北京大学物理实验报告：迈克尔孙干涉实验(pdf版)

光通信实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除 光通信实验报告 篇一：光通信实验报告 信息与通信工程学院 光纤通信实验报告 班姓学 级：名：号： 班内序号：17 日 期：20XX年5月 一、oTDR的使用与测量 1、实验原理 oTDR使用瑞利散射和菲涅尔反射来表征光纤的特性。瑞利散射是由于光信号沿着光纤产生无规律的散射而形成。oTDR就测量回到oTDR端口的一部分散射光。这些背向散射信号就表明了由光纤而导致的衰减（损耗/距离）程度。形成的轨迹是一条向下的曲线，它说明了背向散射的功率不断减小，这是由于经过一段距离的传输后发射和背向散射的信

号都有所损耗。 给定了光纤参数后，瑞利散射的功率就可以标明出来，如果波长已知，它就与信号的脉冲宽度成比例：脉冲宽度越长，背向散射功率就越强。瑞利散射的功率还与发射信号的波长有关，波长较短则功率较强。也就是说用1310nm信号产生的轨迹会比1550nm信号所产生的轨迹的瑞利背向散射要高。 在高波长区（超过1500nm），瑞利散射会持续减小，但另外一个叫红外线衰减（或吸收）的现象会出现，增加并导致了全部衰减值的增大。因此，1550nm是最低的衰减波长；这也说明了为什么它是作为长距离通信的波长。很自然，这些现象也会影响到oTDR。作为1550nm波长的oTDR，它也具有低的衰减性能，因此可以进行长距离的测试。而作为高衰减的1310nm或1625nm波长，oTDR的测试距离就必然受到限制，因为测试设备需要在oTDR轨迹中测出一个尖锋，而且这个尖锋的尾端会快速地落入到噪音中。 菲涅尔反射是离散的反射，它是由整条光纤中的个别点而引起的，这些点是由造成反向系数改变的因素组成，例如玻璃与空气的间隙。在这些点上，会有很强的背向散射光被反射回来。因此，oTDR就是利用菲涅尔反射的信息来定位连接点，光纤终端或断点。 oTDR的工作原理就类似于一个雷达。它先对光纤发出一

迈克尔逊干涉仪实验报告87789

迈克耳逊干涉仪 一.实验目的 1.了解迈克尔逊干涉仪的结构和原理，掌握调节方法； 2.用迈克尔逊干涉仪测量钠光波长和精细结构。 二.实验仪器 迈克尔逊干涉仪、钠光灯、透镜等。 三.实验原理 迈克耳孙干涉仪原理如图所示。两平面反射镜M1、M2、光源 S和观察点E （或接收屏）四者北东西南各据一方。M1、M2相互垂直，M2是固定的，M1可沿导轨做精密移动。G1和G2是两块材料相同薄厚均匀相等的平行玻璃片。G1的一个表面上镀有半透明的薄银层或铝层，形成半反半透膜，可使入射光分成强度基本相等的两束光，称G1为分光板。G2与G1平行，以保证两束光在玻璃中所走的光程完全相等且与入射光的波长无关，保证仪器能够观察单、复色光的干涉。可见G2作为补偿光程用，故称之为补偿板。G1、G2与平面镜M1、M2倾斜成45°角。

如上图所示一束光入射到G1上，被G1分为反射光和透射光，这两束光分别经M1和M2反射后又沿原路返回，在分化板后表面分别被透射和反射，于E处相遇后成为相干光，可以产生干涉现象。图中M′2是平面镜M2由半反膜形成的虚像。观察者从E处去看，经M2反射的光好像是从M′2来的。因此干涉仪所产生的干涉和由平面M1与M′2之间的空气薄膜所产生的干涉是完全一样的，在讨论干涉条纹的形成时，只需考察M1和M2两个面所形成的空气薄膜即可。两面相互平行可到面光源在无穷远处产生的等倾干涉，两面有小的夹角可得到面光源在空气膜近处形成的等厚干涉。若光源是点光源，则上述两种情况均可在空间形成非定域干涉。设M1和M′2之间的距离为d，则它们所形成的空气薄膜造成的相干光的光程差近似用下式表示 若M1与M′2平行，则各处d相同，可得等倾干涉。系统具有轴对称不变性，故屏E上的干涉条纹应为一组同心圆环，圆心处对应的光程差最大且等于2d,d 越大圆环越密。反之中心圆斑变大圆环变疏。若d增加则中心“冒出”一个条纹，反之d减小则中心“缩进”一个条纹。故干涉条纹在中心处“冒出”或“缩进”的个数N与d的变化量△d之间有下列关系 根据该关系式就可测量光波波长λ或长度△d。 钠黄双线的精细结构测量原理简介： 干涉条纹可见度定义为：当，时V=1， 此时干涉条纹最清晰，可见度最大；时V=0，可见度最小。 从一视见度最低的位置开始算起，测量一次视见度最低处的位置，者其间的光程差 为，且由关系算出谱线的精细结构。 四.实验结果计与分析 次数初读数 d1（mm） 末读数 d2（mm） △ d=|d1-d2| (mm) (nm)(nm ) 137.7247937.754420.02963592.6592.6

趣味物理小实验

1、想不到的结果 找一个像手掌一样长，像手指一样宽的纸条，向图中那样，剪两个小口或撕两个小口。然后去考考你的同学：如果拿住纸条两头向两侧拉一下，纸条会断成几条呢？ 一般会认为断成三截。这时候你让同学试一下，试的结果一定会感到迷惑不解：纸条只断成两截。 这个小实验可以使你了解在“材料力学”中的一个重要问题。 2、水面浮针 你能把一跟缝衣针放在水面上，让它像麦杆似的浮着吗？很多人认为，这是不可能的，因为铁的密度比水的大，水的浮力不能托起铁针。 如果你也使这“很多人”中的一个，那么下面的实验可以改变你的看法。 取一碗水，拿一根细一点的缝衣针，稍微抹上一层猪油。在水面上放一小张能吸水的纸，再在水面上轻轻的平放一枚缝衣针。等这张纸完全湿透后，轻轻按下纸的四个角，使纸慢慢沉入水中。这时候钢针却漂浮在水面上。放吸水纸的目的是为了减少针对水面的冲击。 3、“透明的”手掌 用一只手遮住眼睛，眼睛就什么也看不见了。下面就教你一个办法，使你的眼睛能“透”过手掌看见远处的东西。 左手拿一个纸卷的圆筒，把它对着左眼，两只眼睛同时向远处看去。然后，举起你的右手，掌心向里，放在右眼的正前方（距右眼大约15cm-30cm处）。这时候，你会觉得手掌上有一个圆洞，你的眼睛可以通过圆洞看到远处的景物。

