大学物理实验 期末复习笔记整理（个人复习笔记/侵删/有不足之处欢迎斧正）
一、误差和数据处理
1.
系统误差是指在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。它通常是由于测量设备、测量方法或测量环境等因素引起的，具有重复性、单向性和可测性。而随机误差则是由于测量过程中一系列有关因素微小的随机波动而形成的具有相互抵偿性的误差，其大小和方向都不固定，但多次测量时正负误差可以相互抵偿，误差的平均值将逐渐趋向于零。
瞬时雷电影响既不是系统误差，也不是随机误差。
系统误差和随机误差都是测量学中的概念，它们与测量过程中出现的误差类型相关。而瞬时雷电是一种自然现象，它是大气中形成巨大电流的现象。
当20℃标定的标准电阻在30℃下使用时，产生的误差主要属于系统误差。
在这个例子中，由于标准电阻是在20℃下标定的，但在实际使用中环境温度为30℃，这种温度变化会导致电阻值的变化，这种变化是系统性的、可预测的，并且与电阻的实际使用条件（温度）相关。
2.
答案为C
结果表达式=结果最佳值+-不确定度
注意，此时精度需要保持一致
3.
答案为A
A类不确定度：用统计分析的方法对观测列进行不确定度评定叫A类评定。只要有条件(人力、时间、设备、材料、方法和资金)都可以对被测量采用A类评定,但对样品破坏性试验是例外。
总不确定度：由于扩展测量不确定度反映各个不确定度分量的综合贡献，并且一般作为测量报告的结果，以前也称总不确定度。后考虑到易与合成不确定度混淆，改为扩展测量不确定度，简称扩展不确定度，不再使用总不确定度一词。
实验测量结果包含5要素: 数值、不确定度、单位、置信度、相对不确定度。
单次测量不涉及到重复性，因此只考虑B类不确定度。
不确定度分为A类和B类，A类通常与仪器精度和稳定性有关，即使是单次测量也可能存在。B类则通常由人为因素引起，不包括在单次测量的总不确定度中。
在多次测量同一物理量时，需要考虑所有的不确定度，包括B类和A类不确定度。B类不确定度包括了所有不属于A类不确定度的不确定度，其中包括了测量不确定度和算法不确定度。B类不确定度包括了所有不属于A类不确定度的不确定度，其中包括了测量不确定度和算法不确定度。
由一系列观测结果的统计分析来评定的不确定度为B类不确定度，因为它不是由单次测量产生的，而是基于多次测量的统计分析。
4.
正解D
量程最好选择在三分之二处的电流表，这里选1A的量程。精度级别数字越小精度越高，这里选择1.0级。故选D。
5.
正解B
6.
正解B
7.
8.
9.
10.
11.
正解：×√×√×
（1）：零点漂移，简称零漂，是指当放大电路输入信号为零（即没有交流电输入）时，由于受温度变化，电源电压不稳等因素的影响，使静态工作点发生变化，并被逐级放大和传输，导致电路输出端电压偏离原固定值而上下漂动的现象。它包括时间漂移和温度漂移。
（2）：系统误差是由于测量设备、测量方法或测量环境等因素引起的，具有重复性、单向性和可测性等特点。在伏安法测电阻的实验中，电流表和电压表的示值误差、内阻等仪器误差，以及实验条件不能达到理论公式所规定的要求等因素，都会导致测量结果的偏离，从而产生系统误差。
（3）：
粗大误差通常不能通过改进实验测量公式来消除。
粗大误差，也称为粗差、过失误差或疏忽误差，是指在一定测量条件下，测量值明显偏离实际值所形成的误差。这种误差往往是由于实验人员疏忽失误、使用了有缺陷的量具、环境条件的反常突变等因素引起的。
12.
正解CDCDD
（3）：准确率与测量数值和真实数值的差距有关，差距越小，越准确；如果本题问的是精密度，则答案为B
（5）：不确定度分为A类和B类，A类通常与仪器精度和稳定性有关，即使是单次测量也可能存在。B类则通常由人为因素引起，不包括在单次测量的总不确定度中。
13.
（1）：有效数字位数取决于字数位最少的那一项，本题中字数数位最少为1.72（3位有效数字）
（3）：从一个数左边第一个非零数字开始，到末尾数字为止，所有的数字都是这个数的有效数字
二、光电效应测普朗克常数
1.
（1）：答案发生错误，汞灯确实要预热长于20分钟
（3）：答案发生错误，汞灯若中途关闭，不能立即重新启动
2.
（1）：光电效应是瞬时效应，一经照射立即产生光电子。光子的最大初动能与入射光的强度，光的照射时间无 关，仅随入射光频率增大而增大。只有入射光的波长小于使该金属发生光电效应的极限波长，才能发生光 电效应现象。
（2）：正确答案应该选择A。
（3）：实验主要通过零电流法和补偿法测量截止电压。实测曲线与理论曲线不同的原因是实测的光电流实际上是 阴极光电子发射形成的光电流，阳极光电子发射形成的反向电流和光电管的暗电流的代数和。
（4）：实验主要通过零电流法和补偿法测量截止电压。
3.
