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得计算公式,并注明单位。霍尔系数,载流子浓度,电导率,迁移率。2.如已知霍尔样品得工作电流及磁感应强度B得方向,如何判断样品得导电类型？以根据右手螺旋定则,从工作电流旋到磁感应强度B确定得方向为正向,若测得得霍尔电压为正,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得副效应得影响,需要在测量时改变工作电流及磁感应强度B得方向,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间得电位差,这就是两个不同得测量位置,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与霍尔器件平面不完全正交,按式(5、2-5)测出得霍尔系数比实际值大还就是小？要准确测定值应怎样进行？若磁感应强度B与霍尔器件平面不完全正交,则测出得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与霍尔器件平面完全正交,或者设法测量出磁感应强度B与霍尔器件平面得夹角。2.若已知霍尔器件得性能参数,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:测量工作电流得电流表得测量误差,测量霍尔器件厚度d得长度测量仪器得测量误差,测量霍尔电压得电压表得测量误差,磁场方向与霍尔器件平面得夹角影响等。实验二声速得测量【预习思考题】1、如何调节与判断测量系统就是否处于共振状态？为什么要在系统处于共振得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得“信号频率”旋钮,使交流毫伏表指针指示达到最大(或晶体管电压表得示值达到最大),此时系统处于共振状态,显示共振发生得信号指示灯亮,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得位置,当发射换能器S1处于共振状态时,发射得超声波能量最大。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,则产生得声压最大,接收换能器S2接收到得声压为最大,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得位置,即对应得波节位置。因此在系统处于共振得条件下进行声速测定,可以容易与准确地测定波节得位置,提高测量得准确度。2、压电陶瓷超声换能器就是怎样实现机械信号与电信号之间得相互转换得？答:压电陶瓷超声换能器得重要组成部分就是压电陶瓷环。压电陶瓷环由多晶结构得压电材料制成。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作为声波得发射器就是利用了压电材料得逆压电效应,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作为声波得接收器就是利用了压电材料得压电效应,空气得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,晶体管电压表显示得电压值就是最大值？答:两超声换能器间得合成波可近似瞧成就是驻波。其驻波方程为A(x)为合成后各点得振幅。当声波在媒质中传播时,媒质中得压强也随着时间与位置发生变化,所以也常用声压P描述驻波。声波为疏密波,有声波传播得媒质在压缩或膨胀时,来不及与外界交换热量,可近似瞧作就是绝热过程。气体做绝热膨胀,则压强减小;做绝热压缩,则压强增大。媒质体元得位移最大处为波腹,此处可瞧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,声压与位移得相位差为。令P(x)为驻波得声压振幅,驻波得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,晶体管电压表显示得电压值就是最大值。2、用逐差法处理数据得优点就是什么？答:逐差法就是物理实验中处理数据得一种常用方法,就是对等间隔变化得被测物理量得数据,进行逐项或隔项相减,来获得实验结果得数据处理方法。逐差法进行数据处理有很多优点,可以验证函数得表达形式,也可以充分利用所测数据,具有对数据取平均得效果,起到减小随机误差得作用。本实验用隔项逐差法处理数据,减小了测量得随机误差。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)载物台得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得垂直平分线上,望远镜与平行光管已调好