纸托杯水--这个实验也挺有意识啊！ 杯子里的水不一定装满，在他的上面盖一张纸（作业本纸），倒立后水、纸并不落下。侧立后水也不溢出。有趣吧? 1.瓶子赛跑：装有沙子和装有水的两个同等重量的瓶子从一个高度滚下来，因为沙子对瓶子内壁的摩擦比水对瓶子内壁的摩擦要大得多，而且沙子之间还会有摩擦，因此它的下滑速度比装水的瓶子要慢。 2.带电的报纸：展开报纸，把报纸平铺在墙上。用铅笔的侧面迅速地在报纸上摩擦几下后，报纸就像粘在墙上一样掉不下来了。掀起报纸的一角，然后松手，被掀起的角会被墙壁吸回去。把报纸慢慢地从墙上揭下来，注意倾听静电的声音。 3.铜丝灭火：将铜丝绕成圈，罩在蜡烛的火焰上，这时空气并没有被隔绝，但发现火焰明显变少，甚至熄灭。原因是铜的传热快，火焰产生的热量迅速被铜吸去，使火焰周围温度骤降，当石蜡油的温度低于其燃点时，火焰熄灭。 4.这只气球会爆炸吗？把一只气球吹足气，系紧口子。再用一块透明胶布（橡皮膏也可）贴在气球上，拿一根针从贴着透明胶布的地方把气球扎破，你会看到气从针孔处徐徐冒出来，气球却象消了气的车胎一样慢慢地瘪下去。原来气球扎破时，溢出的空气造成一股压力，橡皮和胶布对这种压力的反应各不相同。当压缩空气从气球扎破的地方冲出时，橡胶脆而薄，气球皮一下就被撑破了，同时发出很大的破裂声。透明胶带比较坚固，它可以抵住压缩空气冲出造成的压力，所以气球不会“啪”的一声爆炸。人们已经把它运用到生产中去了，防爆车胎就是根据这个原理制成的。 5、烧不着的布条：找一块棉布条，用水淋时，在中间部分滴上酒精，然后用手拿着布条的两端，把布条张开，用蜡烛的火焰烧有酒精的部分。有趣的现象出现了：在棉布条正对火焰的上方升起了火焰，好像火焰穿过了布条。拿下布条一看，真奇怪，棉布条并没有烧焦。 6.神奇的牙签：把牙签小心地放在水面上。把方糖放入水盆中离牙签较远的地方。牙签会向方糖方向移动。换一盆水，把牙签小心地放在水面上，现在把肥皂放入水盆中离牙签较近的地方，牙签会远离肥皂。原因是当你把方糖放入水盆的中心时，方糖会吸收一些水分，所以会有很小的水流往方糖的方向流，而牙签也跟着水流移动。但是，当你把肥皂投入水盆中时，水盆边的表面张力比较强，所以会把牙签向外拉。 7.蜡烛吹不灭：点燃蜡烛，并固定在平盘上。使漏斗的宽口正对着蜡烛的火焰，从漏斗的小口对着火焰用力吹气。这样吹气时，火苗将斜向漏斗的宽口端，并不容易被吹灭。如果从漏斗的宽口端吹气，蜡烛将很容易被熄灭。 8.能抓住气球的杯子：对气球吹气并且绑好,将热水（约70℃）倒入杯中约多半杯,热水在杯中停留20秒后，把水倒出来 ,立即将杯口紧密地倒扣在气球上，轻轻把杯子连同气球一块提起。因为用热水处理过的杯子，因为杯子内的空气渐渐冷却，压力变小，因此可以把气

大学物理实验-目录(北大版)

目 录 绪论 (1) 第1篇 不确定度与数据处理基础 (3) 1.1 测量与误差的基本概念 (3) 1.2 随机误差的估算 (5) 1.3 测量的不确定度 (8) 1.4 有效数字及测量结果的表示 (12) 1.5 实验数据处理方法 (14) 习题 (19) 第2篇 力学及热学实验 (20) 2.1 力学及热学实验基础知识 (20) 2.1.1 长度测量器具 (20) 2.1.2 时间测量仪器 (21) 2.1.3 质量测量仪器 (23) 2.1.4 温度测量仪器 (25) 2.2 实验2-1 长度的测量 (27) 2.3 实验2-2 物体密度的测定 (31) 2.4 实验2-3 气轨上滑块的速度和加速度的测定 (38) 2.5 实验2-4 气轨上动量守恒定律的研究 (46) 2.6 实验2-5 气轨上简谐振动的研究 (52) 2.7 实验2-6 固体线膨胀系数的测定及温度的PID调节 (55) 2.8 实验2-7 动力学法测定材料的杨氏弹性模量 (59) 2.9 实验2-8 扭摆法测定物体转动惯量 (64) 2.10 实验2-9 落球法测定液体在不同温度下的黏度 (70) 2.11 实验2-10 拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量 (73) 第3篇 电磁学实验 (78) 3.1 电磁学实验基础知识 (78) 3.1.1 实验室常用设备 (78) 3.1.2 电学实验操作规则 (83) 3.2 实验3-1 伏安法测电阻 (85) 3.3 实验3-2 电表的改装和校正 (87) 3.4 实验3-3 线性电阻和非线性电阻的伏安特性曲线 (91) 3.5 实验3-4 三极管的伏安特性曲线 (95)

