: 0.02 g 最大称量500 g 3、数据处理、分析 (1)、计算圆环体的体积 1直接量外径d的a类不确定度sd ,sd=○ sd=0.0161mm=0.02mm 2直接量外径d的b类不确定度u○ d. ud,= ud=0.0155mm=0.02mm 3直接量外径d的合成不确定度σσ○ σd=0.0223mm=0.2mm 4直接量外径d科学测量结果○ d=(21.19±0.02)mm d = 5直接量内径d的a类不确定度s○

大学物理实验报告优秀模板

大学物理实验报告优秀模板 大学物理实验报告模板 实验报告 一.预习报告 1.简要原理 2.注意事项 二.实验目的 三.实验器材 四.实验原理 五.实验内容、步骤 六.实验数据记录与处理 七.实验结果分析以及实验心得 八.原始数据记录栏(最后一页) 把实验的目的、方法、过程、结果等记录下来,经过整理,写成的书面汇报,就叫实验报告。 实验报告的种类因科学实验的对象而异。如化学实验的报告叫化学实验报告,物理实验的报告就叫物理实验报告。随着科学事业的日益发展,实验的种类、项目等日见繁多,但其格式大同小异,比较固定。实验报告必须在科学实验的基础上进行。它主要的用途在于帮助实验者不断地积累研究资料,总结研究成果。 实验报告的书写是一项重要的基本技能训练。它不仅是对每次实验的总结,更重要的是它可以初步地培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力,是科学

论文写作的基础。因此,参加实验的每位学生,均应及时认真地书写实验报告。要求内容实事求是,分析全面具体,文字简练通顺,誊写清楚整洁。 实验报告内容与格式 (一) 实验名称 要用最简练的语言反映实验的内容。如验证某程序、定律、算法,可写成“验证×××”;分析×××。 (二) 所属课程名称 (三) 学生姓名、学号、及合作者 (四) 实验日期和地点(年、月、日) (五) 实验目的 目的要明确,在理论上验证定理、公式、算法,并使实验者获得深刻和系统的理解,在实践上,掌握使用实验设备的技能技巧和程序的调试方法。一般需说明是验证型实验还是设计型实验,是创新型实验还是综合型实验。 (六) 实验内容 这是实验报告极其重要的内容。要抓住重点,可以从理论和实践两个方面考虑。这部分要写明依据何种原理、定律算法、或操作方法进行实验。详细理论计算过程. (七) 实验环境和器材 实验用的软硬件环境(配置和器材)。 (八) 实验步骤 只写主要操作步骤,不要照抄实习指导,要简明扼要。还应该画出实验流程图(实验装置的结构示意图),再配以

夫兰克赫兹实验

夫兰克-赫兹实验 20世纪初,在原子光谱的研究中确定了原子能级的存在。原子光谱中的每根谱线就是原子从某个较高能级向较低能级跃迁时的辐射形成的。原子能极的存在,除了可由光谱研究证实外,还可利用慢电子轰击稀薄气体原子的方法来证明。1914年夫兰克-赫兹采用这种方法研究了电子与原子碰撞前后电子能量改变的情况,测定了汞原子的第一激发电位,从而证明了原子分立态的存在。后来他们又观测了实验中被激发的原子回到正常态时所辐射的光,测出的辐射光的频率很好地满足了玻尔假设中的频率定则。夫兰克-赫兹实验的结果为玻尔的原子模型理论提供了直接证据,他们获得了1925年度的诺贝尔物理奖。 [实验目的] (1)用实验的方法测定汞或氩原子的第一激发电位,从而证明原子分立态的存在; (2)练习使用微机控制的实验数据采集系统。 [实验原理] 根据玻尔的原子模型理论,原子是由原子核和以核为中心沿各种不同轨道运动的一些电子构成的(图 1)。对于不同的原子,这些轨道上的电子数分布各不相同。一定轨道上的电子具有一定的能量。当同一原子的电子从低能量的轨道跃迁到较高能量的轨道时(如图1中从Ⅰ到Ⅱ),原子就处于受激状态。若轨道Ⅰ为正常状态,则较高能量的Ⅱ和Ⅲ依次称为第一受激态和第二受激态,等等。但是原子所处的能量状态并不是任意的,而是受到玻尔理论的两个基本假设 的制约: (1)定态假设。原子只能处在稳定状态中,其 中每一状态相应于一定的能量值i E (i =1,2,3…),这些能量 值是彼此分 立的,不连续的。 (2)频率定则。当原子从一个稳定状态过渡到 另一个稳定状态时,就吸收或放出一定频率的电磁辐射。频 率的大小取决于原子所处两定态之间的能量差,并满足如下关系: m n E E hv -= (1) 其中346.6310h J s -=??,称作普朗克常数。 原子状态的改变通常在两种情况下发生,一是当原子本身吸收或放出电磁辐射时,二是当原子与其他图1 原子结构示意图(玻尔模型)

大学物理实验报告答案大全(实验数据)

