金属线膨胀系数的测量的一些思考题
温度和金属线的伸长量，这两个量对实验的精密度影响最大。
同样材质但粗细不同的金属杆在同样变化的温度范围内，线性系数相同。
金属线膨胀系数测量试分析哪一个量是影响本实验结果精度的主要因素
主素是温度，这是因为温度传自身误差所占重比较大。
对于一般温度传感器来说，测量的温度越接近室温，相对误差越大，测量不确定度越大。
比如经过校准的温度传感器不确定度为0.5℃，那么对于室温到50℃的热膨胀系数测试来说，温度传感器误差所占的比重是1%，但对于室温到100℃的线膨胀系数测试来说，温度传感器所占的比重就是0.5%。
金属线膨胀系数 思考题
使测量结果偏大
金属线膨胀系数除了使用千分表测量L外还有什么方法
物理实验全解 实验 霍尔效应及其应用 【预习思考题】 1．列计算霍尔系数 、载流浓度n、电导率σ及迁移率μ计算公式并注明单位 霍尔系数 载流浓度 电导率 迁移率 2．已知霍尔品工作电流 及磁应强度B向何判断品导电类型 根据右手螺旋定则工作电流 旋磁应强度B确定向向若测霍尔电压 则品P型反则N型 3．本实验要用3换向关 测量消除些霍尔效应副效应影响需要测量改变工作电流 及磁应强度B向需要2换向关；除测量霍尔电压 要测量A、C间电位差 两同测量位置需要1换向关总共需要3换向关 【析讨论题】 1．若磁应强度B霍尔器件平面完全交按式（5.2-5） 测霍尔系数 比实际值要准确测定 值应进行 若磁应强度B霍尔器件平面完全交则测霍尔系数 比实际值偏要想准确测定需要保证磁应强度B霍尔器件平面完全交或者设测量磁应强度B霍尔器件平面夹角 2．若已知霍尔器件性能参数采用霍尔效应测量未知磁场测量误差哪些源 误差源：测量工作电流 电流表测量误差测量霍尔器件厚度d度测量仪器测量误差测量霍尔电压 电压表测量误差磁场向与霍尔器件平面夹角影响等 实验二 声速测量 【预习思考题】 1. 何调节判断测量系统否处于共振状态要系统处于共振条件进行声速测定 答：缓慢调节声速测试仪信号源面板信号频率旋钮使交流毫伏表指针指示达（或晶体管电压表示值达）系统处于共振状态显示共振发信号指示灯亮信号源面板频率显示窗口显示共振频率进行声速测定需要测定驻波波节位置发射换能器S1处于共振状态发射超声波能量若佳状态移S1至每波节处媒质压缩形变则产声压接收换能器S2接收声压转变电信号晶体管电压表显示值由数显表读每电压值位置即应波节位置系统处于共振条件进行声速测定容易准确测定波节位置提高测量准确度 2. 压电陶瓷超声换能器实现机械信号电信号间相互转换 答：压电陶瓷超声换能器重要组部压电陶瓷环压电陶瓷环由晶结构压电材料制种材料受机械应力发机械形变发极化同极化向产电场种特性称压电效应反压电材料加交变电场材料发机械形变称逆压电效应声速测量仪换能器S1作声波发射器利用压电材料逆压电效应压电陶瓷环片交变电压作用发纵向机械振空气激发超声波电信号转变声信号换能器S2作声波接收器利用压电材料压电效应空气振使压电陶瓷环片发机械形变产电场声信号转变电信号 【析讨论题】 1. 接收器位于波节处晶体管电压表显示电压值值 答：两超声换能器间合波近似看驻波其驻波程 A（x）合各点振幅声波媒质传播媒质压强随着间位置发变化所用声压P描述驻波声波疏密波声波传播媒质压缩或膨胀及外界交换热量近似看作绝热程气体做绝热膨胀则压强减；做绝热压缩则压强增媒质体元位移处波腹处看作既未压缩未膨胀则声压零媒质体元位移零处波节处压缩形变则声压由知声波媒质传播形驻波声压位移相位差 令P（x）驻波声压振幅驻波声压表达式 波节处声压转换电信号电压所接收器位于波节处晶体管电压表显示电压值值 2. 用逐差处理数据优点 答：逐差物理实验处理数据种用等间隔变化测物理量数据进行逐项或隔项相减获实验结数据处理逐差进行数据处理优点验证函数表达形式充利用所测数据具数据取平均效起减随机误差作用本实验用隔项逐差处理数据减测量随机误差 实验三 衍射光栅 【预习思考题】 1. 何调整光计待测状态? 答：（1）调节望远镜适合接收平行光且其光轴垂直于仪器轴； （2）平行光管能发平行光且其光轴垂直于仪器轴； （3）载物台台面垂直于仪器轴 2. 调节光栅平面与入射光垂直调节载物台调平螺钉b、c各级谱线左右两侧等高能调节载物台调平螺钉a 答：调节光栅平面与入射光垂直光栅放载物台调平螺钉b、c垂直平线望远镜平行光管已调调节载物台调平螺钉a能改变光栅面与入射光夹角能调节螺钉b或c使光栅面反射+字像与划板 形叉丝十字重合光栅平面与入射光垂直 各级谱线左右两侧等高说明光栅刻线与载物台平面垂直调节b、c破坏入射光垂直光栅面调节a即使各级谱线左右两侧等高 【析讨论题】 1. 利用本实验装置何测定光栅数 答：与实验步骤调光谱线已知绿光波 m测量级（ ）绿光衍射角 根据光栅程 计算光栅数d 2. 三棱镜辨本领 ,b三棱镜底边边般三棱镜 约1000cm-1问边三棱镜才能本实验用光栅具相同辨率 解：已知：实验测 =27000 cm-1 求b 由 b= (cm) 答：略 实验四 用电表设计与制作 【析讨论题】 1． 