用分光计测量三棱镜的折射率 用分光计测量三棱镜折射率 〔引课: 在我们以前的物理学习中,如:折射定律,反射定律,光波波长的计算等 都遇到了角度的问题。而分光计就是用来测量角度的仪器 **注意** 由于要进行精确的角度测量,分光计必须满足以下两个条件: 第一:入射光和出射光必须是平行光 第二:入射光线、出射光线与反射面(或折射面)的法线所构成的平面应与分光计的刻 度圆盘平行 〔正课: 陕验目的与要求 因什么要? 达什么 臂电桥测量低电阻 怎么样用? 喜欧验原理 1.为什么要用双臂电桥测量低电阻? 当电桥达到平衡时 待测电阻R2=(R2/R1)R5当R和 均选用大电阻时,那么接点D的接触电阻对 的影响就可以忽略。并且与电源和检流计 相接的导线电阻也可以分别转移到电源和 检流计的内阻中,对R的影响也可以不考 虑,但是与R与R相连接的四根导线及接 点A、B、C的电阻总称附加电阻,对R的 K 响甚大,不可忽视。这就是单臂电桥测量低 值电阻所无法克服的矛盾,为了准确的测量 图11-1单臂电桥工作原理 低值电阻,提出了双臂电桥测量方法
用分光计测量三棱镜的折射率 1 用分光计测量三棱镜折射率 〔引课：〕 分光计 在我们以前的物理学习中，如：折射定律，反射定律，光波波长的计算等 都遇到了角度的问题。而分光计就是用来测量角度的仪器。 ***注意*** 由于要进行精确的角度测量，分光计必须满足以下两个条件： 第一：入射光和出射光必须是平行光； 第二：入射光线、出射光线与反射面（或折射面）的法线所构成的平面应与分光计的刻 度圆盘平行。 〔正课：〕 实验目的与要求 为什么要？ 为什么能？ 双臂电桥测量低电阻 怎么样用？ 实验原理 1. 为什么要用双臂电桥测量低电阻？ 图 11—1 单臂电桥工作原理 当 电 桥 达 到 平 衡 时 ， 待测电阻 R x R R RS = ( / ) 2 1 当 R1 和 R2 均选用大电阻时，那么接点 D 的接触电阻对 Rx 的影响就可以忽略。并且与电源和检流计 相接的导线电阻也可以分别转移到电源和 检流计的内阻中，对 R x 的影响也可以不考 虑，但是与 Rx 与 Rs 相连接的四根导线及接 点 A、B、C 的电阻总称附加电阻，对 Rx 的影 响甚大，不可忽视。这就是单臂电桥测量低 值电阻所无法克服的矛盾，为了准确的测量 低值电阻，提出了双臂电桥测量方法
用分光计测量三棱镜的折射率 2.为什么能用双臂电桥测量低电阻? >> Ig R 增加了一对比率臂 将原来的两端电 阻改进为四端电 阻 图11—2双臂电桥工作原理 双臂电桥是如何排除附加电阻对测量的影呢 双臂电桥采用四端电阻后,把接点A分成A和A2两点,C分成C1和C2两点 将A点和C点直接移到R,和R上,使得A点到R,及C点到R,的导线缩短为零,消除了这 两根接线电阻的影响。同时A1、C1两点的接触电阻及接线电阻都可以串入到电源支路,A2 C2两点的接触电阻和接线电阻都可以分别串入阻值很大的R2、R两桥臂支路,这样也就排 除了接点A、C的接触电阻的影响 双臂电桥增加一对比率臂R3和R4后,B点的接触电阻及B点与R和R相连的 导线电阻也可以被消除,加上大阻值的R和R4后,B点转移到了与R3和R4及检流计相连 接,那么B点的接触电阻对测量就不再影响,同时B3和B4两点的接触电阻及接线电阻可以 分别转移到大阻值的R3和R1两桥臂支路中去,这样就仅剩下了B1和B2两点的接触电阻及 其连线电阻对测量的影响了。将B和B2之间用粗导线相接,设其阻值总和为r 根据基尔霍夫第二定律有 l,R,=Ⅰ,R+Ⅰ R3 (11-1) 1R2=13R2+12R4 12(R3+R1)=(l3-12y (11-3) 联立求解得 R rR R, R (11-4) R, R,+R+r(R R, 若取A=足或R1=R、R1=R,则(1-4)式右边的第二项为零,于是有