北京邮电大学大学物理实验习题1

大学物理实验模拟试题一 一、填空题（总分42分，每空1分） 1． 测量结果的有效数字的位数由 和 共同决定。 2． 50分度的游标卡尺，其仪器误差为 。 3． 量程为10mA 电流表，其等级为，当读数为6. 5mA 时，它的最大误差为 。 4． 不确定度 表示 。 5． = 。 6． 在分光计实验中，望远镜的调节用的是 法。 7． S 是表示多次测量中每次测量值的 程度，它随测量次数n 的增加变化很 ，N S 表示 偏离真值的多少，它随测量次数n 的增加变化很 。 8． 在杨氏模量实验中，若望远镜的叉丝不清楚，应调节望远镜 的焦距，若观察到的标尺像不清楚则应调节望远镜 的焦距。钢丝的伸长量用 法来测定。 9． 计算标准偏差我们用 法，其计算公式为 。 10．表示测量数据离散程度的是 ，它属于 误差，用 误差（偏差）来描述它比较合适。 11．用20分度的游标卡尺测长度，刚好为15mm,应记为 mm 。 12．根据获得测量结果的不同方法，测量可分为 测量和 测量；根据测量的条件不同，可分为 测量和 测量。 13．电势差计实验中，热电偶的电动势与温差的关系为 关系，可用 法、 法和 法来求得经验方程。 14．×50÷= 。 15．÷= 。 16．2252= 。 17．用分光仪测得一角度为300，分光仪的最小分度为1，，测量的结果 为 。 18．对于连续读数的仪器，如米尺、螺旋测微计等，就以 作为仪器误差。 19．分光计测角度时由于度盘偏心引起的测量角度误差按正弦规律变化，这是 误差。 20．在示波器内部，同步、扫描系统的功能是获得 电压信号，这种电压信号加在 偏转板上，可使光点匀速地沿X 方向从左向右作周期性运动。 21．系统误差有 的特点，偶然误差有 的特点。 22．在测量结果的数字表示中，由若干位可靠数字加上 位可疑数字，便组成了有效数字。 23．在进行十进制单位换算时，有效数字的位数 。 24．静电场模拟实验应用了 法，它利用了静电场和 的相似性。 二、单项和多项选择题（总分30分,每题3分）

迈克尔逊干涉仪实验报告精品

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 实验目的： 1） 学会使用迈克尔逊干涉仪 2） 观察等倾、等厚和非定域干涉现象 3） 测量氦氖激光的波长和钠光双线的波长差。 实验仪器： 氦氖激光光源、钠光灯、迈克尔逊干涉仪、毛玻璃屏实验原理： 1：迈克尔逊干涉仪的原理： 迈克尔逊干涉仪的光路图如图所示，光源 S 出 发的光经过称 45。 放置的背面镀银的半透玻璃板 P 1 被分成互相垂直的强度几乎相等的两束光， 光 路 1 通过 M 1 镜反射并再次通过 P 1 照射在观察平 面 E 上，光路 2 通过厚度、折射率与 P 1 相同的玻 璃板 P 2 后由 M 2 镜反射再次通过 P 2 并由 P 1 背面的 反射层反射照射在观察平面 E 上。图中平行于 M 的M ' 是M 经 P 反射所成的虚 1 2 2 1 像，即 P 到 M 与 P 到 M ' 的光程距离相等，故从 P 到M 的光路可用 P 到M ' 等 价替代。这样可以认为 M 与 M ' 之间形成了一个空气间隙， 这个空气间隙的厚度 可以通过移动 M 1 完成，空气间隙的夹角可以通过改变 M 1 镜或 M 2 镜的角度实现。 当 M 与M ' 平行时可以在观察平面 E 处观察到等倾干涉现象，当 M 与M ' 有一 1 2 1 2 定的夹角时可以在观察平面 E 处观察到等厚干涉现象。 2：激光器激光波长测量原理： 由等倾干涉条纹的特点，当 θ =0 时的光程差 δ 最大，即圆心所对应的

1 2 1 2 干 涉级别最高。转动手轮移动 M1，当 d 增加时，相当 于增大了和 k 相应的θ 角 ，可以看到圆 环一个个从中心 “冒出” ；若 d 减小时，圆环逐渐 缩小， 最后“淹没”在中心处。 每“冒” 出或“ 缩”进一个干涉环，相应的光程差改变了一个波长， 也就是 M 与 M ’ 之间距离 变化了半个波长。 若将 M 与 M ’ 之间距离改变了 △d 时，观察到 N 个干涉环变化，则 △d=N 由此可测单色光 的波长。 3：钠光双线波长差的测定： 在使用迈克尔逊干涉仪观察低压钠黄灯双线的等倾干涉条纹时，可以看到 随着动镜 M 1 的移动，条纹本身出现了由清晰到模糊再到清晰的周期性变化，即 反衬度从最大到最小再到最大的周期性变化， 利用这一特性， 可测量钠光双线波长差，对于等倾干涉而言，波长差的计算公式为： 实验内容与数据处理： （1） ）观察非定域干涉条纹 1） 通过粗调手轮打开激光光源， 调节激光器使其光束大致垂直于平面反光镜 M 2 入射，取掉投影屏 E ，可以看到两排激光点 2） 粗调手轮移动 M 1 镜的位置，使得通过分光板分开的两路光光程大致相等 3） 调节M 1 、M 2 镜后面的两个旋钮， 使两排激光点重合为一排，并使两个最 亮的光点重合在一起。此时再放上投影屏 E ，就可以看到干涉条纹。 4） 仔细调节 M 、 M 镜后面的两个旋钮，使 M 与 M ' 平行，这时在屏上可 以看到同心圆条纹，这些条纹为非定域条纹。 5） 转动微调手轮，观察干涉条纹的形状、疏密及中心“吞” 、“吐”条纹随光程差 改变的变化情况。

北京大学物理实验报告：霍尔效应测量磁场(pdf版)