校准电表发现改装表读数相于标准表读数都偏高或偏低即 总向向偏试问原造欲使 负（合理偏向）应采取措施 流电阻或压电阻阻值符合实际情况导致读数都偏高或偏低欲使 负（合理偏向）应选择合适流电阻或压电阻 2． 证明欧姆表值电阻与欧姆表内阻相等 满偏（Rx=0） 半偏 值电阻 综合内阻 实验五 迈克耳孙干涉仪调整与使用 【预习思考题】 1． 迈克尔孙干涉仪利用产两束相干光 答：迈克尔孙干涉仪利用振幅产两束相干光 2． 迈克尔孙干涉仪等倾等厚干涉别条件产条纹形状何随M1、M2’间距d何变化 答：（1）等倾干涉条纹产通需要面光源且M1、M2’应严格平行；等厚干涉条纹形则需要M1、M2’再平行微夹角且二者间所加空气膜较薄 （2）等倾干涉圆条纹等厚干涉直条纹 （3）d越条纹越细越密；d 越条纹越粗越疏 3． 条件白光产等厚干涉条纹白光等厚干涉条纹调视场央M1、M2’两镜位置关系 答：白光由于复色光相干度较所M1、M2’距离非接近才彩色干涉条纹且现两镜交线附近 白光等厚干涉条纹调视场央说明M1、M2’已相交 【析讨论题】 1． 用迈克尔孙干涉仪观察等倾干涉条纹与牛顿环干涉条纹何同 答：二者虽都圆条纹牛顿环属于等厚干涉结并且等倾干涉条纹级高牛顿环则边缘干涉级高所增（或减）空气层厚度等倾干涉条纹向外涌（或向缩进）牛顿环则向缩进（或向外涌） 2． 想想何迈克尔孙干涉仪利用白光等厚干涉条纹测定透明物体折射率 答：首先仪器调整M1、M2’相交即视场央能看白光零级干涉条纹根据刚才镜移向选择透明物体放哪条光路（主要避免空程差）继续向原向移M1镜直再看白光零级条纹现刚才所位置记M1移距离所应圆环变化数N根据 即求n 实验六 用牛顿环测定透镜曲率半径 【预习思考题】 1．白光复色光同波光经牛顿环装置各自发干涉同级干涉条纹半径同重叠区域某些波光干涉相消某些波光干涉相所牛顿环变彩色 2．说明平板玻璃或平凸透镜表面该处均匀使等厚干涉条纹发形变 3．显微镜筒固定托架随托架起移托架相于工作台移距离即显微镜移距离螺旋测微计装置读读数显微镜测距离测定物体实际度 4．（1）调节目镜观察清晰叉丝；（2）使用调焦手轮要使目镜靠近测物处自向移免挤压测物损坏目镜（3）防止空程差测量应单向旋转测微鼓轮 5．牛顿环装置接触处形变及尘埃等素影响使牛顿环易确定测量其半径必增测量误差所实验通测量其直径减误差提高精度 6．附加光程差d0,空气膜表面光程差 =2dk+d0+ ,产k级暗环, =(2k+1) \\\/2k=0,1,2…,暗环半径rk= ；则Dm2=(m —d0)RDn2= (n —d0)RR= 【析讨论题】 1． 待测表面放水平放置标准平板玻璃用平行光垂直照射若产牛顿环现象则待测表面球面；轻压待测表面环向移则凸面；若环向外移则凹面 2．牛顿环测透镜曲率半径特点：实验条件简单操作简便直观且精度高 3．参考答案 若实验第35暗环半径a ,其应实际级数k, a2=kR k= =2d35+ +d0=(2k+1) (k=0,1,2…) d= 实验七 传器专题实验 电涡流传器 【预习思考题】 1．电涡流传器与其传器比较优缺点 种传器具非接触测量特点且具测量范围、灵敏度高、抗干扰能力强、受油污等介质影响、结构简单及安装便等优点缺点电涡流位移传器能定范围内呈线性关系 2．本试验采用变换电路电路 本实验电涡流传器测量电路采用定频调幅式测量电路 【析讨论题】 1．若传器仅用测量振频率工作点问题否仍十重要 我所说工作点指振幅测量佳工作点即传器线性区域间位置若测量振幅工作点选择使波形失真造测量误差或错误仅测量频率波形失真改变其频率值所仅测量频率工作点问题十重要 2．何能提高电涡流传器线性范围 般情况测体导电率越高灵敏度越高相同量程其线性范围越宽线性范围与传器线圈形状尺寸关线圈外径传器敏范围线性范围相应增灵敏度低；线圈外径线性范围灵敏度增根据同要求选取同线圈内径、外径及厚度参数 霍尔传器 【预习思考题】 1．写调整霍尔式传器简明步骤 （1）按图6.2-6接线； （2）差放器调零； （3）接入霍尔式传器安装测微使与振台吸合； （4）移测微±4mm每隔0.5mm读取相应输电压值 2．结合梯度磁场布解释霍尔片初始位置应处于环形磁场间 环形磁场间位置磁应强度B零由霍尔式传器工作原理知霍尔元件通稳定电流霍尔电压UH值仅取决于霍尔元件梯度磁场位移x并零点附近定范围内存近似线性关系 【析讨论题】 1．测量振幅称重作用何同 测量振幅直接测量位移与电压关系要求先根据测量数据作U~x关系曲线标线性区求线性度灵敏度称重测量电压与位移关系再换算电压与重量关系振台作称重平台逐步放砝码依记表读数并做U~W曲线平台另放置未知重量物品根据表读数U~W曲线求其重量 2．描述并解释实验内容2示波器观察波形 交流激励作用其输～输入特性与直流激励特性较同灵敏度线性区域都发变化示波器波形振幅太弦波若振幅太超其线性范围则波形发畸变 试验八 铁磁材料磁滞线测绘 【预习思考题】 1. 