（2）：绿色光频率最大，红色光频率最小，因此红光的光子能量最小
（3）：
（4）：光电效应是瞬时效应，一经照射立即产生光电子。光子的最大初动能与入射光的强度，光的照射时间无 关，仅随入射光频率增大而增大。只有入射光的波长小于使该金属发生光电效应的极限波长，才能发生光 电效应现象。
三、声速的测量
1.
2Π；一个波长；
相位比较法（行波法）中，示波器调至XY模式，示波器X连接S1，且图形变化为:每2φ恢复原斜率直线（波长为λ），下图三个图形分别相位差间隔φ/2，(a),(c)之间波长相差λ/2
2.
（1）：空气中声速的测定实验用两个压电元件作换能器，一个换能器有高频电信号激振而产生声压，另一个作为 接收换能器将高频变化的声压转换为电信号。
（2）：共振干涉法（驻波法）中，示波器调至显示Y模式，示波器Y连接S2，显示S1发射波与S2反射波干涉形成 的波形，观察到的为正弦波。首次移动到振幅较大处，需要手动调节信号发生器的输出频率。
四、迈克尔干涉仪的调整和使用
1.
（1）：标尺为1mm，粗动手轮为0.01mm，微动手轮为0.0001mm，眼睛移动时若出现“冒出”的情况需调节水平/竖直拉簧。
（2）：调节M1镜（定镜）可以使十字架垂直。平面镜M2由旋钮控制，可以移动。等倾干涉时，M1与M2垂直。 M1与M2'之间形成空气薄膜。
(3):玻璃片G1其分光的作用，玻璃片G2起补偿光程的作用，称为补偿玻璃。
如果干涉仪上缺少补偿玻璃片G2，答案是c.会增加测量误差。
补偿玻璃片G2在迈克尔逊干涉仪中的作用是确保两束光在相遇时具有相同的光程。当激光经过分束器G1后，一束光直接反射到M1，另一束光透射后经过G2再反射到M2。如果没有G2，那么透射的光束将不会经过与G1相同的介质（通常是玻璃），这会导致两束光在返回时具有不同的光程。
(4):
五、超声光栅
可参考视频：近代物理实验：超声光栅测声速（共2集）_哔哩哔哩_bilibili
1.
实验时间不宜过长，原因如下： 声波在液体的传播与液体温度有关，时间过长温度会在小范围变动 信号源工作时间过长，高频下可能会电路过热而损坏。
2.
PZT为（锆钛酸铅）压电陶瓷，利用逆压电效应产生超声波。驻波的振荡使得液体的折射率发生变化，进 而产生类似衍射的效果，故称作超声光栅。
3.
在本实验中，光栅常数指的是超声波的波长。本实验以低压汞灯作为光源，颜色顺序为 左：黄绿蓝 右： 蓝绿黄。测量目镜的最小刻度为0.01mm，读数时需要保留三位小数。
六、磁滞回线
可参考视频：【丁老师讲堂】第368期：磁滞回线_哔哩哔哩_bilibili
1.
（1）：
（2）：错误 实验前先将实验仪的“幅度调节”旋钮逆时针到底，使输出信号为最小，屏幕为1个光点。
（10）：
软磁材料:磁导率大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。饱和磁感应强度大，矫顽(Hc)小，磁滞回线的面积窄而长，损耗小（HdB面积小）。包括磁纯铁，硅钢坡莫合金(Fe，Ni)铁氧体等。适用于继电器、电机、以及各种高频电磁元件的磁芯、磁棒。
硬磁材料:矫顽力(Hc)大（>102A/m)，剩磁Br大，磁滞回线的面积大，损耗大。比如钨钢，碳钢，铝镍钴合金等。用途: 磁滞回线宽肥，磁化后可长久保持很强磁性，适于制成磁电式电表中的永磁铁、耳机中的永久磁铁、永磁扬声器。
2.
（1）：
软磁材料：变压器（磁滞回线窄而长，反复磁化所产生的热与磁滞回线包围的面积成正比）
硬磁材料：永磁铁（磁滞回线较宽，Br，Hc均很大）
（2）：同（1）
（3）：磁滞现象是指材料磁化时，材料内部磁感应强度B不仅与当时的磁场强度H有关，而且与之前的磁化状态有关。
（5）：
3.
七、霍尔法测螺线管的磁场
可参考视频：霍尔效应测电场 螺线管-实验操作_哔哩哔哩_bilibili
1.
（1）：
（2）：霍尔片的灵敏度，一般来说越大越好。n为载流子浓度，d为材料厚度(霍尔片)
（3）：霍尔效应测磁场是通过改变电流和磁场的方向来消除负效应引起的附加电压的。测量时，只要K2、K3中有一个换向，K4都要换向，K4控制VH。
（4）：
2.
（1）：
（2）：
（实验中使用的Is为5MA）
3.
正解：Vo;VE;VN;VR
4.
正解：-1/nqd;A
5.
正解：A；A
励磁线圈不宜长时间通电，否则会因线圈发热影响测量效果。一般励磁电流(500、1000ma）远大于工作 电流（4-5ma)（由干电池提供）
八、弗兰克-赫兹
1.
（1）：
】
（2）：