霍尔效应测量磁场 【实验目的】 (1) 了解霍尔效应的基本原理 (2) 学习用霍尔效应测量磁场 【仪器用具】 仪器名参数 电阻箱? 霍尔元件? 导线? SXG-1B毫特斯拉仪±(1% +0.2mT) PF66B型数字多用表200 mV档±(0.03%+2) DH1718D-2型双路跟踪稳压稳流电源0~32V 0~2A Fluke 15B数字万用表电流档±(1.5%+3) Victor VC9806+数字万用表200 mA档±(0.5%+4) 【实验原理】 (1)霍尔效应法测量磁场原理 若将通有电流的导体至于磁场B之中，磁场B(沿着z轴)垂直于电流I S(沿着x轴)的方向，如图1所示则在导体中垂直于B和I S方向将出现一个横向电位差U H，这个现象称之为霍尔效应。 图 1 霍尔效应示意图 若在x方向通以电流I S，在z方向加磁场B，则在y方向A、A′两侧就开始聚积异号电荷而产生相应的附加电场.当载流子所受的横向电场力F E洛伦兹力F B相等时： q(v×B)=qE 此时电荷在样品中不再偏转，霍尔电势差就有这个电场建立起来。 N型样品和P型样品中建立起的电场相反，如图1所示，所以霍尔电势差有不同的符号，由此可以判断霍尔元件的导电类型。

设P型样品的载流子浓度为p，宽度为w，厚度为的d。通过样品电流I S=pqvwd，则空穴速率v=I S/pqwd，有 U H=Ew=I H B =R H I H B =K H I H B 其中R H=1/pq称为霍尔系数，K H=R H/d=1/pqd称为霍尔元件灵敏度。(2)霍尔元件的副效应及其消除方法 在实际测量过程中，会伴随一些热磁副效应，这些热磁效应有： 埃廷斯豪森效应：由于霍尔片两端的温度差形成的温差电动势U E 能斯特效应：热流通过霍尔片在其端会产生电动势U N 里吉—勒迪克效应：热流通过霍尔片时两侧会有温度差产生，从而又产生温差电动势U R 除此之外还有由于电极不在同一等势面上引起的不等位电势差U0 为了消除副效应，在操作时我们需要分别改变IH和B的方向，记录4组电势差的数据 当I H正向，B正向时：U1=U H+U0+U E+U N+U R 当I H负向，B正向时：U2=?U H?U0?U E+U N+U R 当I H负向，B负向时：U3=U H?U0+U E?U N?U R 当I H正向，B负向时：U4=?U H+U0?U E?U N?U R 取平均值有 1 (U1?U2+U3?U4)=U H+U E≈U H (3)测量电路 图 2 霍尔效应测量磁场电路图 霍尔效应的实验电路图如图所示。I M是励磁电流，由直流稳流电源E1提供电流，用数字万用表安培档测量I M。I S是霍尔电流，由直流稳压电源E2提供电流，用数字万用表毫安档测量I S，为了保证I S的稳定，电路中加入电阻箱R进行微调。U H是要测的霍尔电压，接入高精度的数字多用表进行测量。 根据原理(2)的说明，在实验中需要消除副效应。实际操作中，依次将I S、 I M的开关K1、K2置于(+,+)、(?,+)、(?,?)、(+,?)状态并记录U i即可，其 中+表示正向接入，?表示反向接入。

迈克尔逊干涉仪实验报告

实验目的： 1）学会使用迈克尔逊干涉仪 2）观察等倾、等厚和非定域干涉现象 3）测量氦氖激光的波长和钠光双线的波长差。 实验仪器： 氦氖激光光源、钠光灯、迈克尔逊干涉仪、毛玻璃屏 实验原理： 1：迈克尔逊干涉仪的原理： 迈克尔逊干涉仪的光路图如图所示，光源S 出发的光经过称。45放置的背面镀银的半透玻璃板1P 被分成互相垂直的强度几乎相等的两束光，光 路1通过1M 镜反射并再次通过1P 照射在观察平 面E 上，光路2通过厚度、折射率与1P 相同的玻 璃板2P 后由2M 镜反射再次通过2P 并由1P 背面 的反射层反射照射在观察平面E 上。图中平行于1M 的'2M 是2M 经1P 反射所成的虚像，即1P 到2M 与1P 到'2M 的光程距离相等，故从1P 到2M 的光路可用1P 到'2M 等价替代。这样可以认为1M 与'2M 之间形成了一个空气间隙，这个空气间隙的厚度可以通过移动1M 完成，空气间隙的夹角可以通过改变1M 镜或2M 镜的角度实现。当1M 与' 2M 平行时可以在观察平面E 处观察到等倾干涉现象，当1M 与'2M 有一定的夹角时可以在观察平面E 处观察到等厚干涉现象。 2：激光器激光波长测量原理： 由等倾干涉条纹的特点，当θ =0 时的光程差δ 最大，即圆心所对应的干

涉级别最高。转动手轮移动 M1，当 d 增加时，相当 于增大了和 k 相应的θ 角 ，可以看到圆 环一个个从中心“冒出” ；若 d 减小时，圆环逐渐 缩小，最后“淹没”在中心处。 每“冒”出或“缩”进一个干涉环，相应的光程差改变了一个波长，也就是 M 与M ’之间距离 变化了半个波长。 若将 M 与 M ’之间距离改变了△d 时，观察到 N 个干涉环变化，则△d =N 由此可测单色光的波长。 3：钠光双线波长差的测定： 在使用迈克尔逊干涉仪观察低压钠黄灯双线的等倾干涉条纹时，可以看到随着动镜1M 的移动，条纹本身出现了由清晰到模糊再到清晰的周期性变化，即反衬度从最大到最小再到最大的周期性变化，利用这一特性，可测量钠光双线波长差，对于等倾干涉而言，波长差的计算公式为： 实验内容与数据处理： （1）观察非定域干涉条纹 1）通过粗调手轮打开激光光源，调节激光器使其光束大致垂直于平面反光镜2M 入射，取掉投影屏E ，可以看到两排激光点 2）粗调手轮移动1M 镜的位置，使得通过分光板分开的两路光光程大致相等 3）调节1M 、2M 镜后面的两个旋钮，使两排激光点重合为一排，并使两个最亮的光点重合在一起。此时再放上投影屏E ，就可以看到干涉条纹。 4）仔细调节1M 、2M 镜后面的两个旋钮，使1M 与' 2M 平行，这时在屏上可以看到同心圆条纹，这些条纹为非定域条纹。 5）转动微调手轮，观察干涉条纹的形状、疏密及中心“吞”、“吐”条纹随光程差改变的变化情况。

