大学物理下实验原理

实验原理

1.模拟法测绘静电场（P47）

用稳恒电流场模拟静电场，可以根据测量结果来描绘出与静电场对应的恒定电流场的电势分布，从而可以了解静电场的电势分布或电场分布。为了形象地显示电场的分布，常用等势面（或线）和电场线来描述，等势面（或线）是电场中电势相等的各点所构成的面（或线），电场线是按空间各点电场强度的方向顺次连接而成的线，等势面（或线）与电场线正交，并且电场线从高电势指向低电势。

这下面有讲到高斯定理和环路定理

2.旋光溶液浓度的测量
本实验用旋光仪现象做定量测量。
旋光现象具有以下特性：
（1）线偏振光通过不同的旋光物质，振动面旋转的方向不同，迎着光传播的方向看，使振动面沿顺时针方向旋转的物质成为右旋物质，使振动面沿逆时针方向旋转的物质成为左旋物质。

（2）振动面转过的角度即旋光角φ，与晶体的厚度l成正比，对旋光性溶液，旋光角φ正出于光所通过的液柱长度l和溶液的浓度c，即φ=αlc，旋光率α与温度有关，但关系不大，对大多数物质，温度每升高1℃，旋光率约减小千分之一，温度一定时，α一般会随着光的波长的增加而减小，即不同波长的线偏振光通过一定长度的旋光物质后振动面旋转的角度会不同，这种现象称为旋光色散。

根据以上特性，在已知温度、单色光波长和某种物质旋光率α的条件下，就可以借助测定单色线偏振光通过一定长度的旋光物质的溶液后振动面旋转的角度φ来确定旋光物质的浓度c。

实验测量是使用半荫法，该方法不需要判断视场是否最暗，只需要视场中两相邻区域的亮度是否一致，而人眼对相邻视场的微弱亮度对比很敏感。

3.冷却法测量金属的比热容

4.用分光计测量光栅常数

大学本实验使用的是全息照相透射光栅，它由在玻璃上覆盖具有大量平行狭缝的胶膜构成，相当于在一块透明玻璃上刻有若干排列均匀、相互平行的刻痕，未刻部分透光，根据夫琅禾费衍射理论，当一束平行单色光垂直照射在光栅平面上，透过各狭缝的光线产生衍射，经透镜汇聚后相互干涉，并在透镜焦平面上形成由相当宽的暗区隔开的一系列锐利的明亮条纹，称为谱线，谱线明线所对应的衍射角φk（衍射光与衍射平面法线之间的夹角）应满足以下条件：
Dsinφk=kλ

5.迈克尔逊干涉仪

迈克尔孙干涉仪是一种分振幅双光束的干涉仪，由光源S发出的光波射到分束镜G1上，G1的后表面镜有半反射膜（银或铝），可将入射光波分为强度相等的两束相干光：反射光束1（虚线）和透射光束2（细实线）。当入射光波以45°角射向G1时，反射光束和投射光束相互垂直，它们分别被反射镜M1和M2反射，再次回到分束镜G1，经G1折射和反射后各有一半向观测者方向出射，我们在其相遇区域便能观测到干涉图样。
为了消除此额外光程差的影响，一般都会在迈克尔孙干涉仪中再放置一块补偿板G2，其作用是使光束1和光束2在玻璃中的光程完全相等。从而两束光的光程差只在除G1和G2外的光程决定。
如果有某些因素改变了上述两光束的光程差，如光路长度发生变化、光介质折射率发生变化等，则干涉图案也随之改变，因此，通过观测干涉图案的变化，我们可以反过来对这些因素进行探测。

6.超声波在空气中传播速度的测定
本实验采用间接法（波长-频率法）测量声速，v=λ·f，声波频率f可由产生声波的电信号发生器的振荡频率读出，波长λ则可用共振法和相位比较法进行测量。