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用光杠杆测量固体的线膨胀系数

鏃ユ湡;2019-06-26  鏉ユ簮锛毼粗  浣滆咃細admin

  实验二 用光杠杆测量固体的线.掌握光放大原理及放大倍数计算 2.学会游标卡尺(vernier caliper)读数方法 3.学会测定固体(solid)的线膨胀系数的方法 实验过程中应重点学习内容 1. 光杠杆放大原理。 2. 光杠杆放大倍数的计算。 3. 实验时采用断续加热的方法。 4. 光杠杆装置调节的方法和步骤。 实验中的注意事项 1.实验过程中务必不要碰动加热装置。 2. 实验采用断续加热的方法测量固体线. 正式加热前必须认真检查各仪器装置。 注意金属杆底端必须顶在支架下端的支柱 上,以避免杆向下伸长,影响测量。 4. 望远镜和标尺的位置关系要仔细调节:⑴ 使标尺在平面镜中的像处于望远镜的 光轴上,只有这样,才能在望远镜中看到标尺的像;⑵ 望远镜的光轴与平面镜 的法线平行和等高;标尺平面要竖直。 5. 注意望远镜的调焦。 课前问题 1. 固体的线 固体有一定的形状,因而也有一定的线度,在一定的温度下,固体各个线度是一定 的。当固体受热后,使温度升高时,由于原子的热运动加剧,它的各个线度都要增大, 这个现象叫做固体的线膨胀。固体的线膨胀与组成固体的物质有关,与温度的升 高成正比,与固体的原来长度成正比。 2. 光杠杆常数。 图 3 光杆杆装置原理 b/2s 称为光杠杆常数,其中 b 为三足平面的小杆长,s 为平面镜至标尺的距离。因为 放大倍数等于光杠杆常数的倒数,所以放大倍数越大也即光杠杆常数越小,对实验 测量越有利。b 和 s 如图所示。 3. 调节望远镜 望远镜的调节:⑴ 调节目镜,看清分划板的十字叉丝(叉丝没有虚象);⑵ 改变 望远镜镜筒调焦,以看清标尺的像。眼睛上下移动观察十字叉丝和标尺的刻度线之 间是否有相对移动(即有无视差),如有则应将视差消除。 实验内容 1.测量小杆长 b。将平面镜在白纸上按一下,留下三足尖印,然后用卡尺测量出足 尖 A 与足尖 B、C 连线.调节光杠杆装置,使 S 大约为 2m,平面镜 M 要垂直,望远镜水平地对准平面镜, 望远镜内要有清晰的叉丝和直标尺像。 3. 图 一 , 测 量 平 面 镜 到 标 尺 的 距 离 S = S1 S 2 × 100 ,其中S1(S1= n1)和S2分别为 室温t1时刻线对应的直标尺的读数。 σ s 取 2cm。 4.读取室温t1及此时标尺读数n1。 图 1 望远镜中的视野 5.通电加热,温度每上升一定数值时断电,待温度稍稳定后即读取一次t与n的值。 注意最高温度要控制好,不要超过 100oC。要求测量 8~10 个数据点。 数据及处理 1.以 (t t1 ) 为横轴,以 n n1 为纵轴作图。 2.从图中直线最后数据点附近取点 A(x,y)代入公式(2)计算 α 值。 3. 代入公式求相对不确定度,从而导出不确定度。 2 σ σ ( t t ) σα σ L σ b2 σ 2 = + 2 + 2 + S + 2 2 α (n n1 ) L b S (t t1 ) 2 2 2 ( n n1 ) 1 课后问题 1. 试分析两根材料相同,粗细、长度不同的金属棒,在同样的温度变化范围内,它们 的线膨胀系数是否相同?膨胀量是否相同,为什么? 2. 3. 4. 实验过程中,怎样测取 t 和 n 值为好? 试分析哪一个量是影响实验结果的主要因素?在操作时应注意什么? 若实验中加热时间过长,使仪器支架受热膨胀,对实验结果将产生怎样影响? 3


 
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