U 2 I 2 大学物理实验报告答案大全(实验数据及思考题答案全包括) 伏安法测电阻 实验目的 (1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。 (3) 学会间接测量量不确定度的计算;进一步掌握有效数字的概念。 实验方法原理 根据欧姆定律, R = U ,如测得 U 和 I 则可计算出 R 。值得注意的是,本实验待测电阻有两只, 一个阻值相对较大,一个较小,因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式,以减小测量误差。 实验装置 待测电阻两只,0~5mA 电流表 1 只,0-5V 电压表 1 只,0~50mA 电流表 1 只,0~10V 电压表一 只,滑线变阻器 1 只,DF1730SB3A 稳压源 1 台。 实验步骤 本实验为简单设计性实验,实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时,可提示学 生参照第 2 章中的第 2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的,并作具体提示。 (1) 根据相应的电路图对电阻进行测量,记录 U 值和 I 值。对每一个电阻测量 3 次。 (2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大,可取其平均值作为测量结果。 (3) 如果同一电阻多次测量结果相差很大,应分析原因并重新测量。 数据处理 (1) 由 U = U max ? 1.5% ,得到 U 1 = 0.15V , U 2 = 0.075V ; (2) 由 I = I max ? 1.5% ,得到 I 1 = 0.075mA , I 2 = 0.75mA ; (3) 再由 u R = R ( 3V ) + ( 3I ) ,求得 u R 1 = 9 ? 101 &, u R 2 = 1& ; (4) 结果表示 R 1 = (2.92 ± 0.09) ?10 3 &, R 2 = (44 ± 1)& 光栅衍射 实验目的 (1) 了解分光计的原理和构造。 (2) 学会分光计的调节和使用方法。 (3) 观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长 实验方法原理

弗兰克赫兹实验报告-有数据

弗兰克赫兹实验报告-有数据

弗兰克赫兹实验 作者 luckydog8686 实验背景:1914年,德国物理学家夫兰克和赫兹对勒纳用来测量电离电位的实验装置作了改进。他们采取慢电子(几个到几十个电子伏特)与单元素气体原子碰撞的办法,着重观察碰撞后电子发生什么变化(勒纳则观察碰撞后离子流的情况)。通过实验测量,电子和原子碰撞时会交换某一定值的能量,且可以使原子从低能级激发到高能级,独立证明了原子波尔理论的正确性,由此获得了1925年诺贝尔物理学奖。 一、实验目的 1.通过测定汞原子的第一激发点位,证明原子能记得存在。 2.学习测量微电流的方法。 二、实验原理 (一)原子能级 根据玻尔理论,原子只能处在一些不连续的定态中,每一定态相应于一定的能量,常称为能级。受激原子在能级间跃迁时,要吸收或发射一定频 率的光子。然而,原子若与具有一定 能量的电子发生碰撞,也可使原子从 低能级跃迁到高能级。夫兰克-赫兹 实验正是利用电子与原子的碰撞实现

这种跃迁的。电子在加速电压U的作用下获得能量,表现为电子的动能2 /2mv ,当2 /2n m eU mv E E ==-时,即可实现跃迁。若原子吸收能量0eU 。从基态跃迁到第一激发态,则称0 U 为第一激发电位或中肯电位。 汞原子基态之上的最低一组能级如右图所示。汞原子基态为由二个6s 电子组成的1 S ,较近的激发态为由一个6s 电子和一个6p 的电子构成的11P 单能级和32P , 3 1 P 和30P 组成的三能级。只有31P 为允许自发跃迁态:31 10 P S →,发出波长为253.7nm 的紫外光,对应能量为0 4.9U eV =。32P 和3 P 为亚稳态,因3110P S →的跃迁属于禁戒跃迁,所以通常把3 1 P 态称为汞的第一激发态。 (二)原理说明 实验原理图如图2和图3所示,充汞的夫兰克 -赫兹管,其阴极K 被灯丝H 加热,发射电子。电子在K 和栅极G 之间被加速电压KG U 加速而获得能量,并与汞原子碰撞,栅极与板极A 之间加反向拒斥电压GA U ,只有穿过栅极后仍有较大动能的电子,才能克服拒斥电场作用,到达板极形成板流A I 。 图3

大学物理实验报告范例

怀化学院 大学物理实验实验报告系别数学系年级2010专业信息与计算班级10信计3班姓名张三学号**组别1实验日期2011-4-10 实验项目:验证牛顿第二定律

1.气垫导轨的水平调节 可用静态调平法或动态调平法,使汽垫导轨保持水平。静态调平法:将滑块在汽垫上静止释放,调节导轨调平螺钉,使滑块保持不动或稍微左右摆动,而无定向运动,即可认为导轨已调平。 2.练习测量速度。 计时测速仪功能设在“计时2”,让滑块在汽垫上以一定的速度通过两个光电门,练习测量速度。 3.练习测量加速度 计时测速仪功能设在“加速度”,在砝码盘上依次加砝码,拖动滑块在汽垫上作匀加速运动,练习测量加速度。 4.验证牛顿第二定律 (1)验证质量不变时,加速度与合外力成正比。 用电子天平称出滑块质量滑块m ,测速仪功能选“加速度”, 按上图所示放置滑块,并在滑块上加4个砝码(每个砝码及砝码盘质量均为5g),将滑块移至远离滑轮一端,使其从静止开始作匀加速运动,记录通过两个光电门之间的加速度。再将滑块上的4个砝码分四次从滑块上移至砝码盘上,重复上述步骤。 (2)验证合外力不变时,加速度与质量成反比。 计时计数测速仪功能设定在“加速度”档。在砝码盘上放一个砝码(即 g m 102=),测量滑块由静止作匀加速运动时的加速度。再将四个配重块(每个配重 块的质量均为m ′=50g)逐次加在滑块上,分别测量出对应的加速度。 【数据处理】 (数据不必在报告里再抄写一遍,要有主要的处理过程和计算公式,要求用作图法处理的应附坐标纸作图或计算机打印的作图) 1、由数据记录表3,可得到a 与F 的关系如下: 由上图可以看出,a 与F 成线性关系,且直线近似过原点。 上图中直线斜率的倒数表示质量,M=1/=172克,与实际值M=165克的相对误差: %2.4165 165 172=- 可以认为,质量不变时,在误差范围内加速度与合外力成正比。

