《大學物理實驗(第2版)》是在編者長期使用的自編“大學物理實驗講義”基礎上,參考原國家教委的《高等工科院校大學物理實驗教程教學基本要求》,結合多年來參加全國及區域性工科物理實驗教學會議所取得的經驗,針對一般工科院校的教學要求和學生特點而編寫的,適用的實驗教學學時數在50學時左右。
《大學物理實驗(第2版)》分為緒論、力學熱學實驗、電磁學實驗、光學實驗及近代及設計性實驗,共收錄一般工科院校所開設的實驗共計50個,較好地滿足了教學要求。
《大學物理實驗(第2版)》可作為普通高等工科院校、綜合大學及師范類院校非物理專業的大學物理實驗教學用書,也可供相關人員參考。
本書是根據原國家教委《高等工科院校大學物理實驗課程教學基本要求》的規定,結合當今物理實驗教學儀器的發展狀況,在總結多年來的教改和教學經驗的基礎上編寫而成的。
全書包括緒論、力學熱學實驗、電磁學實驗、光學實驗、近代及設計性實驗和附錄等內容。書中給出了50個實驗,其中有物理實驗基礎知識訓練實驗、基礎物理實驗、近代物理實驗、綜合性實驗、應用性及擴展性實驗、設計性實驗等,教師可根據不同專業不同層次的教學對象,選排和選做其中部分實驗。全書在實驗內容上,適量選用了光纖技術、真空技術、傳感器技術及光電轉換技術等現代應用技術,這既有利于提高學生的實驗興趣,又有利于教學和科研相結合。
本書由蔡永明、王新生主編,參加編寫的還有李貞俊、張共寧、袁丕方、黃成平、黃禮勝、崔小斌、崔運國、璜蜣。蔡永明負責本書編寫的組織工作,制訂編寫大綱并對各實驗提出編寫要求。王新生和蔡永明一起負責全書的修改和統稿工作。
肖婉如和沈臨江兩位教授審閱了初稿的全部內容,并提出了寶貴的指導意見,借此機會,對他們深致謝意。同時,在編寫過程中,曾參考了國內外諸家教材,在此向教材作者深表感謝。
由于水平有限,書中的缺點和錯誤在所難免,請批評指正
大學物理實驗學生守則
緒論
力學熱學實驗
實驗1 測量數列的統計分布
實驗2 密度測定
實驗3 用單擺測重力加速度
實驗4 金屬絲楊氏彈性模量的測定(靜態法)
實驗5 三線擺
實驗6 固體比熱容的測定
實驗7 聲速測量
實驗8 熱導率的測定
實驗9 振動的研究
實驗10 弦線上駐波實驗
實驗11 比熱容的測定
實驗12 氣體比熱容比的測定
實驗13 固體線膨脹系數的測定
實驗14 熱管的導熱系數測定
實驗15 液體黏度的測定
實驗16 液體表面張力系數測定
電磁學實驗
實驗17 電學基本測量
實驗18 用惠斯登電橋測電阻
實驗19 非線性電阻
實驗20 用敝式電位差計測電動勢
實驗21 熱電偶法測溫度
實驗22 非平衡電橋
實驗23 用電流場模擬靜電場
實驗24 霍耳效應法測定螺線管軸向磁感應強度分布
實驗25 雙臂電橋測低電阻
實驗26 示波器的使用
實驗27 交流電橋
實驗28 R1C電路
實驗29 鐵磁材料鐵磁性研究
實驗30 電橋靈敏度的研究(研究型實驗)
光學實驗
實驗31 分光計的調整
實驗32 折射率的測定
實驗33 光柵衍射
實驗34 等厚干涉
實驗35 邁克耳孫干涉儀
實驗36 光的偏振
實驗37 測量單縫和雙縫衍射的光強分布
近代及設計性實驗
實驗38 電子電荷的測定——密立根油滴實驗
實驗39 金屬電子逸出功的測定
實驗40 光電效應法測普朗克常數
實驗41 全息照相
實驗42 光纖傳感器
實驗43 真空的獲得和測量
實驗44 霍耳效應
實驗45 動態法測楊氏模量
實驗46 電表改裝
實驗47 毫安表參數的測定和讀數校準
實驗48 壓力傳感器
實驗49 夫蘭克一赫茲實驗
實驗50 熱敏電阻居里點的測定
附錄
附錄I 常用電學儀器儀表
附錄Ⅱ 物理實驗試題
附錄Ⅲ 常用物理數據
另一方面,對于整個物體來說,感光片上同一小區域也以不同的物光傾角記錄了來自整個物體各點的信息。這就是通過全息照片的任一碎片仍能看到整個記錄的全部圖像的原因。
將經過上述曝光過程的感光片沖洗加工后(亮條紋呈黑,暗條紋呈白)形成一張復雜的干涉條紋圖片,稱全息圖。
(2)全息圖衍射再現由上所知,全息圖記錄的不是被攝物體的直觀形象,而是一幅復雜的干涉條紋故在觀察時必須采用一種特殊的再現手段,即用一束激光(稱再現光)以特定方向照射全息圖。
對再現光來說,全息圖相當于一塊透射率不均勻的障礙物,再現光通過時就要產生衍射。或者是,全息圖是許多組干涉條紋的集合,每一組干涉條紋好比一幅復雜的光柵,光通過所產生的衍射和光柵衍射類似。
當用一束再現光R’射入全息圖時,由于各點的透射率不同,即,原來是亮條紋處感光片變黑、透射率低;原來暗條紋處,感光片透明,則透射率高。
全息圖的透射是與原來拍攝過程中曝光時的光強有關,在一般情況下,全息圖的透射率與入射光強不是線性關系。因此,在拍攝全息圖時,應選擇在感光片透射率t隨感光量呈線性變化的部分工作,這時,再現光通過全息圖后,所產生的衍射光束中,高級衍射就會消失,或非常微弱,而只能觀察到正、負一級衍射。在一級衍射光波中包含原物體光波信息,因而能夠觀察到原物體的像。
再現光路如圖41-3所示。
3.全息照相的特點
(1)由于全息底片上記錄了物波的全部信息,所以,再現出的物像和原物一模一樣,是十分逼真的立體像。而且,它和普通立體照片不一樣,是由于它和觀察實物完全一樣,具有視覺效應。例如:當從某一方向觀察時,一物被另一物遮住,我們只需換一角度方向觀察,就可繞過原來的障礙物看到原來被遮住的物體。
(2)由于全息底片上每一點都接受到從物體上每一點發出的光波,所以,底片上任一點都包含物體上所有點的光信息。如果全息底片破碎,其中任一小塊碎片都可以再現整個物體的像。只是圖像的分辨率降低。