趣味物理实验

有趣的惯性实验 同学们，当你快速跑步时，让你马上停下来，你能做到吗？当你推动一个物体时，是不是刚开始用的力气要更大一些呢？其实，这些都是因为物体有惯性的缘故。今天的作文课上，老师就给我们演示了几个惯性的实验，大家一起跟我来看一看。 第一个实验开始了。楼老师小心翼翼地将八个象棋子叠在一起，然后拿起一把直尺，举得高高的，微笑着说：“我要从这叠象棋中取出最下面的一个，但上面的棋子能保持不动。”什么？要取出最下面那个棋子，而上面的却能做到不动？我简直不相信自己的耳朵，老师该不会是在吹牛吧？同学们也将信将疑望着老师。只见老师将直尺紧贴着桌面，迅速地朝最下面的象棋敲去。啊！奇迹发生了！只听见“啪”的一声，最下面的那个棋子飞了出去，而上面的棋子真的稳稳当当地叠在桌子上！太神奇了！同学们情不自禁地欢呼起来，教室里响起了一片热烈的掌。 还有更精彩的呢！第二个实验开始了，老师从抽屉里取出一个饮料瓶和一张纸条，然后将瓶子倒扣在纸条上。“同学们，如果我将纸条抽出，瓶子会不会倒啊？”“会！当然会！”同学们异口同声地说。“好！请认真看喽！”老师笑了笑，一副胸有成竹的样子。只见她弓着背，一手撑着桌子，一手抓着纸条。同学们都站了起来，伸长脖子，眼睛一眨不

眨的，生怕漏掉一个细节。“一、二、三！”老师将纸条猛地一抽，那瓶子像个醉汉一样晃了晃，却渐渐地平稳下来了，没倒！耶！成功了！教室里又爆发出一阵雷鸣般的掌声！ 第三个实验是将硬币放在饮料瓶的盖子上，然后在硬币下压一张纸条，要将纸条抽出，而硬币却依然留在瓶盖上。这个实验同样十分精彩，老师也做得非常地成功。同学们不时发出“啧啧”的称赞声。 “老师，为什么会这样啊？”同学们都迷惑不解。这时老师向我们解释了其中的原理——“物体只要不受到外力的作用，就会保持其原来的静止状态或匀速运动状态不变。就像汽车，开始的时候，即使是急刹车，也会继续再向前行一段路，才会停下来。棋子、饮料瓶、硬币原先是不动的，当迅速地取出下面的物体时，仍旧会保持不动。”哦，原来是这样！同学们恍然大悟。 科学真是太神奇了！长大后，我一定要通过自己的努力，却揭开生活中一个个的“谜”。 简易显微镜制作 一、制作方法： 简易显微镜是由镜头、镜筒、镜柱、反光镜四部分组成。 1、镜头 将一种聚光手电筒的电珠打碎，取下前面的玻璃球，用钳子把玻璃球周围玻璃片夹掉。选厚为2毫米的硬纸板剪成50×50毫米的3片方块。在中心打一小孔，以玻璃球恰好嵌入为佳，再用粘合剂把三片硬纸板粘在一起。

北京大学物理实验报告：弗兰克-赫兹实验(docx版)

北京大学物理实验报告：弗兰克-赫兹实验(docx版)

弗兰克-赫兹实验 【实验目的】 (1) 了解弗兰克-赫兹实验用伏-安证明原子存在能级的原理和方法 (2) 学习用伏-安法测量非线性器件 (3) 学习微电流的测量 【仪器用具】 仪器名参数 F-H-II 弗兰克赫兹实验仪?F-H-II 弗兰克赫兹实验仪微电流放大器10?7档F-H-II 弗兰克赫兹实验仪电源组V F 0~5V2.5级 V G1K 0~5V 2.5级 V G2P0~15V2.5级Victor VC9806+数字万用表200 mV档±(0.5%+4) 【实验原理】 (1)原子的受激辐射 玻尔的氢原理理论指出，原子只能较长久地停留在一些稳定状态（称为定态）。这些定态的能量（称为能级）是不连续分布的，其中能级最低的状态称为基态。原子在两个定态之间发生跃迁时，要吸收或发射一定的能量，该能量等于两个定态之间的能量差 ΔE mn=E m?E n 原子在能级之间的跃迁可以通过有一定能量的电子与原子碰撞交换能量来实现。初速度为零的电子经过电势差U0加速获得能量eU0，当这些电子与稀薄气体（例如汞）发生碰撞，就会发生能量交换。当电子能量满足 eU0=ΔE mn 便会使得原子从E n被激发到E m，电子能量被吸收。 (2)弗兰克-赫兹实验 图 1 弗兰克-赫兹装置示意图

图1是弗兰克-赫兹实验装置示意图。图中左侧为弗兰克-赫兹管（F-H管），它是一种密封的玻璃管，其中充有稀薄的原子量较大的汞或惰性气体原子。在这里灯丝用来对阴极K加热，使其发射热电子。灯丝电压U F越高，阴极K发射的电子流也就越大。第一栅极G1的主要作用是消除空间电荷对阴极电子发射的影响。第二栅极G2的作用是在G2和K之间形成对电子加速的静电场。发射的电子穿过栅极G2达到极板P，形成板流I P。板流I P的大小由微电流测试仪进行测量。在板极P和G2之间加有一反向电压，它对电子减速，使经过碰撞后动能非常低的电子折回。 由热阴极发射的电子初速度为零，受加速电场V G2K作用，V G2K较低时，电子能量小于原子的激发能，电子与汞原子只能发生弹性碰撞。当V G2K增大到原子的第一激发电位时，电子与原子间就产生非弹性碰撞，汞原子吸收电子的能量，由基态被激发到第一激发态。电子损失能量后不能穿越拒斥场，引起板流I P聚减，于是I P?V G2K特性曲线上出现第一个峰值。V G2K继续增大，电子经第一次非弹性碰撞后的剩余能量足以使其与汞原子产生第二次非弹性碰撞，汞原子再次从电子中取得能量，能量交换的结果使I P再次下降。 峰间距正是第一激发态和基态的能极差，在本次实验中，通过测量各个峰值并对其进行线性拟合可以更准确地测得能极差。 (3)实验装置 图 2 四栅式F-H管 实验仪器如图2所示，仪器分为三部分。 加热炉和控温仪：中有FH管，保持FH处于预定温度中 电源组：包括三组独立的稳压电源，分别提供V F灯丝加热电源，V G1K控制电子束强度的加速电压，V G2P减速用的反向电压 微电流放大器：将板流I P并输出U out，本次试验中用U out代替I P 【实验原理】 1预热汞管至180度 2如图2所示搭建实验装置 3根据参考数据调节V F V G1K V G2P，在允许范围内使得峰谷比较大 4调节V G2K，粗测U out?V G2K，了解峰出现的范围