弗兰克赫兹实验

弗兰克-赫兹实验 1.实验目的 (1)用实验的方法测定汞或氩原子的第一激发电位,从而证明原子分立态的存在; (2)练习使用微机控制的实验数据采集系统。 2.实验原理 根据玻尔的原子模型理论,原子是由原子核和以核为中心沿各种不同轨道运动的一些电子构成的。对于不同的原子,这些轨道上的电子束分布各不相同。一定轨道上的电子具有一定的能量。当同一原子的电子从低能量的轨道跃迁到较高能量的轨道时,原子就处于受激状态。若轨道1为正常态,则较高能量的2和3依次称为第一受激态和第二受激态,等等。但是原子所处能量状态并不是任意的,而是受到玻尔理论的两个基本假设的制约: (1)定态假设。原子只能处在稳定状态中,其中每一状态相应于一定的能量值Ei (i =1,2,3,…),这些能量值是彼此分立的,不连续的。 (2)频率定则。当原子从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态时,就吸收或放出一定频率的电磁辐射。频率的大小取决于原子所处两定态之间的能量差,并满足如下关系: n m h E E ν=- 其中34 6.6310 h J s -=??称作普朗克常数。 原子状态的改变通常在两种情况下发生,一是当原子本身吸收或放出电磁辐射时,二是当原子与其他粒子发生碰撞而交换能量时。本实验就是利用具有一定能量的电子与汞原子相碰撞而发生能量交换来实现汞原子状态的改变。 由玻尔理论可知,处于基态的原子发生状态改变时,其所需能量不能小于该原子从基态跃迁到第一受激态时所需的能量,这个能量称作临界能量。当电子与原子碰撞时,如果电子能量小于临界能量,则发生弹性碰撞;若电子能量大于临界能量,则发生非弹性碰撞。这时,电子给予原子以跃迁到第一受激态时所需要的能量,其余能量仍由电子保留。 一般情况下,原子在受激态所处的时间不会太长,短时间后会回到基态,并以电磁辐射的形式释放出所获得的能量。其频率υ满足下式 g h eU ν= 式中g U 为汞原子的第一激发电位。所以当电子的能量等于或大于第一激发能时,原子就开始发光。 弗兰克-赫兹实验的原理可用图 来说明。其中弗兰克-赫兹管是一个具有双栅极结构的柱面型充汞四极管。第一栅极1G 的作用主要是消除空间电荷对阴极电子发射的影响提高发射效率。第一栅极1G 与阴极K 之间的电位差由电源G U 提供。电源f U 加热灯丝FF ,使旁热式阴极K 被加热,从而产生慢电子。扫描电源a U 加在栅极2G 和阴极K 之间,建立一个加速场,使得从阴极发出的电子被加速,穿过管内汞蒸汽朝栅极2G 运动。由于阴极到栅极2G 之间的距离比较大,在适当的汞蒸气压下,这些电子与汞原子可以发生多次碰撞。电源R U 在栅极2G 和极板P 之间建立一拒斥场,到达2G 附近而能量小于R eU 的电子不能到达极板。极板电路中的电流强度P I 用微电流放大器A 来测量,其值大小反映了从阴极到达极板的电子数。实验中保持R U 和G U 不变,直接测量极板电流P I 随加速电压a U 变化的关系。 加速电压a U 刚开始升高时,板极电流也随之升高,直到加速电压a U 等于或稍大于汞原子的第一激发电位,这时在栅极2G 附近电子与汞原子发生非弹性碰撞,把几乎全部的能量交给汞原子,使汞原子激发。这些损失了能量的电子不能越过R U 产生的拒斥场,到达板极的电子数减少,所以电流开始下降,继续增加a U ,电子在与汞原子碰撞后还能在到达2G 前被加