测绘磁滞线磁化曲线前何先要退磁何退磁 答：由于铁磁材料磁化程逆性即具剩磁特点测定磁化曲线磁滞线首先必须铁磁材料预先进行退磁保证外加磁场H=0B=0退磁理论析要消除剩余磁应强度Br需要通反向电流使外加磁场等于铁磁材料矫顽力即实际矫顽力通并知道则确定退磁电流采用退磁首先给要退磁材料加于（至少等于）原磁化场交变磁场（本实验顺针向转U选择旋钮令U0依增至3V）铁磁材料磁化程簇逐渐扩磁滞线逐渐减外加磁场（本实验逆针向转旋钮U值依降0）则现簇逐渐减终趋向原点磁滞线外加磁场H减零铁磁材料磁应强度B亦同降零即达完全退磁 2. 何判断铁磁材料属于软、硬磁性材料 答：软磁材料特点：磁导率矫顽力磁滞损耗磁滞线呈条状；硬磁材料特点：剩磁矫顽力磁滞特性显著磁滞线包围面积肥 【析讨论题】 1. 本实验通获HB两磁量简述其基本原理 答：本实验采用非电量电测技术参量转换测量易测量磁量转换易于测量电量进行测定按测试仪所给电路图连接线路电压UHUB别加示波器x输入y输入便观察品磁滞线同利用示波器测绘基本磁化曲线磁滞线某些点UHUB值根据安培环路定律品磁化场强 (L品平均磁路) 根据拉弟电磁应定律品磁应强度瞬值 由两公式测定UHUB值转换HB值并作H~B曲线 【实验仪器】 2. 铁磁材料磁化程逆程逆程用磁滞线解释 答：铁磁材料磁化程逆程铁磁材料外加磁场磁化外加磁场强度H与铁磁材料磁应强度B非线性关系磁场H零始增加磁应强度B随曲线升H增加HmB几乎再增加达饱值BmO达饱状态段B-H曲线称起始磁化曲线外加磁场强度HHm减铁磁材料磁应强度B随减沿原曲线返沿另曲线降H降零B零仍保留定剩磁Br使磁场反向增加-Hc磁应强度B降零继续增加反向磁场-Hm逐渐减反向磁场直至零再加向磁场直至Hm则条闭合曲线称磁滞线铁磁材料起始磁化曲线磁滞线看外加磁场强度HHm减零退磁曲线与磁场H零始增加Hm起始磁化曲线重合说明退磁程能重复起始磁化程每状态所铁磁材料磁化程逆程 实验九 用态测定金属棒杨氏模量 【预习思考题】 1．试固频率共振频率何同何关系? 固频率由系统本身性质决定共振频率两同概念间关系： 式Q试机械品质数般悬挂测杨氏模量Q值值约50所共振频率固频率相比偏低0.005%故实验都用f共代替f固 2．何尽快找试基频共振频率? 测试前根据试材质、尺寸、质量通（5.7-3）式估算共振频率数值述频率附近寻找 【析讨论题】 1．测量何要悬线吊扎试节点附近 理论推导要求试做自由振应线吊扎试节点做能激发试振实际吊扎位置都要偏离节点偏离节点越引入误差越故要悬线吊扎试节点附近 2．何判断铜棒发共振? 根据几条进行判断： （1）换能器或悬丝发共振通述部件施加负荷(例用力夹紧)使共振信号变或消失 （2）发共振迅速切断信号源观察示波器李萨图形变化情况若波形由椭圆变条竖直亮线逐渐衰减亮点即试共振频率 （3）试发共振需要孕育程切断信号源信号亦逐渐衰减共振峰宽度较窄信号亦较强试共振用尖嘴镊纵向轻碰试按图5.7-1规律发现波腹、波节 （4）共振频率附近进行频率扫描共振频率两侧信号相位突变导致李萨图形Y轴左右明显摆
做金属线膨胀系数的测量实验时如果加热时间过长，使支架受热膨胀，对实验结果产生怎样的影响
首先支架受热膨胀会影响金属长度的测量，导致金属丝长度发生变化从而影响测量结果。
导致洞里结果变小，避免方法如下：1 尽量减少加热时间2 在加热过程中对金属丝长度进行多次测量，根据结果对结果进行修正3 在支架旁边放置隔热物质4 条件允许的话可以多次测量以减小误差
急:金属线膨胀系数实验，分析和判断哪个量对试验的精密度的影响最大
简单的讲，SEM是用来观察材料表面形貌的，XRD是用来检测材料晶体结构的，使用完全不同的仪器。
具体说明如下：SEM 是scanning electron microscope的缩写，指扫描电子显微镜是一种常用的材料分析手段。
扫描电子显微镜于20世纪60年代问世，用来观察标本的表面结构。
其工作原理是用一束极细的电子束扫描样品，在样品表面激发出次级电子，次级电子的多少与电子束入射角有关，也就是说与样品的表面结构有关，次级电子由探测体收集，并在那里被闪烁器转变为光信号，再经光电倍增管和放大器转变为电信号来控制荧光屏上电子束的强度，显示出与电子束同步的扫描图像。
图像为立体形象，反映了标本的表面结构。
为了使标本表面发射出次级电子，标本在固定、脱水后，要喷涂上一层重金属微粒，重金属在电子束的轰击下发出次级电子信号。
目前扫描电镜的分辨力为6~10nm，人眼能够区别荧光屏上两个相距0.2mm的光点，则扫描电镜的最大有效放大倍率为0.2mm\\\/10nm=20000X。
它是依据电子与物质的相互作用。
当一束高能的人射电子轰击物质表面时，被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征x射线和连续谱X射线、背散射电子、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。
同时，也可产生电子-空穴对、晶格振动（声子）、电子振荡（等离子体）。
原则上讲，利用电子和物质的相互作用，可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息，如形貌、组成、晶体结构、电子结构和内部电场或磁场等等。