OTDR实验报告

实验名称：自构建光纤链路的otdr测试实验实验日期：指导老师：林远芳学生姓 名：同组学生姓名：成绩： 一、实验目的和要求二、实验内容和原理三、主要仪器设备四、实验结果记录 与分析 五、数据记录和处理六、结果与分析七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1. 了解瑞利散射及菲涅尔反射的概念及特点； 2. 熟练掌握裸纤端面切割、清洁、连接对准方法及熔接技术； 3. 熟悉光时域反射仪（optical time domain reflectometer，以下简称 otdr）的工 作原理、操作方法和使用要点，能利用 otdr 测试、判断和分析光纤链路中的事件点位置及 其产生原因，提高工程应用能力。 二、实验内容和原理 1．otdr 测试基本理论 散射：光遇到微小粒子或不均匀结构时发生的一种光学现象，此时光传输不再具有良好 的方向性。 瑞利散射：当光在光纤中传播时，由于光纤的基本结构不完美（光纤本身的缺陷、制作 工艺和材料组分存在着分子级大小的结构上的不均匀性），一部分光纤会改变其原有传播方向 而向四周散射（图 1-3-1），引起光能量损失，其强度与波长的 4 次方成反比，随着波长的 增加，损耗迅速下降。 后向或背向散射：瑞利散射的方向是分布于整个立体角的，其中一部分散射光纤和原来 的传播方向相反，返回到光纤的注入端，形成连续的后向散射回波。光纤中某一点的后向回 波可以反映出光纤中光功率的分布情况，椐此可以测试出光纤的损耗。 菲涅尔反射：当光纤由一种媒质进入另一种媒质时会产生的一种反射，其强度与两种媒 质的相对折射率的平方成正比。如图1-3-2 所示，一束能量为p0 的光，由媒质 1（折射率 为nl）进入媒质 2（折射率为 n2）产生的反射信号为p1，则 ?n1?n2p1???n?n2?1? ???2 衰减：指信号沿链路传输过程中损失的量度，以 db 表示。衰减是光纤中光功率减少量 的一种度量，光纤内径中的瑞利散射是引起光纤衰减的主要原因。通常，对于均匀光纤来 说，可用单位长度的衰减，即衰减系数来反映光纤的衰减性能的好坏。 当光脉冲通过光纤传输时，沿光纤长度上的每一点均会引起瑞利散射。这种散射向着四 面八方，其中总有一部分会沿着纤轴反向传输到输入端。由于主要的散射是瑞利散射，并且 瑞利散射光的波长与入射光的波长相同，其光功率与该散射点的入射光功率成正比，光纤中 散射光的强弱反映了光纤长度上各点衰减大小，光纤长度上的某一点散射信号的变化，可以 通过后向散射方法独立地探测出来，而不受其它点散射信号改变的影响，所以测量沿纤轴返 回的后向瑞利散射光功率就可以获得光沿着光纤传输时的衰减及其它信息。 基于后向散射法设计的测量仪器称为 otdr，其突出优点在于它是一种非破坏性的单端测 量方法，测量只需在光纤的一端进行。它利用激光二极管产生光脉冲，经定向耦合器注入被 测光纤，然后在同一端测量沿光纤轴向向后返回的散射光功率返回信号与时间的关系，将时 间值乘以光在光纤中的传播速度以计算出距离，在屏幕上显示返回信号的相对功率与距离之 间的关系曲线和测试结果。国内厂家主要是中国电子科技集团公司第四十一研究所，国外的 品牌主要有安捷伦（agilent）、安立（anritsu）、exfo、wavetek 等。 2．光纤的连接 光纤连接时的耦合损耗因素基本上可分为两大类：一类是固有的，是被连接光纤本身特 性参数的差异，比如纤芯直径、模场直径、数值孔径差异、纤芯或模场的同心度偏差、纤芯

迈克尔逊干涉仪(实验报告)

一、实验目的 1、掌握迈克尔逊干涉仪的调节方法并观察各种干涉图样。 2、区别等倾干涉、等厚干涉和非定域干涉，测定 He-Ne 激光波长 二、实验仪器 迈克尔逊干涉仪、 He-Ne 激光器及光源、小孔光阑、扩束镜（短焦距会聚镜）、毛玻璃屏等。 （图一） （图二） 三、实验原理 ①用 He-Ne 激光器做光源，使激光通过扩束镜会聚后发散，此时就得到了一个相关性很好的点光源，射到分光板 P1和 P2上后就将光分成了两束分别射到 M1 和 M2 上，反射后通过 P1 、 P2 就可以得到两束相关光，此时就会产生干涉条纹。 ②产生干涉条纹的条件，如图 2 所示， B 、 C 是两个相干点光源，则到 A 点的光程差δ =AB-AC=BCcosi , 若在 A 点出产生了亮条纹，则δ =2dcosi=k λ (k 为亮条纹的级数 ) ，因为 i 和 k 均为不可测的量，所以取其差值，即λ =2 Δ d/ Δ k。 四、实验步骤 1、打开激光电源，先不要放扩束镜，让激光照到分光镜 P1 上，并调节激光的反射光照射到激光筒上。 2、调节 M2 的位置使屏上两排光中最亮的两个光点重回，并调至其闪烁。 3、将扩束镜放于激光前，调节扩束镜的高度和偏角，使光能照在 P1分光镜上，看显示屏上有没有产生同心圆的干涉条纹图案。没有的话重复 2 、 3 步骤，直到产生同心圆的干涉条纹图案。 4、微调 M2是干涉图案处于显示屏的中间。 5、转动微量读数鼓轮，使 M1 移动，可以看到中心条纹冒出或缩进，若看不到此现象，先转动可度轮，再转动微量读数鼓轮。记下当前位置的读数 d0 ，转动微量读数鼓轮，看到中心条纹冒出或缩进 30 次则记一次数据，共记录 10 次数据即 d0、 d1 (9)