大学物理题库-振动与波动

振动与波动题库 一、选择题(每题3分) 1、当质点以频率ν 作简谐振动时,它的动能的变化频率为( ) (A ) 2v (B )v (C )v 2 (D )v 4 2、一质点沿x 轴作简谐振动,振幅为cm 12,周期为s 2。当0=t 时, 位移为cm 6,且向x 轴正方向运动。则振动表达式为( ) (A) )(3 cos 12.0π π-=t x (B ) )(3 cos 12.0π π+=t x (C ) )(3 2cos 12.0π π-=t x (D ) ) (32cos 12.0π π+=t x 3、 有一弹簧振子,总能量为E ,如果简谐振动的振幅增加为原来的两倍,重物的质量增加为原来的四倍,则它的总能量变为 ( ) (A )2E (B )4E (C )E /2 (D )E /4 4、机械波的表达式为()()m π06.0π6cos 05.0x t y +=,则 ( ) (A) 波长为100 m (B) 波速为10 m·s-1 (C) 周期为1/3 s (D) 波沿x 轴正方向传播 5、两分振动方程分别为x 1=3cos (50πt+π/4) ㎝ 和x 2=4cos (50πt+3π/4)㎝,则它们的合振动的振幅为( ) (A) 1㎝ (B )3㎝ (C )5 ㎝ (D )7 ㎝ 6、一平面简谐波,波速为μ=5 cm/s ,设t= 3 s 时刻的波形如图所示,则x=0处的质点的振动方程为 ( ) (A) y=2×10- 2cos (πt/2-π/2) (m) (B) y=2×10- 2cos (πt + π) (m) (C) y=2×10- 2cos(πt/2+π/2) (m) (D) y=2×10- 2cos (πt -3π/2) (m) 7、一平面简谐波,沿X 轴负方向 传播。x=0处的质点 的振动曲线如图所示,若波函数用余弦函数表示,则该波的初位相为( ) (A )0 (B )π (C) π /2 (D) - π /2 8、有一单摆,摆长m 0.1=l ,小球质量g 100=m 。设小球的运动可看作筒谐振动,则该振动的周期为( ) (A) 2π (B )32π (C )102π (D )52π 9、一弹簧振子在光滑的水平面上做简谐振动时,弹性力在半个周期内所做的功为 [ ] (A) kA 2 (B )kA 2 /2 (C )kA 2 /4 (D )0

大学物理实验报告分光计

竭诚为您提供优质文档/双击可除大学物理实验报告分光计 篇一:大学物理实验报告答案大全(实验数据) 大学物理实验报告答案大全(实验数据及思考题答案全包括) 伏安法测电阻 实验目的(1)利用伏安法测电阻。(2)验证欧姆定律。 (3)学会间接测量量不确定度的计算;进一步掌握有效数字的概念。实验方法原理 根据欧姆定律,R??,如测得u和I则可计算出R。值得注意的是,本实验待测电阻有两只, 一个阻值相对较大,一个较小,因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式,以减小测量误差。实验装置待测电阻两只,0~5mA电流表1只,0-5V电压表1只,0~50mA 电流表1只,0~10V电压表一只,滑线变阻器1只, DF1730sb3A稳压源1台。 实验步骤本实验为简单设计性实验,实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时,可提示

学生参照第2章中的第2.4一节的有关内容。分压电路是必须要使用的,并作具体提示。(1)根据相应的电路图对电阻进行测量,记录u值和I值。对每一个电阻测量3次。(2)计算各次测量结果。如多次测量值相差不大,可取其平均值作为测量结果。(3)如果同一电阻多次测量结果相差很大,应分析原因并重新测量。数据处理 ;(1)由???u?umax??1.5%,得 到???u1??0.15V,???u2??0.075V (2)由???I?Imax??1.5%,得 到???I1??0.075mA,???I2??0.75mA; ??u2??I2 )??(,求得uR1?9??101??,uR2??1?;(3)再由uR?VI (4)结果表示R1?(2.92??0.09)??103??,R2??(44??1)?? 光栅衍射 实验目的 (1)了解分光计的原理和构造。(2)学会分光计的调节和使用方法。 (3)观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长实验方法原理 若以单色平行光垂直照射在光栅面上,按照光栅衍射理论,衍射光谱中明条纹的位置由下式决定:=dsinψk=±kλ(a+b)sinψk

大学物理实验报告示例(含数据处理)

怀化学院 大学物理实验实验报告 系别物信系年级2009专业电信班级09电信1班姓名张三学号09104010***组别1实验日期2009-10-20 实验项目:长度和质量的测量