扫描电子显微镜正是根据上述不同信息产生的机理，采用不同的信息检测器，使选择检测得以实现。
如对二次电子、背散射电子的采集，可得到有关物质微观形貌的信息；对x射线的采集，可得到物质化学成分的信息。
正因如此，根据不同需求，可制造出功能配置不同的扫描电子显微镜。
XRD 即X-ray diffraction ，X射线衍射，通关对材料进行X射线衍射，分析其衍射图谱，获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息的研究手段。
X射线是一种波长很短(约为20～0.06┱)的电磁波，能穿透一定厚度的物质，并能使荧光物质发光、照相乳胶感光、气体电离。
在用电子束轰击金属“靶”产生的X射线中,包含与靶中各种元素对应的具有特定波长的X射线，称为特征（或标识）X射线。
考虑到X射线的波长和晶体内部原子间的距离(10-8nm)相近，1912年德国物理学家劳厄(M.von Laue)提出一个重要的科学预见：晶体可以作为X射线的空间衍射光栅,即当一束 X射线通过晶体时将发生衍射，衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上加强，在其他方向上减弱。
分析在照相底片上得到的衍射花样，便可确定晶体结构。
这一预见随即为实验所验证。
1913年英国物理学家布喇格父子(W.H.Bragg,W.L.Bragg)在劳厄发现的基础上,不仅成功地测定了NaCl、KCl等的晶体结构,并提出了作为晶体衍射基础的著名公式——布喇格定律： 2d sinθ=nλ 式中λ为X射线的波长，n为任何正整数，又称衍射级数。
其上限为以下条件来表示： nmax=2dh0k0l0\\\/λ， dh0k0l0<λ\\\/2 只有那些间距大于波长一半的面族才可能给出衍射，以此求纳米粒子的形貌。
当X射线以掠角θ(入射角的余角)入射到某一点阵平面间距为d的原子面上时,在符合上式的条件下，将在反射方向上得到因叠加而加强的衍射线。
布喇格定律简洁直观地表达了衍射所必须满足的条件。
当 X射线波长λ已知时(选用固定波长的特征X射线)，采用细粉末或细粒多晶体的线状样品,可从一堆任意取向的晶体中，从每一θ角符合布喇格条件的反射面得到反射,测出θ后，利用布喇格公式即可确定点阵平面间距、晶胞大小和类型;根据衍射线的强度,还可进一步确定晶胞内原子的排布。
这便是X射线结构分析中的粉末法或德拜-谢乐(Debye—Scherrer)法的理论基础。
而在测定单晶取向的劳厄法中，所用单晶样品保持固定不变动（即θ不变）,以辐射束的波长作为变量来保证晶体中一切晶面都满足布喇格条件,故选用连续X射线束。
如果利用结构已知的晶体，则在测定出衍射线的方向θ后,便可计算X射线的波长，从而判定产生特征X射线的元素。
这便是X射线谱术,可用于分析金属和合金的成分。
X射线衍射现象发现后，很快被用于研究金属和合金的晶体结构，出现了许多具有重大意义的结果。
如韦斯特格伦（A.Westgren）(1922年)证明α、β和δ铁都是体心立方结构，β-Fe并不是一种新相;而铁中的α—→γ转变实质上是由体心立方晶体转变为面心立方晶体，从而最终否定了β-Fe硬化理论。
随后,在用X射线测定众多金属和合金的晶体结构的同时，在相图测定以及在固态相变和范性形变研究等领域中均取得了丰硕的成果。
如对超点阵结构的发现，推动了对合金中有序无序转变的研究，对马氏体相变晶体学的测定，确定了马氏体和奥氏体的取向关系；对铝铜合金脱溶的研究等等。
目前 X射线衍射(包括散射)已经成为研究晶体物质和某些非晶态物质微观结构的有效方法。
在金属中的主要应用有以下方面： 物相分析 是 X射线衍射在金属中用得最多的方面，分定性分析和定量分析。
前者把对材料测得的点阵平面间距及衍射强度与标准物相的衍射数据相比较，确定材料中存在的物相；后者则根据衍射花样的强度，确定材料中各相的含量。
在研究性能和各相含量的关系和检查材料的成分配比及随后的处理规程是否合理等方面都得到广泛应用。
精密测定点阵参数 常用于相图的固态溶解度曲线的测定。
溶解度的变化往往引起点阵常数的变化；当达到溶解限后，溶质的继续增加引起新相的析出，不再引起点阵常数的变化。
这个转折点即为溶解限。
另外点阵常数的精密测定可得到单位晶胞原子数，从而确定固溶体类型；还可以计算出密度、膨胀系数等有用的物理常数。
取向分析 包括测定单晶取向和多晶的结构（见择优取向）。
测定硅钢片的取向就是一例。
另外，为研究金属的范性形变过程，如孪生、滑移、滑移面的转动等，也与取向的测定有关。
晶粒（嵌镶块）大小和微观应力的测定 由衍射花样的形状和强度可计算晶粒和微应力的大小。
在形变和热处理过程中这两者有明显变化，它直接影响材料的性能。
宏观应力的测定 宏观残留应力的方向和大小，直接影响机器零件的使用寿命。
利用测量点阵平面在不同方向上的间距的变化，可计算出残留应力的大小和方向。
对晶体结构不完整性的研究 包括对层错、位错、原子静态或动态地偏离平衡位置，短程有序，原子偏聚等方面的研究（见晶体缺陷）。