“迈克尔逊干涉仪”实验报告

“迈克尔逊干涉仪”实验报告 【引言】 迈克尔逊干涉仪是美国物理学家迈克尔逊(A.A.Michelson)发明的。1887年迈克尔逊和莫雷(Morley)否定了“以太”的存在，为爱因斯坦的狭义相对论提供了实验依据。迈克尔逊用镉红光波长作为干涉仪光源来测量标准米尺的长度，建立了以光波长为基准的绝对长度标准，即1m=1 553 164．13个镉红线的波长。在光谱学方面，迈克尔逊发现了氢光谱的精细结构以及水银和铊光谱的超精细结构，这一发现在现代原子理论中起了重大作用。迈克尔逊还用该干涉仪测量出太阳系以外星球的大小。 因创造精密的光学仪器，和用以进行光谱学和度量学的研究，并精密测出光速，迈克尔逊于1907年获得了诺贝尔物理学奖。 【实验目的】 （1）了解迈克尔逊干涉仪的原理和调整方法。 （2）测量光波的波长和钠双线波长差。 【实验仪器】 迈克尔逊干涉仪、He-Ne激光器、钠光灯、扩束镜 【实验原理】 1.迈克尔逊干涉仪结构原理 图1是迈克尔逊干涉仪光路图，点光源 S发出的光射在分光镜G1，G1右表面镀有半 透半反射膜，使入射光分成强度相等的两束。 反射光和透射光分别垂直入射到全反射镜M1 和M2，它们经反射后再回到G1的半透半反射 膜处，再分别经过透射和反射后，来到观察区 域E。如到达E处的两束光满足相干条件，可 发生干涉现象。 G2为补偿扳，它与G1为相同材料，有 相同的厚度，且平行安装，目的是要使参加干 涉的两光束经过玻璃板的次数相等，波阵面不会发生横向平移。 M1为可动全反射镜，背部有三个粗调螺丝。 M2为固定全反射镜，背部有三个粗调螺丝，侧面和下面有两个微调螺丝。 2.可动全反镜移动及读数 可动全反镜在导轨上可由粗动手轮和微动手轮的转动而前后移动。可动全反镜位置的读数为： ××.□□△△△ (mm) （1）××在mm刻度尺上读出。

用双棱镜干涉测光波波长的实验报告

用双棱镜干涉测光波波长的实验报告 【实验目的】 1．掌握用双棱镜获得双光束干涉的方法，加深对干涉条件的理解． 2．学会用双棱镜测定钠光的波长． 【实验仪器】 光具座，单色光源(钠灯)，可调狭缝，双棱镜，辅助透镜(两片)，测微目镜，白屏． 【实验原理】 如果两列频率相同的光波沿着几乎相同的方向传播，并且它们的位相差不随时间而变化，那么在两列光波相交的区域，光强分布是不均匀的，而是在某些地方表现为加强，在另一些地方表现为减弱(甚至可能为零)，这种现象称为光的干涉． 菲涅耳利用图1所示的装置，获得了双光束的干涉现象．图中AB 是双棱镜，它的外形结构如图2所示，将一块平玻璃板的一个表面加工成两楔形板，端面与棱脊垂直，楔角A 较小(一般小于10)．从单色光源发出的光经透镜L 会聚于狭缝S ，使S 成为具有较大亮度的线状光源．从狭缝S 发出的光，经双棱镜折射后，其波前被分割成两部分，形成两束光，就好像它们是由虚光源S1和S2发出的一样，满足相干光源条件，因此在两束光的交叠．区域P1P2内产生干涉．当观察屏P 离双棱镜足够远时，在屏上可观察到平行于狭缝S 的、明暗 相间的、等间距干涉条纹． 图1 图2 设两虚光源S1和S2之间的距离为d '，虚光源所在的平面(近似地在光源狭缝S 的平面内)到观察屏P 的距离为d ，且d d <<'，干涉条纹间距为x ?，则实验所用光源的波长λ为 x d d ?'= λ 因此，只要测出d '、d 和x ?，就可用公式计算出光波波长． 【实验内容】 1．调节共轴 (1)按图1所示次序，将单色光源M ，会聚透镜L ，狭缝S ，双棱镜AB 与测微目镜P 放置在光具座上．用目视法粗略地调节它们中心等高、共轴，棱脊和狭缝S 的取向大体平行． (2)点亮光源M ，通过透镜L 照亮狭缝S ，用手执白纸屏在双棱镜后面检查：经双棱镜折射后的光束，有否叠加区P1P2 (应更亮些)?叠加区能否进入测微目镜? 当移动白屏时，叠加

迈克尔逊干涉仪实验报告

迈克尔逊干涉仪实验报 告 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]