【实验题目】长度和质量的测量 【实验目的】 1. 掌握米尺、游标卡尺、螺旋测微计等几种常用测长仪器的读数原理和使用方法。 2. 学会物理天平的调节使用方法,掌握测质量的方法。 3. 学会直接测量和间接测量数据的处理,会对实验结果的不确定度进行估算和分析,能正确地表示测量结果。 【实验仪器】(应记录具体型号规格等,进实验室后按实填写) 直尺(50cm)、游标卡尺(0.02mm)、螺旋测微计(0~25mm,0.01mm),物理天平(TW-1B 型,分度值0.1g ,灵敏度1div/100mg),被测物体 【实验原理】(在理解基础上,简明扼要表述原理,主要公式、重要原理图等) 一、游标卡尺 主尺分度值:x=1mm,游标卡尺分度数:n (游标的n 个小格宽度与主尺的n-1小格长度相等),游标尺分度值: x n n 1-(50分度卡尺为0.98mm,20分度的为:0.95mm ),主尺分度值与游标尺 分度值的差值为:n x x n n x = -- 1,即为游标卡尺的分度值。如50分度卡尺的分度值为: 1/50=0.02mm,20分度的为:1/20=0.05mm 。 读数原理:如图,整毫米数L 0由主尺读取,不足1格的小数部分l ?需根据游标尺与主尺对齐的刻线数 k 和卡尺的分度值x/n 读取: n x k x n n k kx l =--=?1 读数方法(分两步): (1)从游标零线位置读出主尺的读数.(2)根据游标尺上与主尺对齐的刻线k 读出不足一分格的小数,二者相加即为测量值.即: n x k l l l l +=?+=00,对于50分度卡尺:02.00?+=k l l ; 对20分度:05.00?+=k l l 。实际读数时采取直读法读数。 二、螺旋测微器 原理:测微螺杆的螺距为0.5mm ,微分筒上的刻度通常为50分度。当微分筒转一周时,测微螺杆前进或后退0.5mm ,而微分筒每转一格时,测微螺杆前进或后退0.5/50=0.01mm 。可见该螺旋测微器的分度值为0.01mm ,即千分之一厘米,故亦称千分尺。 读数方法:先读主尺的毫米数(注意0.5刻度是否露出),再看微分筒上与主尺读数准线对齐的刻线(估读一位),乖以0.01mm, 最后二者相加。 三:物理天平 天平测质量依据的是杠杆平衡原理 分度值:指针产生1格偏转所需加的砝码质量,灵敏度是分度值的倒数,即n S m = ?,它表示 天平两盘中负载相差一个单位质量时,指针偏转的分格数。如果天平不等臂,会产生系统误差,消除方法:复称法,先正常称1次,再将物放在右盘、左盘放砝码称1次(此时被测质量应为砝码质量减游码读数),则被测物体质量的修正值为:21m m m ?=。 【实验内容与步骤】(实验内容及主要操作步骤)

弗兰克赫兹实验

Franck-Hertz 实验 根据光谱分析等建立起来的玻尔原子结构模型指出原子的核外电子只能量子化的长存于各稳定能态E n (n =1,2,…,),它只能选择性地吸收外界给予的量子化的能量差值(E n - E k ),从而处于被激发的状态;或电子从激发态选择性地释放量子化的能量E n -E k =h γnk ,回到能量 较低的状态,同时放出频率为h γ nk 的光子。其中h 为普朗克常数。 夫兰克——赫兹实验仪重复了上述电子轰击原子的实验,通过具有一定能量的电子与原子相碰撞进行能量交换,使原子从低能级跃迁到高能级,直接观测到原子内部能量发生跃变 时,吸收或发射的能量为某一定值,从而证明了原子能级的存在及波尔理论的正确性。 一、实验要求 1.通过测氩原子第一激发电位,了解Franck 和Hertz 在研究原子内部能量量子化方面所采用的实验方法。 2.了解电子和原子碰撞和能量交换过程的微观图像。 二、实验仪器 FH —1A Franck-Hertz 实验仪。 三、工作原理 充氩四极Franck-Hertz 实验原理图如图2.1所示 图2.1 Franck-Hertz 实验原理图 电子与原子的碰撞过程可以用一下方程描述: E V M v m MV v m e e ?+'+'=+22222/12/12/12/1 (2.1)

式中: m e ——原子质量; M ——电子质量; v ——电子碰撞前的速度; v’——电子碰撞后的速度; V ——原子碰撞前的速度; V’——原子碰撞后的速度; ΔE ——原子碰撞后内能的变化量。 按照波尔原子能级理论, ΔE=0 弹性碰撞; (2.2) ΔE=E 1-E 0 非弹性碰撞; 式中: E 0 ——原子基态能量; E 1——原子第一激发态能量。 电子碰撞前的动能2 2/1v m e < E 1-E 0时,电子与原子的碰撞为完全弹性碰撞,ΔE=0 ,原子仍然停留在基态。电子只有在加速电场的作用下碰撞前获得的动能2 2/1v m e ≥ E 1-E 0,才能在电子产生非弹性碰撞,使得电子获得某一值(E 1-E 0)的内能从基态跃迁到第一激发态,调整加速电场的强度,电子与原子由弹性碰撞到非弹性碰撞的变化过程将在电流上显现出来。 Franck-Hertz 管即是为此目的而专门设计的。 在充入氩气的F-H 管中(如图2.1所示),阴极K 被灯丝加热发射电子,第一栅极(G1)与阴极K 之间的电压 V G1K 约为1.5V ,其作用是消除空间电荷对阴极K 的影响。当灯丝加热时,热阴极K 发射的电子在阴极K 与第二栅极(G2)之间正电压形成的加速电场作用下被加速而取得越来越大的动能,并与V G2K 空间分布的气体氩原子发生如 (2.1) 式所描述的碰撞而进行能量交换。第二栅极(G2)和A 极之间的电压称为拒斥电压,起作用是使能量损失较大的电子无法达到A 极。 阴极K 发射的电子经第一栅极(G1)选择后部分电子进入G1G2空间,这些电子在 加速下与氩原子发生碰撞。初始阶段, V G2K 较低,电子动能较小,在运动过程中与氩原子作弹性碰撞,不损失能量。碰撞后到达第二栅极(G2)的电子具有动能22/1v m e ',穿过G2后将受到V G2K 形成的减速电场的作用。只有动能 2 2/1v m e '大于eV G2A 的电子才能到达阳极A 形成阳极电流I A ,这样,I A 将随着V G2K 的增加而增大,如图 I A — V G2K 曲线Oa 段所示。 当V G2K 达到氩原子的第一激发电位13.1V 时,电子与氩原子在第二栅极附近产生非弹性碰撞,电子把从加速电场中获得的全部能量传给氩原子,使氩原子从较低能级的基态跃迁到较高能级的第一激发态。而电子本身由于把全部能量给了氩原子,即使他能穿过第二栅极