合金相变 包括脱溶、有序无序转变、母相新相的晶体学关系，等等。
结构分析 对新发现的合金相进行测定，确定点阵类型、点阵参数、对称性、原子位置等晶体学数据。
液态金属和非晶态金属 研究非晶态金属和液态金属结构，如测定近程序参量、配位数等。
特殊状态下的分析 在高温、低温和瞬时的动态分析。
此外，小角度散射用于研究电子浓度不均匀区的形状和大小,X射线形貌术用于研究近完整晶体中的缺陷如位错线等，也得到了重视。
X射线分析的新发展：金属X射线分析由于设备和技术的普及已逐步变成金属研究和材料测试的常规方法。
早期多用照相法，这种方法费时较长，强度测量的精确度低。
50年代初问世的计数器衍射仪法具有快速、强度测量准确，并可配备计算机控制等优点，已经得到广泛的应用。
但使用单色器的照相法在微量样品和探索未知新相的分析中仍有自己的特色。
从70年代以来，随着高强度X射线源（包括超高强度的旋转阳极X射线发生器、电子同步加速辐射,高压脉冲X射线源）和高灵敏度探测器的出现以及电子计算机分析的应用，使金属 X射线学获得新的推动力。
这些新技术的结合，不仅大大加快分析速度，提高精度，而且可以进行瞬时的动态观察以及对更为微弱或精细效应的研究。
X射线衍射仪是利用衍射原理,精确测定物质的晶体结构,织构及应力,精确的进行物相分析,定性分析,定量分析.广泛应用于冶金,石油,化工,科研,航空航天,教学,材料生产等领域. X射线是波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射。
X射线管是具有阴极和阳极的真空管，阴极用钨丝制成，通电后可发射热电子，阳极（就称靶极）用高熔点金属制成（一般用钨，用于晶体结构分析的X射线管还可用铁、铜、镍等材料）。
用几万伏至几十万伏的高压加速电子，电子束轰击靶极，X射线从靶极发出。
电子轰击靶极时会产生高温，故靶极必须用水冷却。
XRDX-射线衍射（Wide Angle X-ray Diffraction）主要是对照标准谱图分析纳米粒子的组成，分析粒径，结晶度等。
应用时应先对所制样品的成分进行确认。
在确定后，查阅相关手册标准图谱，以确定所制样品是否为所得。
金属线膨胀系数的测定怎么用逐差法处理数据
物理实验全解 \ \ \ 实验一 霍尔效应及其应用 \ 【预习思考题】 \ 1．列出计算霍尔系数 、载流子浓度n、电导率σ及迁移率μ的计算公式，并注明单位。
\ 霍尔系数 ，载流子浓度 ，电导率 ，迁移率 。
\ 2．如已知霍尔样品的工作电流 及磁感应强度B的方向，如何判断样品的导电类型
\ 以根据右手螺旋定则，从工作电流 旋到磁感应强度B确定的方向为正向，若测得的霍尔电压 为正，则样品为P型，反之则为N型。
\ 3．本实验为什么要用3个换向开关
\ 为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的影响，需要在测量时改变工作电流 及磁感应强度B的方向，因此就需要2个换向开关；除了测量霍尔电压 ，还要测量A、C间的电位差 ，这是两个不同的测量位置，又需要1个换向开关。
总之，一共需要3个换向开关。
\ 【分析讨论题】 \ 1．若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，按式（5.2-5） 测出的霍尔系数 比实际值大还是小
要准确测定 值应怎样进行
\ 若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，则测出的霍尔系数 比实际值偏小。
要想准确测定，就需要保证磁感应强度B和霍尔器件平面完全正交，或者设法测量出磁感应强度B和霍尔器件平面的夹角。
\ 2．若已知霍尔器件的性能参数，采用霍尔效应法测量一个未知磁场时，测量误差有哪些来源
\ 误差来源有：测量工作电流 的电流表的测量误差，测量霍尔器件厚度d的长度测量仪器的测量误差，测量霍尔电压 的电压表的测量误差，磁场方向与霍尔器件平面的夹角影响等。
\ 实验二 声速的测量 \ 【预习思考题】 \ 1. 如何调节和判断测量系统是否处于共振状态
为什么要在系统处于共振的条件下进行声速测定
\ 答：缓慢调节声速测试仪信号源面板上的“信号频率”旋钮，使交流毫伏表指针指示达到最大（或晶体管电压表的示值达到最大）时系统处于共振状态，显示共振发生的信号指示灯亮，信号源面板上频率显示窗口显示共振频率。
在进行声速测定时需要测定驻波波节的位置，当发射换能器S1处于共振状态时，发射的超声波能量最大。
若在这样一个最佳状态移动S1至每一个波节处，媒质压缩形变最大，则产生的声压最大，接收换能器S2接收到的声压为最大，转变成电信号，晶体管电压表会显示出最大值。
由数显表头读出每一个电压最大值时的位置，即对应的波节位置。
因此在系统处于共振的条件下进行声速测定，可以容易和准确地测定波节的位置，提高测量的准确度。
\ 2. 压电陶瓷超声换能器是怎样实现机械信号和电信号之间的相互转换的
\ 答：压电陶瓷超声换能器的重要组成部分是压电陶瓷环。
