【思考题】

1．现有一只量程为10V的1.0级电压表，最小分度为0.1V，指针指在正中，其误差为多少？

2．ZX21型电阻箱的额定功率为0.25w，若示值为100.0Ω或200.0Ω，最大额定电流各为多少？

【研究内容与方法】 1.分压电路特性研究 (1) 分压特性分析 分压电路如图13-1所示:

RzVAR0EKCB

图13-1 分压电路图

由图13-1可知，负载电阻RZ两端的电压UAC随RAC的变化而变化，应与R0与相关。根据欧姆定律分析可知：

U=

ERZ?RAC?RBCRZ?RAC?RZ?RACRZ?RACRZ?RAC?EK?RAC?ER0??? （1）

RACR?RXZBCRZ??RBCR0式中 R0?RAC?RBC ， K?RRZ ， X?AC R0R0由式（1）知，K值的变化直接影响电路的分压特性。当K变化时，分压特性亦将变化。 (2) 测量研究方法

①用100欧姆滑线可变电阻器，用电阻箱为负载Rz，取K（即

RZ）=1，确定Rz=？根 R0据所用的伏特表的量限和Rz的最大容许电流，确定实验时的最大电流Imax及电源电压E值。注意，Imax值应小于Rz最大容许电流。

② 取K=0.1，K=10重复以上设计。

③ 联接电路。按回路接线法连接电路(注意电源电压及Rz取值，RAC取最小值)，复查电路无误后，闭合电源开关K（如发现异常现象要立即切断电源！），移动C点观察电压值的变化是否正常。

移动变阻器滑动头C，在电压从最小到最大过程中，测量10次左右电压值及相应C在标尺上的位置l,并记下变阻器绕线部分的长度l0

2. 制流电路特性的研究 (1) 制流特性分析

RZACR0BAEK

图13-2 制流电路图

由图13-2可知，负载Rz中的电流变化范围与R0相关。根据欧姆定律可知：

I?ERZ?RACERR0IKR??max , 其中 K=Z， X=AC （2） RZRACK?XR0R0?R0R0由式（2）可知，当Rz、R0确定后，即K确定后，I随RAC的变化规律即反映了制流电路的特性。当K变化时，制流特性亦将变化。

(2) 测量研究方法

① 设计：用100欧姆滑线可变电阻器，用电阻箱为负载Rz，取K（即Rz=？

根据所用的毫安计的量限和Rz的最大容许电流，确定实验时的最大电流Imax及电源电压E值。注意，Imax值应小于Rz最大容许电流。

② 联接电路。按回路接线法连接电路(注意电源电压及Rz取值，RAC取最大值)，复查电路无误后，闭合电源开关K（如发现电流过大等异常现象要立即切断电源！），移动C点观察电流值的变化是否符合设计要求.

移动变阻器滑动头C，在电流从最小到最大过程中，测量10次左右电流值及相应C在标尺上的位置L,并记下变阻器绕线部分的长度L0。

③ 取K=10，K=0.1重复以上设计。 【数据处理】

1.根据测量数据分别作出制流和分压电路特性曲线（分别将不同值做到同一图纸上）。 （1）以

RZ）=1，确定R0RL（即AC）为横坐标，电流I为纵坐标作图。 L0R0（2）以

RL（即AC）为横坐标，电压U为纵坐标作图。 L0R02. 根据图线总结两种控制电路取不同K值时的特点。

3. 根据测量结果大体确定适合制流电路与分压电路控制特性的K值。

实验21 用双棱镜干涉测钠光波长

法国科学家菲涅耳（Augustin J.Fresnel）在1826年进行的双棱镜实验，证明了光的干涉现象的存在，它不借助光的衍射而形成分波面干涉，用毫米级的测量得到纳米级的精度，其物理思想、实验方法与测量技巧至今仍然值得我们学习。本实验通过用菲涅耳双棱镜对钠光波长的测量，要求掌握光的干涉的有关原理和光学测量的一些基本技巧，特别要学习在光学实验中如何计算测量结果的不确定度。 [实验目的]

1．观察双棱镜产生的双光束干涉现象，进一步理解产生干涉的条件； 2．学会用双棱镜测定光波波长．

[实验原理]

如果两列频率相同的光波沿着几乎相同的方向传播，并且这两列光波的位相差不随时间而变化，那么在两列光波相交的区域内，光强的分布不是均匀的，而是在某些地方表现为加强，在另一些地方表现为减弱(甚至可能为零)，这种现象称为光的干涉。

图12-1 双棱镜的干涉条纹图

菲涅耳利用图12-1所示装置，获得了双光束的干涉现象．图中双棱镜B是一个分割波前的分束器，它的外形结构如图12-2所示．将一块平玻璃板的上表面加工成两楔形板，端面与棱脊垂直，楔角较小(一般小于1°). 当狭缝S发出的光波投射到双棱镜B上时，借助棱镜界面的两次折射，其波前便分割成两部分，形成沿不同方向传播的两束相干柱波．通过双棱镜观察这两束光，就好像它们是由虚光源S1和S2发出的一样，故在两束光相互交叠区域

内产生干涉．如果狭缝的宽度较小且双棱镜的棱脊和光源狭缝平行，便可在光屏Q上观察到平行于狭缝的等间距干涉条纹．

设d代表两虚光源S1和S2间的距离，D为虚光源所在的平面(近似地在光源狭缝S的平面内)至观察屏Q的距离，且d<

??d?X D上式表明，只要测出d，、D和ΔX，就可算出光波波长。

由于干涉条纹宽度ΔX很小，必须使用测微目镜进行测量．两虚光源间的距离d，可用一已知焦距为f的会聚透镜

L，置于双棱镜与测微目镜之间,如图12-3所示，由透镜两次成像法求得．只要使测微目镜到狭缝的距离大于4f，前后移动透镜，就可以在透镜的两个不同位置上从测微目镜中看到两虚光源S1和S2经透镜所成的实像，其中之一为放大的实像，另一个为缩小的实像．如果分别测得两放大像的间距d1，和两缩小像的间距d2，则根据下式

d?d1d2 (2)

即可求得两虚光源之间的距离d．

图12-3 双棱镜干涉实验装置

[实验装置]

本实验装置由双棱镜、测微目镜、光具座、线光源和透镜等组成。

测微目镜是用来测量微小实像线度的仪器，其结构如图12-4(a)所示。在目镜焦平面附近，有一块量程为8mm的刻线玻璃标尺，其分度值为1mm(如图12-4(b)中的8条短线所示)。在该尺后0.1mm处，平行地放置了一块分划板，分划板由薄玻璃片制成，其上刻有十字准线和一对双线。人眼贴近目镜筒观察时，可同时看到这块分划板和玻璃标尺的刻线，如图12-4(b)所示。分划板的框架与读数鼓轮相连，当读数鼓轮旋转时，分划板会左右移动：鼓轮每转一圈(100小格)，分划板移动1mm(即每小格0.01mm) 。测量微小实像时，先调节目镜