大学物理实验报告优秀正式版

For the things that have been done in a certain period, the general inspection of the system is also a specific general analysis to find out the shortcomings and deficiencies 大学物理实验报告优秀正 式版

大学物理实验报告优秀正式版 下载提示:此报告资料适用于某一时期已经做过的事情,进行一次全面系统的总检查、总评价,同时也是一次具体的总分析、总研究,找出成绩、缺点和不足,并找出可提升点和教训记录成文,为以后遇到同类事项提供借鉴的经验。文档可以直接使用,也可根据实际需要修订后使用。 大学物理实验报告模板 实验报告 一.预习报告 1.简要原理 2.注意事项 二.实验目的 三.实验器材 四.实验原理 五.实验内容、步骤 六.实验数据记录与处理 七.实验结果分析以及实验心得 八.原始数据记录栏(最后一页)

把实验的目的、方法、过程、结果等记录下来,经过整理,写成的书面汇报,就叫实验报告。 实验报告的种类因科学实验的对象而异。如化学实验的报告叫化学实验报告,物理实验的报告就叫物理实验报告。随着科学事业的日益发展,实验的种类、项目等日见繁多,但其格式大同小异,比较固定。实验报告必须在科学实验的基础上进行。它主要的用途在于帮助实验者不断地积累研究资料,总结研究成果。 实验报告的书写是一项重要的基本技能训练。它不仅是对每次实验的总结,更重要的是它可以初步地培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达

弗兰克-赫兹实验实验报告

弗兰 克-赫兹实验 一实验目的 通过测定汞原子的第一激发电位,证明原子能级存在。 二实验原理 1激发电势 玻尔的原子能级理论 (1)原子只能长时间的停留在一些稳定的状态,(简称定态)。原子在这些状态时,不发射或吸收能量;各定态有一定的能量,其数值是彼此分隔的。原子的能量不论通过什么方式发生改变,它只能从一个定态跃迁到另一个定态。 (2)原子从一个定态跃迁到了另一个定态而发射或吸收一定的能量,辐射频率是一定的,满足 n m E E hv -=(1) 原子实现能级跃迁的途径之一,就是通过具有一定能量的电子与原子碰撞的方式来实现的。 设初速度为零的电子在电势差为U 的加速电场作用下,获得的能量为eU ,当具有这种能量的电子与稀薄气体中的原子发生碰撞时,就会发生能量交换,如以E 1带表汞原子的基态能量,E 2代表汞原子第一激发态的能量,那么当汞原子从电子传递来的能量恰好为 120E E eU -=(2) 时,汞原子就会从基态跃迁到第一激发态。相应的电势差称为汞的第一激发电势(中肯电势)。 夫兰克-核子实验原理如图1示。 在充汞的夫兰克赫兹管中, GK 供电子加速。在板极A 和栅极G 示。当电子通过KG 空间进入GA 空间时,如果有较大的能量(≥eU AG ),就能冲过反向拒斥电场而到达板极形成电流,为微电流计PA 检测出。如果电子在KG 空间与汞原子碰

撞,把自己的一部分能量给了汞原子而使后者激发的话,电子本身剩余的能量很少,以致功过栅极后不足以克服拒斥电场而被折回到栅极。这时,通过微电流计的电流将显着的减小。 实验时,观察电流计的电流随U GK 逐渐增加时的现象。如果原子能级确实存在的话,而且基态与第一激发态有确定的能量差,就能观察到如图3示的I A -U GK 曲线。曲线反映了汞原子在KG 空间与电子进行能量交换的情况。当KG 空间电压逐渐增加时,电子在KG 空间被加速而取得越来越大的能量。但起始阶段,由于电压较低,电子的能量较少,即使在运动过程中它与原子碰撞也只有较少的能量交换(弹性碰撞)。穿过栅极的电子形成的板流IA 将随栅极电压的增加而增大(图中OA 段)。当KG 间的电压达到汞原子的第一激发电势U0时,电子在栅极附近与汞原子相碰撞,将自己从加速电场中获得的全部能量都交给后者,并且使后者从基态激发到第一激发态。而电子本身由于能量全部交给了汞原子,即使穿过了栅极也不能克服拒斥电场而被折回栅极。所以板极电流IA 将显着减小(图AB 段)。随着栅极电压的正家,电子的能量也随着增加,在与汞原子碰撞后还留下足够的能量,可以克服反向拒斥电场而达到板极A ,这时电流有开始上升(BC 段)。直到KG 间电压是二倍的汞原子的第一激发电势时,电子在KG 空间又会因为二次碰撞而失去能量,因而又造成了第二次板极电流的下降(CD 段),同理 0nU U GK =(n=1,2,3,……)(3) 凡符合(3)式的地方板极电流都会下跌,形成规则起伏变化的IA-UGK 曲线。而各次板极电流下降相对应的阴、栅极电压差m m U U -+1应该是汞原子的第一激发电势。 三实验仪器 FH-1A 夫兰克-赫兹实验仪(加热炉、微电流测量放大器)、温度计。 四实验内容及步骤 1、正确连接线路,A 、G 、H 、K 连线一一对应,不可混接或短路。 2、将微电流放大器,工作选择置于DC ,工作状态置于R ,栅极电压调到最小,预热5分钟。 3、接通加热炉电源,温度升至180℃时调零(10-5档位)和满度(FULL )。 4、缓慢增加栅极电压,粗略全面观察一次IA 的起伏变化,当μA 表满度时相应的改变倍率。