压电陶瓷环由多晶结构的压电材料制成。
这种材料在受到机械应力，发生机械形变时，会发生极化，同时在极化方向产生电场，这种特性称为压电效应。
反之，如果在压电材料上加交变电场，材料会发生机械形变，这被称为逆压电效应。
声速测量仪中换能器S1作为声波的发射器是利用了压电材料的逆压电效应，压电陶瓷环片在交变电压作用下，发生纵向机械振动，在空气中激发超声波，把电信号转变成了声信号。
换能器S2作为声波的接收器是利用了压电材料的压电效应，空气的振动使压电陶瓷环片发生机械形变，从而产生电场，把声信号转变成了电信号。
\ 【分析讨论题】 \ 1. 为什么接收器位于波节处，晶体管电压表显示的电压值是最大值
\ 答：两超声换能器间的合成波可近似看成是驻波。
其驻波方程为 \ \ \ A（x）为合成后各点的振幅。
当声波在媒质中传播时，媒质中的压强也随着时间和位置发生变化，所以也常用声压P描述驻波。
声波为疏密波，有声波传播的媒质在压缩或膨胀时，来不及和外界交换热量，可近似看作是绝热过程。
气体做绝热膨胀，则压强减小；做绝热压缩，则压强增大。
媒质体元的位移最大处为波腹，此处可看作既未压缩也未膨胀，则声压为零，媒质体元位移为零处为波节，此处压缩形变最大，则声压最大。
由此可知，声波在媒质中传播形成驻波时，声压和位移的相位差为 。
令P（x）为驻波的声压振幅，驻波的声压表达式为 \ \ 波节处声压最大，转换成电信号电压最大。
所以接收器位于波节处，晶体管电压表显示的电压值是最大值。
\ 2. 用逐差法处理数据的优点是什么
\ 答：逐差法是物理实验中处理数据的一种常用方法，是对等间隔变化的被测物理量的数据，进行逐项或隔项相减，来获得实验结果的数据处理方法。
逐差法进行数据处理有很多优点，可以验证函数的表达形式，也可以充分利用所测数据，具有对数据取平均的效果，起到减小随机误差的作用。
本实验用隔项逐差法处理数据，减小了测量的随机误差。
\ 实验三 衍射光栅 \ 【预习思考题】 \ 1. 如何调整分光计到待测状态? \ 答：（1）调节望远镜适合接收平行光，且其光轴垂直于仪器中心轴； \ （2）平行光管能发出平行光，且其光轴垂直于仪器中心轴； \ （3）载物台的台面垂直于仪器中心轴。
\ 2. 调节光栅平面与入射光垂直时，为什么只调节载物台调平螺钉b、c，而当各级谱线左右两侧不等高时，又只能调节载物台调平螺钉a
\ 答：调节光栅平面与入射光垂直时，光栅放在载物台调平螺钉b、c的垂直平分线上，望远镜和平行光管已调好，调节载物台调平螺钉a不能改变光栅面与入射光的夹角，只能调节螺钉b或c使光栅面反射回来的“+”字像与分划板上“ ”形叉丝的上十字重合，此时光栅平面与入射光垂直。
\ 当各级谱线左右两侧不等高时，说明光栅刻线与载物台平面不垂直，调节b、c破坏入射光垂直光栅面，只调节a即可使各级谱线左右两侧等高。
\ 【分析讨论题】 \ 1. 利用本实验的装置如何测定光栅常数
\ 答：与实验步骤一样，调出光谱线，已知绿光波长 m，测量一级（ ）绿光衍射角 ，根据光栅方程 ，可计算出光栅常数d 。
\ 2. 三棱镜的分辨本领 ,b是三棱镜底边边长，一般三棱镜 约为1000cm-1。
问边长多长的三棱镜才能和本实验用的光栅具有相同的分辨率
\ 解：已知：实验测得 =27000， cm-1 求b。
\ 由 得 b= (cm) \ 答：略。
\ 实验四 多用电表的设计与制作 \ 【分析讨论题】 \ 1． 校准电表时，如果发现改装表的读数相对于标准表的读数都偏高或偏低，即 总向一个方向偏，试问这是什么原因造成的
欲使 有正有负（合理偏向）应采取什么措施
\ 分流电阻或分压电阻的阻值不符合实际情况，导致读数都偏高或偏低。
欲使 有正有负（合理偏向）应选择合适的分流电阻或分压电阻。
\ 2． 证明欧姆表的中值电阻与欧姆表的内阻相等。
\ 满偏时（因Rx=0） \ 半偏时 \ 可得中值电阻 综合内阻 \ 实验五 迈克耳孙干涉仪的调整与使用 \ 【预习思考题】 \ 1． 迈克尔孙干涉仪是利用什么方法产生两束相干光的
\ 答：迈克尔孙干涉仪是利用分振幅法产生两束相干光的。
\ 2． 迈克尔孙干涉仪的等倾和等厚干涉分别在什么条件下产生的
条纹形状如何
随M1、M2’的间距d如何变化
\ 答：（1）等倾干涉条纹的产生通常需要面光源，且M1、M2’应严格平行；等厚干涉条纹的形成则需要M1、M2’不再平行，而是有微小夹角，且二者之间所加的空气膜较薄。
\ （2）等倾干涉为圆条纹，等厚干涉为直条纹。
\ （3）d越大，条纹越细越密；d 越小，条纹就越粗越疏。
\ 3． 什么样条件下，白光也会产生等厚干涉条纹
当白光等厚干涉条纹的中心被调到视场中央时，M1、M2’两镜子的位置成什么关系
\ 答：白光由于是复色光，相干长度较小，所以只有M1、M2’距离非常接近时，才会有彩色的干涉条纹，且出现在两镜交线附近。
\ 当白光等厚干涉条纹的中心被调到视场中央时，说明M1、M2’已相交。
\ 【分析讨论题】 \ 1． 用迈克尔孙干涉仪观察到的等倾干涉条纹与牛顿环的干涉条纹有何不同