用分光计测量三棱镜的折射率 2 2. 为什么能用双臂电桥测量低电阻？ >>>> 双臂电桥是如何排除附加电阻对测量的影响呢？ 双臂电桥采用四端电阻后，把接点 A 分成 A1 和 A2 两点， C 分成 C1 和 C2 两点， 将 A 点和 C 点直接移到 R x 和 R s 上，使得 A 点到 R x 及 C 点到 R s 的导线缩短为零，消除了这 两根接线电阻的影响。同时 A1 、C1 两点的接触电阻及接线电阻都可以串入到电源支路， A2 、 C2 两点的接触电阻和接线电阻都可以分别串入阻值很大的 R2 、R1 两桥臂支路，这样也就排 除了接点 A 、 C 的接触电阻的影响。 双臂电桥增加一对比率臂 R3 和 R4 后， B 点的接触电阻及 B 点与 Rx 和 Rs 相连的 导线电阻也可以被消除，加上大阻值的 R3 和 R4 后， B 点转移到了与 R3 和 R4 及检流计相连 接，那么 B 点的接触电阻对测量就不再影响，同时 B3 和 B4 两点的接触电阻及接线电阻可以 分别转移到大阻值的 R3 和 R4 两桥臂支路中去，这样就仅剩下了 B1 和 B2 两点的接触电阻及 其连线电阻对测量的影响了。将 B1 和 B2 之间用粗导线相接，设其阻值总和为 r . 根据基尔霍夫第二定律有： 1 1 3 2R3 I R I R I = s + （11—1） 1 2 3 2R4 I R I R I = x + （11—2） I (R R ) (I I )r 2 3 + 4 = 3 − 2 （11—3） 联立求解得 − + + = + 3 4 1 2 3 4 3 1 2 R R R R R R r rR R R R R x s （11—4） 若取 3 4 1 2 R R R R = 或 R1 = R3 、 R2 = R4 ，则(11—4)式右边的第二项为零，于是有 x R s R R R 1 2 = （11—5） 图 11—2 双臂电桥工作原理 将原来的两端电 阻改进为四端电 阻。 增加了一对比率臂
用分光计测量三棱镜的折射率 小 基尔霍夫定律的内容 1.在一节点处,其流入的电流等于流出的电流 2.在一回路中,总电压等于各个电阻上的电压之和。 >>> R2和R3调换位置,此时要消除r 对Rx的影响,必须满 / k(短路) 或者R3=R4、R1=R2 R 3 与R连动,且计为R值 本实验室标准电阻有两个值, Rx=0.19时,R=102g2 图11-A壁由坛内结旋 Rx=192时,R=103g2 标准末钮〔单)未知(双)申池〔单) >> 实验中通常采用相对灵敏度的概念,即在已经平衡的电桥中,使得待测电阻R 改变某值ΔR,若检流计偏转平衡位置Mn,则定义电桥的灵敏度为S:
用分光计测量三棱镜的折射率 3 基尔霍夫定律的内容： 1. 在一节点处，其流入的电流等于流出的电流 2. 在一回路中，总电压等于各个电阻上的电压之和。 >>>> R2 和 R3 调换位置，此时要消除 r 对 Rx 的影响，必须满足 2 4 1 3 R R R R = 或者 R3 = R4 、 R1 = R2 R3 与 R4 连动，且计为 R 值。 本实验室标准电阻有两个值， R N =0.1 时，R=10 2 R N =1 时，R=10 3 >>>> 实验中通常采用相对灵敏度的概念，即在已经平衡的电桥中，使得待测电阻 Rx 改变某值 Rx ，若检流计偏转平衡位置 n ，则定义电桥的灵敏度为 x x R R n S = 图 11—4 双臂电桥内部结构 原理 图 11—3 QJ19 型单双臂两用电桥面板结 构
用分光计测量三棱镜的折射率 3.怎么样用双臂电桥测量低电阻? 音医验内容 1.测量金属丝的电阻值Rx 2.测量电桥的相对灵敏度S 实验步驪 将灵敏检流计接上220ⅴ的交流电源,把分流旋钮置于“直接”档,调节零点 2.按下图连接电路 未知〔双〕 q型单双臂两用电桥 粗細短路 图11—5双臂电桥测低电阻实验 *注意** 1.按顺序连接电源回路■◆电阻回路■◆电桥回路 毫安表接100mA档位,电源为3V,滑动变阻器阻值放到最大。 电流端 ●●