大学物理复习题答案(振动与波动)

大学物理1复习题答案 一、单选题(在本题的每一小题备选答案中,只有一个答案是正确的,请把你认为正确答案的题号,填入题干的括号内) 1.一个弹簧振子和一个单摆(只考虑小幅度摆动),在地面上的固有振动周期分别为T 1和 T 2。将它们拿到月球上去,相应的周期分别为'T 1和'T 2。则有 ( B ) A .'T T >11且 'T T >22 B .'T T =11且 'T T >22 C .'T T <11且 'T T <22 D .'T T =11且 'T T =22 2.一物体作简谐振动,振动方程为cos 4x A t ?? =+ ?? ? πω,在4 T t = (T 为周期)时刻,物体的加速度为 ( B ) A. 2ω 2ω C. 2ω 2ω 3.一质点作简谐振动,振幅为A ,在起始时刻质点的位移为/2A -,且向x 轴的正方向 运动,代表此简谐振动的旋转矢量图为 ( D ) A A A A A A C) A x x A A x A B C D 4. 两个质点各自作简谐振动,它们的振幅相同、周期相同.第一个质点的振动方程为 )cos(1αω+=t A x .当第一个质点从相对于其平衡位置的正位移处回到平衡位置时,第二 个质点正在最大正位移处.则第二个质点的振动方程为 ( B ) A. )π21cos( 2++=αωt A x B. )π21 cos(2-+=αωt A x . C. )π2 3 cos( 2-+=αωt A x D. )cos(2π++=αωt A x .

5.波源作简谐运动,其运动方程为t y π240cos 10 0.43 -?=,式中y 的单位为m ,t 的单 位为s ,它所形成的波形以s m /30的速度沿一直线传播,则该波的波长为 ( A ) A .m 25.0 B .m 60.0 C .m 50.0 D .m 32.0 6.已知某简谐振动的振动曲线如图所示,位移的单位为厘米,时间单位为秒。则此简谐振动的振动方程为: ( B ) A .cos x t ππ??=+ ???2 2233 B .cos x t ππ??=+ ??? 42233 C .cos x t ππ??=- ???22233 D .cos x t ππ??=- ??? 42233 二. 填空题(每空2分) 1. 简谐运动方程为)4 20cos(1.0π π+ =t y (t 以s 计,y 以m 计) ,则其振幅为 0.1 m,周期为 0.1 s ;当t=2s 时位移的大小为205.0m. 2.一简谐振动的旋转矢量图如图所示,振幅矢量长2cm ,则该简谐振动 的初相为4 0π ?=,振动方程为_)4 cos(2π π+ =t y 。 3. 平面简谐波的波动方程为()x t y ππ24cos 08.0-=,式中y 和x 的单位为m ,t 的单位为s ,则该波的振幅A= 0.08 ,波长=λ 1 ,离波源0.80m 及0.30m 两处的相位差=?? -Л 。 4. 一简谐振动曲线如图所示,则由图可确定在t = 2s 时刻质点的位移为___0 ___,速度为:πω3=A . t

大学物理上实验报告(共2篇)

篇一:大学物理实验报告 大学物理演示实验报告 院系名称:勘察与测绘学院 专业班级: 姓名: 学号: 辉光盘 【实验目的】: 观察平板晶体中的高压辉光放电现象。 【实验仪器】:大型闪电盘演示仪 【实验原理闪电盘是在两层玻璃盘中密封了 涂有荧光材料的玻璃珠,玻璃珠充有稀薄的 惰性气体(如氩气等)。控制器中有一块振荡 电路板,通过电源变换器,将12v低压直流 电转变为高压高频电压加在电极上。 通电后,振荡电路产生高频电压电场, 由于稀薄气体受到高频电场的电离作用二产 生紫外辐射,玻璃珠上的荧光材料受到紫外 辐射激发出可见光,其颜色由玻璃珠上涂敷 的荧光材料决定。由于电极上电压很高,故 所发生的光是一些辐射状的辉光,绚丽多彩,光芒四射,在黑暗中非常好看。 【实验步骤】: 1. 将闪电盘后控制器上的电位器调节到最小; 2. 插上220v电源,打开开关; 3. 调高电位器,观察闪电盘上图像变化,当电压超过一定域值后,盘上出现闪光; 4. 用手触摸玻璃表面,观察闪光随手指移动变化; 5. 缓慢调低电位器到闪光恰好消失,对闪电盘拍手或说话,观察辉光岁声音的变化。 【注意事项】: 1. 闪电盘为玻璃质地,注意轻拿轻放; 2. 移动闪电盘时请勿在控制器上用力,避免控制器与盘面连接断裂; 3. 闪电盘不可悬空吊挂。 辉光球 【实验目的】 观察辉光放电现象,了解电场、电离、击穿及发光等概念。 【实验步骤】 1.将辉光球底座上的电位器调节到最小; 2.插上220v电源,并打开开关; 3. 调节电位器,观察辉光球的玻璃球壳内,电压超过一定域值后中心处电极之间随机产生数道辉光; 4.用手触摸玻璃球壳,观察到辉光随手指移动变化; 5.缓慢调低电位器到辉光恰好消失,对辉光球拍手或说话,观察辉光随声音的变化。