\ 答：二者虽然都是圆条纹，但牛顿环属于等厚干涉的结果，并且等倾干涉条纹中心级次高，而牛顿环则是边缘的干涉级次高，所以当增大（或减小）空气层厚度时，等倾干涉条纹会向外涌出（或向中心缩进），而牛顿环则会向中心缩进（或向外涌出）。
\ 2． 想想如何在迈克尔孙干涉仪上利用白光的等厚干涉条纹测定透明物体的折射率
\ 答：首先将仪器调整到M1、M2’相交，即视场中央能看到白光的零级干涉条纹，然后根据刚才镜子的移动方向选择将透明物体放在哪条光路中（主要是为了避免空程差），继续向原方向移动M1镜，直到再次看到白光的零级条纹出现在刚才所在的位置时，记下M1移动的距离所对应的圆环变化数N，根据 ，即可求出n。
\ 实验六 用牛顿环法测定透镜的曲率半径 \ 【预习思考题】 \ 1．白光是复色光，不同波长的光经牛顿环装置各自发生干涉时，同级次的干涉条纹的半径不同，在重叠区域某些波长的光干涉相消，某些波长的光干涉相长，所以牛顿环将变成彩色的。
\ 2．说明平板玻璃或平凸透镜的表面在该处不均匀，使等厚干涉条纹发生了形变。
\ 3．因显微镜筒固定在托架上可随托架一起移动，托架相对于工作台移动的距离也即显微镜移动的距离可以从螺旋测微计装置上读出。
因此读数显微镜测得的距离是被测定物体的实际长度。
\ 4．（1）调节目镜观察到清晰的叉丝；（2）使用调焦手轮时，要使目镜从靠近被测物处自下向上移动，以免挤压被测物，损坏目镜。
（3）为防止空程差，测量时应单方向旋转测微鼓轮。
\ 5．因牛顿环装置的接触处的形变及尘埃等因素的影响，使牛顿环的中心不易确定，测量其半径必然增大测量的误差。
所以在实验中通常测量其直径以减小误差，提高精度。
\ 6．有附加光程差d0,空气膜上下表面的光程差 =2dk+d0+ ,产生k级暗环时, =(2k+1) \\\/2，k=0,1,2…,暗环半径rk= ；则Dm2=(m —d0)R，Dn2= (n —d0)R，R= 。
\ 【分析讨论题】 \ 1． 把待测表面放在水平放置的标准的平板玻璃上，用平行光垂直照射时，若产生牛顿环现象，则待测表面为球面；轻压待测表面时，环向中心移动，则为凸面；若环向中心外移动，则为凹面。
\ 2．牛顿环法测透镜曲率半径的特点是：实验条件简单，操作简便，直观且精度高。
\ 3．参考答案 \ 若实验中第35个暗环的半径为a ,其对应的实际级数为k, \ a2=kR k= \ =2d35+ +d0=(2k+1) (k=0,1,2…) \ d= \ 实验七 传感器专题实验 \ 电涡流传感器 \ 【预习思考题】 \ 1．电涡流传感器与其它传感器比较有什么优缺点
\ 这种传感器具有非接触测量的特点，而且还具有测量范围大、灵敏度高、抗干扰能力强、不受油污等介质的影响、结构简单及安装方便等优点。
缺点是电涡流位移传感器只能在一定范围内呈线性关系。
\ 2．本试验采用的变换电路是什么电路。
\ 本实验中电涡流传感器的测量电路采用定频调幅式测量电路。
\ 【分析讨论题】 \ 1．若此传感器仅用来测量振动频率，工作点问题是否仍十分重要
\ 我们所说的工作点是指在振幅测量时的最佳工作点，即传感器线性区域的中间位置。
若测量振幅时工作点选择不当，会使波形失真而造成测量的误差或错误。
但仅测量频率时波形失真不会改变其频率值。
所以，仅测量频率时工作点问题不是十分重要。
\ 2．如何能提高电涡流传感器的线性范围
\ 一般情况下，被测体导电率越高，灵敏度越高，在相同的量程下，其线性范围越宽线性范围还与传感器线圈的形状和尺寸有关。
线圈外径大时，传感器敏感范围大，线性范围相应也增大，但灵敏度低；线圈外径小时，线性范围小，但灵敏度增大。
可根据不同要求，选取不同的线圈内径、外径及厚度参数。
\ 霍尔传感器 \ 【预习思考题】 \ 1．写出调整霍尔式传感器的简明步骤。
\ （1）按图6.2-6接线； \ （2）差动放大器调零； \ （3）接入霍尔式传感器，安装测微头使之与振动台吸合； \ （4）上下移动测微头±4mm，每隔0.5mm读取相应的输出电压值。
\ 2．结合梯度磁场分布，解释为什么霍尔片的初始位置应处于环形磁场的中间。
\ 在环形磁场的中间位置磁感应强度B为零。
由霍尔式传感器的工作原理可知，当霍尔元件通以稳定电流时，霍尔电压UH的值仅取决于霍尔元件在梯度磁场中的位移x，并在零点附近的一定范围内存在近似线性关系。
\ 【分析讨论题】 \ 1．测量振幅和称重时的作用有何不同
为什么
\ 测量振幅时，直接测量位移与电压的关系。
要求先根据测量数据作出U~x关系曲线，标出线性区，求出线性度和灵敏度。
称重时测量电压与位移的关系，再换算成电压与重量的关系。
振动台作为称重平台，逐步放上砝码，依次记下表头读数，并做出U~W曲线。
在平台上另放置一未知重量之物品，根据表头读数从U~W曲线中求得其重量。
\ 2．描述并解释实验内容2的示波器上观察到的波形。
\ 交流激励作用下其输出～输入特性与直流激励特性有较大的不同，灵敏度和线性区域都发生了变化。
示波器上的波形在振幅不太大时为一正弦波。