迈克耳逊干涉仪 一. 实验目的 1.了解迈克尔逊干涉仪的结构和原理，掌握调节方法； 2.用迈克尔逊干涉仪测量钠光波长和精细结构。 二. 实验仪器 迈克尔逊干涉仪、钠光灯、透镜等。 三. 实验原理 迈克耳孙干涉仪原理如图所示。两平面反射镜M1、M2、光源 S和观察点E （或接收屏）四者北东西南各据一方。M1、M2相互垂直，M2是固定的，M1可沿导轨做精密移动。G1和G2是两块材料相同薄厚均匀相等的平行玻璃片。G1的一个表面上镀有半透明的薄银层或铝层，形成半反半透膜，可使入射光分成强度基本相等的两束光，称G1为分光板。G2与G1平行，以保证两束光在玻璃中所走的光程完全相等且与入射光的波长无关，保证仪器能够观察单、复色光的干涉。可见G2作为补偿光程用，故称之为补偿板。G1、G2与平面镜M1、M2倾斜成45°角。 如上图所示一束光入射到G1上，被G1分为反射光和透射光，这两束光分别经M1和M2反射后又沿原路返回，在分化板后表面分别被透射和反射，于E处相遇后成为相干光，可以产生干涉现象。图中M′2是平面镜M2由半反膜形成的虚像。观察者从E处去看，经M2反射的光好像是从M′2来的。因此干涉仪所产生的干涉和由平面M1与M′2之间的空气薄膜所产生的干涉是完全一样的，在讨论干涉条纹的形成时，只需考察M1和M2两个面所形成的空气薄膜即可。两面相互平行可到面光源在无穷远处产生的等倾干涉，两面有小的夹角可得到面光源在空气膜近处形成的等厚

干涉。若光源是点光源，则上述两种情况均可在空间形成非定域干涉。设M1和M ′2之间的距离为d ，则它们所形成的空气薄膜造成的相干光的光程差近似用下式表示 若M1与M ′2平行，则各处d 相同，可得等倾干涉。系统具有轴对称不变性，故屏E 上的干涉条纹应为一组同心圆环，圆心处对应的光程差最大且等于2d,d 越大圆环越密。反之中心圆斑变大圆环变疏。若d 增加 则中心“冒出”一个条纹，反之d 减小 则中心“缩进”一个条纹。故干涉条纹在中心处“冒出”或“缩进”的个数N 与d 的变化量△d 之间有下列关系 根据该关系式就可测量光波波长λ或长度△d 。 钠黄双线的精细结构测量原理简介： 干涉条纹可见度定义为： 当，时V=1，此时干涉条纹最清晰，可见度最大；时V=0，可见度最小。 从一视见度最低的位置开始算起，测量一次视见度最低处的位置，者其间的光程差为，且由关系算出谱线的精细结构。 四. 实验结果计与分析 钠光的平均波长 次数 初读数 d 1（mm ） 末读数 d 2（mm ） △d=|d 1-d 2| (mm) (nm) (nm) 1 其中λ=2*Δd/100，根据λ0=； = E=% 钠光的精细结构：

北京大学物理实验报告：弗兰克赫兹实验docx版

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弗兰克-赫兹实验 【实验目的】 （１) 了解弗兰克－赫兹实验用伏-安证明原子存在能级的原理和方法 (２) 学习用伏-安法测量非线性器件 (３) 学习微电流的测量 【仪器用具】 仪器名参数 F-H-II 弗兰克赫兹实验仪?F-Ｈ-II 弗兰克赫兹实验仪微电流放大器10?7档F-H-II 弗兰克赫兹实验仪电源组V F 0~5V2.5级 V G1K 0~5V 2.5级 V G2P 0~15V2.５级Victｏr VC9806＋数字万用表200 ｍＶ档±(０.５%＋4） 【实验原理】 (1)原子的受激辐射 玻尔的氢原理理论指出，原子只能较长久地停留在一些稳定状态(称为定态）。这些定态的能量(称为能级)是不连续分布的，其中能级最低的状态称为基态。原子在两个定态之间发生跃迁时，要吸收或发射一定的能量，该能量等于两个定态之间的能量差 ΔE mn=E m?E n 原子在能级之间的跃迁可以通过有一定能量的电子与原子碰撞交换能量来实现。初速度为零的电子经过电势差U0加速获得能量eU0,当这些电子与稀薄气体（例如汞)发生碰撞,就会发生能量交换。当电子能量满足 eU0=ΔE mn 便会使得原子从E n被激发到E m,电子能量被吸收。 (2)弗兰克-赫兹实验 图１弗兰克-赫兹装置示意图 图1是弗兰克-赫兹实验装置示意图。图中左侧为弗兰克－赫兹管（F-H管），

它是一种密封的玻璃管,其中充有稀薄的原子量较大的汞或惰性气体原子。在这里灯丝用来对阴极K加热,使其发射热电子。灯丝电压U F越高，阴极K发射的电子流也就越大。第一栅极G1的主要作用是消除空间电荷对阴极电子发射的影响。第二栅极G2的作用是在G2和K之间形成对电子加速的静电场。发射的电子穿过栅极G2达到极板P，形成板流I P。板流I P的大小由微电流测试仪进行测量。在板极P和G2之间加有一反向电压,它对电子减速,使经过碰撞后动能非常低的电子折回。 由热阴极发射的电子初速度为零，受加速电场V G2K作用，V G2K较低时，电子能量小于原子的激发能,电子与汞原子只能发生弹性碰撞。当V G2K增大到原子的第一激发电位时,电子与原子间就产生非弹性碰撞,汞原子吸收电子的能量,由基态被激发到第一激发态。电子损失能量后不能穿越拒斥场，引起板流I P聚减，于是I P?V G2K特性曲线上出现第一个峰值。V G2K继续增大,电子经第一次非弹性碰撞后的剩余能量足以使其与汞原子产生第二次非弹性碰撞,汞原子再次从电子中取得能量,能量交换的结果使I P再次下降。 峰间距正是第一激发态和基态的能极差，在本次实验中,通过测量各个峰值并对其进行线性拟合可以更准确地测得能极差。 (3)实验装置 图 2 四栅式F－Ｈ管 实验仪器如图２所示，仪器分为三部分。 加热炉和控温仪:中有FH管，保持FＨ处于预定温度中 电源组:包括三组独立的稳压电源,分别提供V F灯丝加热电源，V G1K控制电子束强度的加速电压,V G2P减速用的反向电压 微电流放大器:将板流I P并输出U out,本次试验中用U out代替I P 【实验原理】 1预热汞管至18０度 2如图２所示搭建实验装置 3根据参考数据调节V F V G1K V G2P，在允许范围内使得峰谷比较大 4调节V G2K,粗测U out?V G2K,了解峰出现的范围 5缓慢调节V G2K，细测U out?V G2K曲线 6处理实验数据