《大学物理(一)》实验报告

中国石油大学(华东)现代远程教育 实验报告 课程名称:大学物理(一) 实验名称:速度、加速度的测定和牛顿运动定律的验证 实验形式:在线模拟+现场实践 提交形式:在线提交实验报告 学生姓名:学号: 年级专业层次: 学习中心: 提交时间:2020 年04月05 日

一、实验目的 1.了解气垫导轨的构造和性能,熟悉气垫导轨的调节和使用方法。 2.了解光电计时系统的基本工作原理,学会用光电计时系统测量短暂时间的方法。 3.掌握在气垫导轨上测定速度、加速度的原理和方法。 4.从实验上验证F=ma的关系式,加深对牛顿第二定律的理解。 5.掌握验证物理规律的基本实验方法。 二、实验原理 1.速度的测量 一个作直线运动的物体,如果在t~t+Δt时间内通过的位移为Δx(x~x+Δx),则该物体在Δt时间内的平均速度为,Δt越小,平均速度就越接近于t时刻的实际速度。当Δt→0时,平均速度的极限值就是t时刻(或x位置)的瞬时速度 (1) 实际测量中,计时装置不可能记下Δt→0的时间来,因而直接用式(1)测量某点的速度就难以实现。但在一定误差范围内,只要取很小的位移Δx,测量对应时间间隔Δt,就可以用平均速度近似代替t时刻到达x点的瞬时速度。本实验中取Δx为定值(约10mm),用光电计时系统测出通过Δx所需的极短时间Δt,较好地解决了瞬时速度的测量问题。 2.加速度的测量 在气垫导轨上相距一定距离S的两个位置处各放置一个光电门,分别测出滑块经过这两个位置时的速度v1和v2。对于匀加速直线运动问题,通过加速度、速度、位移及运动时间之间的关系,就可以实现加速度a的测量。 (1)由测量加速度 在气垫导轨上滑块运动经过相隔一定距离的两个光电门时的速度分别为v1和v2,经过两个光电门之间的时间为t21,则加速度a为

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大学物理演示实验报告 大学物理演示实验报告一: 实验目的:通过演示来了解弧光放电的原理 实验原理:给存在一定距离的两电极之间加上高压,若两电极间的电场达到空气的击穿电场时,两电极间的空气将被击穿,并产生大规模的放电,形成气体的弧光放电。 雅格布天梯的两极构成一梯形,下端间距小,因而场强大(因)。其下端的空气最先被击穿而放电。由于电弧加热(空气的温度升高,空气就越易被电离, 击穿场强就下降),使其上部的空气也被击穿,形成不断放电。结果弧光区逐渐上移,犹如爬梯子一般的壮观。当升至一定的高度时,由于两电极间距过大,使极间场强太小不足以击穿空气,弧光因而熄灭。 简单操作:打开电源,观察弧光产生。并观察现象。(注意弧光的产生、移动、消失)。 实验现象: 两根电极之间的高电压使极间最狭窄处的电场极度强。巨大的电场力使空气电离而形成气体离子导电,同时产生光和热。热空气带着电弧一起上升,就象圣经中的雅各布(yacob以色列人的祖先)梦中见到的天梯。 注意事项:演示器工作一段时间后,进入保护状态,自动断电,稍等一段时间,仪器恢复后可继续演示,

实验拓展:举例说明电弧放电的应用 大学物理演示实验报告二: 学物理演示实验报告--避雷针 一、演示目的 气体放电存在多种形式,如电晕放电、电弧放电和火花放电等,通过此演示实验观察火花放电的发生过程及条件。 二、原理 首先让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。尖端电极放电,而球型电极未放电。这是由于电荷在导体上的分布与导体的曲率半径有关。导体上曲率半径越小的地方电荷积聚越多(尖端电极处),两极之间的电场越强,空气层被击穿。反之越少(球型电极处),两极之间的电场越弱,空气层未被击穿。当尖端电极与平板电极之间的距离大于球型电极与平板电极之间的距离时,其间的电场较弱,不能击穿空气层。而此时球型电极与平板电极之间的距离最近,放电只能在此处发生。 三、装置 一个尖端电极和一个球型电极及平板电极。 四、现象演示 让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。尖端电极放电,而球型电极未放电。接着让尖端电极与平板电极之间的距离大于球型电极与平板电极之间的距离,放电在球型电极与平板电极之间发生

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