若振幅太大，超出了其线性范围，则波形会发生畸变。
\ 试验八 铁磁材料磁滞回线的测绘 \ 【预习思考题】 \ 1. 测绘磁滞回线和磁化曲线前为何先要退磁
如何退磁
\ 答：由于铁磁材料磁化过程的不可逆性即具有剩磁的特点，在测定磁化曲线和磁滞回线时，首先必须对铁磁材料预先进行退磁，以保证外加磁场H=0时B=0。
退磁的方法，从理论上分析，要消除剩余磁感应强度Br，只需要通以反向电流，使外加磁场正好等于铁磁材料的矫顽力即可，但实际上矫顽力的大小通常并不知道，则无法确定退磁电流的大小。
常采用的退磁方法是首先给要退磁的材料加上一个大于（至少等于）原磁化场的交变磁场（本实验中顺时针方向转动“U选择”旋钮，令U从0依次增至3V），铁磁材料的磁化过程是一簇逐渐扩大的磁滞回线。
然后逐渐减小外加磁场，（本实验中逆时针方向转动旋钮，将U从最大值依次降为0），则会出现一簇逐渐减小而最终趋向原点的磁滞回线。
当外加磁场H减小到零时，铁磁材料的磁感应强度B亦同时降为零，即达到完全退磁。
\ 2. 如何判断铁磁材料属于软、硬磁性材料
\ 答：软磁材料的特点是：磁导率大，矫顽力小，磁滞损耗小，磁滞回线呈长条状；硬磁材料的特点是：剩磁大，矫顽力也大，磁滞特性显著，磁滞回线包围的面积肥大。
\ 【分析讨论题】 \ 1. 本实验通过什么方法获得H和B两个磁学量
简述其基本原理。
\ 答：本实验采用非电量电测技术的参量转换测量法，将不易测量的磁学量转换为易于测量的电学量进行测定。
按测试仪上所给的电路图连接线路，将电压UH和UB分别加到示波器的“x输入”和“y输入”，便可观察到样品的磁滞回线，同时利用示波器测绘出基本磁化曲线和磁滞回线上某些点的UH和UB值。
根据安培环路定律，样品的磁化场强为 \ (L为样品的平均磁路) \ 根据法拉弟电磁感应定律，样品的磁感应强度瞬时值 \ \ 由以上两个公式可将测定的UH和UB值转换成H和B值，并作出H~B曲线。
\ 【实验仪器】 \ 2. 铁磁材料的磁化过程是可逆过程还是不可逆过程
用磁滞回线来解释。
\ 答：铁磁材料的磁化过程是不可逆过程。
铁磁材料在外加磁场中被磁化时，外加磁场强度H与铁磁材料的磁感应强度B的大小是非线性关系。
当磁场H从零开始增加时，磁感应强度B随之以曲线上升，当H增加到Hm时，B几乎不再增加，达到饱和值Bm，从O到达饱和状态这段B-H曲线，称为起始磁化曲线。
当外加磁场强度H从Hm减小时，铁磁材料的磁感应强度B也随之减小，但不沿原曲线返回，而是沿另一曲线下降。
当H下降为零时，B不为零，仍保留一定的剩磁Br，使磁场反向增加到-Hc时，磁感应强度B下降为零。
继续增加反向磁场到-Hm，后逐渐减小反向磁场直至为零，再加上正向磁场直至Hm，则得到一条闭合曲线，称为磁滞回线。
从铁磁材料的起始磁化曲线和磁滞回线可以看到，外加磁场强度H从Hm减小到零时的退磁曲线与磁场H从零开始增加到Hm时的起始磁化曲线不重合，说明退磁过程不能重复起始磁化过程的每一状态，所以铁磁材料的磁化过程是不可逆过程。
\ 实验九 用动态法测定金属棒的杨氏模量 \ 【预习思考题】 \ 1．试样固有频率和共振频率有何不同，有何关系? \ 固有频率只由系统本身的性质决定。
和共振频率是两个不同的概念，它们之间的关系为： \ \ 式中Q为试样的机械品质因数。
一般悬挂法测杨氏模量时，Q值的最小值约为50，所以共振频率和固有频率相比只偏低0.005%，故实验中都是用f共代替f固， \ 2．如何尽快找到试样基频共振频率? \ 测试前根据试样的材质、尺寸、质量，通过（5.7-3）式估算出共振频率的数值，在上述频率附近寻找。
\ 【分析讨论题】 \ 1．测量时为何要将悬线吊扎在试样的节点附近
\ 理论推导时要求试样做自由振动，应把线吊扎在试样的节点上，但这样做就不能激发试样振动。
因此，实际吊扎位置都要偏离节点。
偏离节点越大，引入的误差就越大。
故要将悬线吊扎在试样的节点附近。
\ 2．如何判断铜棒发生了共振? \ 可根据以下几条进行判断： \ （1）换能器或悬丝发生共振时可通过对上述部件施加负荷(例如用力夹紧)，可使此共振信号变小或消失。
\ （2）发生共振时，迅速切断信号源，观察示波器上李萨如图形变化情况，若波形由椭圆变成一条竖直亮线后逐渐衰减成为一个亮点，即为试样共振频率。
\ （3）试样发生共振需要一个孕育的过程，切断信号源后信号亦会逐渐衰减，它的共振峰宽度较窄，信号亦较强。
试样共振时，可用尖嘴镊子纵向轻碰试样，这时会按图5.7-1的规律发现波腹、波节。
\ （4）在共振频率附近进行频率扫描时，共振频率两侧信号相位会有突变导致李萨如图形在Y轴左右明显摆动。
金属线膨胀系数的测定对各长度量分别用不同仪器测量，是根据什么原则考虑的
是根据各长度量的测量不确定度在热膨胀系数中所占的比例大小来确定的。
比如，试样的初始长度为50毫米，如果要求试样初始长度的测量不确定度所占比例小于1%，那么就需要保证长度量具的不确定度小于0.5毫米，而游标卡尺或千分尺就能满足此要求。
所以，试样初始长度测量就可以采用游标卡尺或千分尺。
