基物实验-预备知识

这个部分也是应该早看，里面有很多可以在实验中应用到的知识，但是我只是复习的时候才看见，太可惜了。

一、电学实验

1.1 操作规程

• 线路一般分为：电源部分、控制部分、测量部分。
• 把需要经常操作的仪器放在手边，需要读数据的仪表放在眼前
• 回路接线法：布置好仪器后，将线路图分解为若干个回路，由第一个回路的高电位点开始连线，循回路连至电位最低点，然后再接第二个回路。
• 接线的时候，电源要先空出一端，在所有开关打开的情况下最后连入电路。
• 检查仪器零点和安全位置：在接电源之前要检查各个电表指针是否指零。并检查安全位置，包括：
  • 电键处于“开”。
  • 滑动变阻器处于使电路中电流最小的位置或者电压最低位置（注意这个是需要分类讨论的，不能无脑放到阻值最大处，比如在分压电路中）
  • 电阻处于预估值
  • 电表量程合适
• 瞬态试验：连线完毕后，先跃接电源开关（就是按下以后立马弹起来）如无异常，才能继续试验
• 宏观初测：粗调控制电路，宏观全面地查看测量仪器的变化
• 实验完毕：实验结束后，要将仪器按钮拨到安全位置断开开关。等老师检查实验数据完毕后才能拆线。拆线的时候要先断开电源。

1.2 电学仪器

1.2.1 电源

• 晶体管稳压电源内阻小，输出电压长期稳定性好，瞬时稳定性较差。
• 干电池内阻小，电压瞬时稳定性好，但是长期稳定性较差，有寿命限制，长期使用后电压降低，内阻增加。
• 直流稳流电源内阻很大，可以在一定负载范围内输出稳定的电流，电流大小可以调节。
• 对稳压电源和干电池，要特别防止短路。

1.2.2 直流电表

1.2.2.1 指针式磁电仪表

表盘符号及意义：

内阻计算：

$$内阻 = 量程 \times 每伏欧姆数$$

仪器误差限：

$$\Delta_m = N_m\cdot a_m\%$$

其中 $N_m$ 是量程，$a_m$ 是电表的等级。

相对不确定度：

$$E = \frac{\Delta_m}{N_x} = \frac{N_m}{N_x}a\%$$

这里需要注意的是，尽管是不确定度，但是并没有除包含因子$\sqrt3$ 。

电表读数：

只有指针与镜面中的像重合，才是正确的读数位置。

1.2.2.2 数字电压表

• 能显示出 $0\sim9$ 这十个数字的称为一个整位，最高位能显示 0 和 1 的称为一个半位。

• 仪器误差限的第一种形式

  $$\Delta = a\%U_x + b\%U_m$$

  其中 a 是误差的相对项系数，即数字电压表的准确度等级（这里与指针式不同），b 是误差的绝对项系数。$U_x$ 是测量值，$U_m$ 是量程。

• 仪器误差限的第二种形式

  $$\Delta = a\%U_x + n字$$

  字是最小量化单位。

1.2.3 电阻箱

电阻箱仪器误差计算式

$$\Delta(R) = \sum_i (a_i\%\cdot R_i) + R_0$$

$a_i$ 是各电阻箱的准确度等级（但是电阻箱铭牌上标注的一般都是直接是比例，而不是百分比例），$R_i$ 是各示值盘的示值，$R_0$ 是参与电阻。

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二、光学实验

2.1 器件保护

• 不使用的光学元件应随时装入盒中
• 严禁用手触摸光学元件的表面
• 光学表面不能加压擦拭，镀膜面不能触碰和擦拭

2.2 消视差

要测准物体的大小，必须将度量标尺与被测物体紧靠在一起，处于同一平面。

如果标度尺远离被测物体，读数将随着眼睛位置的改变而有所改变，这就被成为视差。

当上下左右晃动眼睛的时候，叉丝与像将有相对位移，出现“视差”，一边调节面位置或者叉丝位置，一边微微晃动眼睛观察，知道“视差”消失，此称“消视差调节”。

消视差的最终目的是将待测像（相当于图中的“物体”）和叉丝（相当于图中的“标尺”）调节到同一平面。上面介绍的方法只是其中的一种，我感觉在调整分光仪的时候消视差的方法应该不是上面这种。

2.3 等高共轴调节

先进行目测粗调，然后再进行细调（依靠成像规律）。

这幅图中，目的是让 B 与透镜中轴共轴，但是一开始调节的时候是 A 与中轴共轴，所以当透镜在不同位置的时候，会出现 $A_1B_1$ ，$A_2B_2$ 两种像，通过调节透镜或者物体的高度，实现“大像追小像”的过程。最终让两个像重合，那么调节就完成了。

如果是激光光源，那么只要加入元件的时候，光斑在光屏上的位置依然保持不变即可。