用分光计测量三棱镜的折射率 4 图 11—5 双臂电桥测低电阻实验 线路 3. 怎么样用双臂电桥测量低电阻？ 实验内容 1. 测量金属丝的电阻值 Rx 2. 测量电桥的相对灵敏度 S 实验步骤 1. 将灵敏检流计接上 220V 的交流电源，把分流旋钮置于“直接”档，调节零点； 2. 按下图连接电路 ***注意*** 1. 按顺序连接 电源回路 电阻回路 电桥回路 2. 毫安表接 100mA 档位，电源为 3V，滑动变阻器阻值放到最大。 电流端
用分光计测量三棱镜的折射率 3.根据R的估计值(大约0.59)和已知标准电阻Ry,选择R1=R2的值 并且估计R的值,将R置于估计之值 本实验室标准电阻有两个值,Rx=0.19时,R=1029 估计出R=500g R、=1g时,R=103g 4.把检流计分流旋钮置0.01档,闭合电源开关K到任一边,按先“粗”后“细”的 步骤,用逐步逼近法调节R,使检流计指零即电桥平衡 5.再将分流旋钮分别置于“0.1”、“0.01”、及“直接”档,每一档都按照5.23中的 方法调节R使电桥平衡,记录在“直接”档电桥平衡时的R示值R. 6.将换向开关K反向,再观察检流计还是否指零,即电桥是否平衡,若平衡被破坏 再调节R使其指零,记录下电桥平衡时R的示值R,根据R,=(R.+R)式 计算出待测电阻R2的值 7.在平衡电桥的基础上,让R改变某一值ΔR,记录检流计偏离平衡位置的格数An 由S=△式计算电桥的相对灵敏度S 注意事项 1.实验中切勿震动实验桌以免捡流计不能正常工作 2.勿将“粗”成“细”调按纽长朝按下并铖住; 3.旋动各旋纽切勿用力过大而损坏仪器 4.实強中捡流计应随时调零 5.四端电阻的电压端与电流端不能混用
用分光计测量三棱镜的折射率 5 3. 根据 Rx 的估计值（大约 0.5Ω）和已知标准电阻 RN ，选择 R1 = R2 的值 并且估计 R 的值，将 R 置于估计之值； 本实验室标准电阻有两个值， R N =0.1 时，R=10 2 R N =1 时，R=10 3 4. 把检流计分流旋钮置 0.01 档，闭合电源开关 K 到任一边，按先“粗”后“细”的 步骤，用逐步逼近法调节 R ，使检流计指零即电桥平衡； 5. 再将分流旋钮分别置于“0.1”、“0.01”、及“直接”档，每一档都按照 5.2.3 中的 方法调节 R 使电桥平衡，记录在“直接”档电桥平衡时的 R 示值 R+ ； 6. 将换向开关 K 反向，再观察检流计还是否指零，即电桥是否平衡，若平衡被破坏， 再调节 R 使其指零，记录下电桥平衡时 R 的示值 R− ，根据 ( ) 2 1 1 R R R R R N x = + + − 式 计算出待测电阻 Rx 的值； 7. 在平衡电桥的基础上，让 R 改变某一值 R ，记录检流计偏离平衡位置的格数 n 由 R R n S = 式计算电桥的相对灵敏度 S ； 估计出 R＝500 1. 实验中切勿震动实验桌以免检流计不能正常工作； 2. 勿将“粗”或“细”调按钮长期按下并锁住； 3. 旋动各旋钮切勿用力过大而损坏仪器； 4. 实验中检流计应随时调零； 5. 四端电阻的电压端与电流端不能混用
用分光计测量三棱镜的折射率 实验中常见的问题 1.在调过程中,如果遇到捡流计的光点偏转很快应立即松开 电计按钮,按下短路按鈕,这种情况说明电桥面板上的R值距 严衡时的阻值相差甚远,应再仔细调 2.如果遇到检流计的光点始终向一个方向偏,则说明工作电路 不正常,应认真检查各接点是否接触定好; 3.如果遇到电流表无电流指示,应认真捡查待测电阻丝是否断略
用分光计测量三棱镜的折射率 6 1. 在调节过程中，如果遇到检流计的光点偏转很快，应立即松开 电计按钮，按下短路按钮，这种情况说明电桥面板上的 R 值距 平衡时的阻值相差甚远，应再仔细调节； 2. 如果遇到检流计的光点始终向一个方向偏转，则说明工作电路 不正常，应认真检查各接点是否接触良好； 3. 如果遇到电流表无电流指示，应认真检查待测电阻丝是否断路