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大学物理综合设计实验

1.1

实验一　光学多通道分析器的应用
1.1.1

背景知识
1.1.2

实验原理
1.1.2.1

1.光栅分光原理
1.1.2.2

2.光栅的基本特性
1.1.3

仪器介绍
1.1.3.1

1.仪器结构
1.1.3.2

2.性能指标
1.1.4

操作步骤
1.1.5

实验内容
1.1.6

思考题
1.1.7

附录1　软件介绍
1.1.7.1

1.“文件”菜单
1.1.7.2

2.“信息”菜单
1.1.7.3

3.“运行”菜单
1.1.7.4

4.“数据处理”菜单
1.1.7.5

5.“系统”菜单
1.1.8

附录2　三棱镜分光
1.1.8.1

1.基本原理
1.1.8.2

2.棱镜的基本特性
1.1.8.3

3.棱镜的基本类型
1.1.9

附录3　常用光谱仪简介
1.1.9.1

1.光谱仪
1.1.9.2

2.光谱仪的分类
1.1.10

附录4　常见光源光谱
1.2

实验二　微波的光学特性实验
1.2.1

背景知识
1.2.2

实验原理
1.2.2.1

1.微波的反射
1.2.2.2

2.微波的单缝衍射
1.2.2.3

3.微波的双缝干涉
1.2.2.4

4.微波偏振
1.2.2.5

5.微波迈克尔逊干涉
1.2.3

仪器介绍
1.2.3.1

1.DH926B型微波装置
1.2.3.2

2.ZKY－WB－2型微波装置
1.2.4

试验内容
1.2.4.1

1.微波的反射
1.2.4.2

2.微波的单缝衍射
1.2.4.3

3.微波的双缝干涉
1.2.4.4

4.微波偏振
1.2.4.5

5.微波迈克尔逊干涉
1.2.5

思考题
1.2.6

附　录
1.2.6.1

1.电磁波谱及微波的频段划分
1.2.6.2

2.实验数据示例（DH926B微波系统，供参考）
1.3

实验三　微波布拉格衍射实验
1.3.1

背景知识
1.3.2

实验原理
1.3.3

仪器介绍
1.3.4

实验内容
1.3.4.1

1.验证布拉格公式
1.3.4.2

2.已知晶格常数测定波长
1.3.4.3

3.已知波长测定晶格常数
1.3.5

思考题
1.3.6

附　录
1.4

实验四　燃料电池综合特性研究
1.4.1

背景知识
1.4.2

实验原理
1.4.2.1

1.燃料电池
1.4.2.2

2.水的电解
1.4.3

仪器介绍
1.4.3.1

1.实验主板
1.4.3.2

2.测试仪
1.4.3.3

3.可变负载
1.4.4

实验内容
1.4.4.1

1.质子交换膜电解池的特性研究
1.4.4.2

2.燃料电池输出特性的研究
1.4.5

思考题
1.4.6

注意事项
1.4.7

附　录
1.5

实验五　太阳能电池综合特性研究
1.5.1

背景知识
1.5.2

实验原理
1.5.3

实验仪器
1.5.4

实验内容
1.5.5

选做内容
1.5.6

思考题
1.5.7

注意事项
1.6

实验六　夫兰克－赫兹实验
1.6.1

背景知识
1.6.2

实验原理
1.6.2.1

1.玻尔的原子理论
1.6.2.2

2.电子与原子碰撞及能量交换
1.6.2.3

3.电子平均自由程对激发或电离的影响
1.6.2.4

4.接触电势差
1.6.2.5

5.原子第一激发电位的测定
1.6.3

仪器介绍
1.6.3.1

1.实验仪器连接图
1.6.3.2

2.实验仪面板说明
1.6.3.3

3.基本操作
1.6.4

注意事项
1.6.4.1

1.连线
1.6.4.2

2.保护措施
1.6.4.3

3.工作参数的设置
1.6.5

实验内容及步骤
1.6.5.1

1.脱机测试
1.6.5.2

2.联机测试
1.6.5.3

3.联机显示
1.6.6

思考题
1.6.7

附　录
1.6.7.1

1.最小二乘法
1.6.7.2

2.多电子原子的电子排布
1.7

实验七　液晶电光效应综合实验
1.7.1

背景知识
1.7.2

实验原理
1.7.2.1

1.液晶光开关的工作原理
1.7.2.2

2.液晶光开关的电光特性
1.7.2.3

3.液晶光开关的时间响应特性
1.7.2.4

4.液晶的视角特性
1.7.2.5

5.液晶光开关构成图像显示矩阵的方法
1.7.3

仪器介绍
1.7.4

实验内容及步骤
1.7.4.1

1.准备工作
1.7.4.2

2.液晶电光特性测量
1.7.4.3

3.液晶的时间响应的测量
1.7.4.4

4.液晶光开关视角特性的测量
1.7.4.5

5.液晶显示器显示原理观测
1.7.5

思考题
1.7.6

注意事项
1.7.7

附　录
1.7.7.1

1.数字荧光示波器简介
1.7.7.2

2.数字存储示波器与计算机通讯
1.8

实验八　空气热机实验
1.8.1

背景知识
1.8.2

实验原理
1.8.3

仪器介绍
1.8.3.1

1.空气热机实验仪器连接图
1.8.3.2

2.空气热机实验仪
1.8.3.3

3.电加热器电源
1.8.3.4

4.空气热机测试仪
1.8.3.5

5.空气热机实验通信器
1.8.3.6

6.力矩计
1.8.4

实验内容及步骤
1.8.4.1

1.验证卡诺定理
1.8.4.2

2.测量热机输出功率、输出效率与负载的关系
1.8.5

思考题
1.8.6

注意事项
1.8.7

附　录
1.8.7.1

1.实测数据示例
1.8.7.2

2.软件操作说明书
1.9

优秀实验论文之一　光学多通道线性定标选点对光谱测量精确度影响
1.9.1

0　引言
1.9.2

1　实验设备及原理
1.9.3

2　实验设计及步骤
1.9.4

3　数据处理
1.9.5

4　分析及结论
1.10

优秀实验论文之二　太阳能电池最大输出功率随光照强度的变化
1.10.1

0　引言
1.10.2

1　实验原理
1.10.3

2　实验结果及分析讨论
1.10.4

3　结论
1.11

优秀实验论文之三　夫兰克－赫兹实验曲线波谷趋势异常分析
1.11.1

0　引言
1.11.2

1　夫兰克－赫兹实验原理
1.11.3

2　不同拒斥电压下的伏安特性曲线
1.11.4

3　分析与讨论
1.11.5

4　结论
1.12

附表1　我国法定计量单位和国际单位制
1.13

附表2　物理常量表
1.14

附表3　物理密度表
1.15

附表4　海平面上不同纬度处的重力加速度
1.16

附表5　固体的线［膨］胀系数
1.17

附表6　在20℃时某些金属的弹性模量
1.18

附表7　在不同温度下与空气接触的水的表面张力系数
1.19

附表8　粘滞系数
1.20

附表9　固体导热系数
1.21

附表10　某些固体和液体的比热容
1.22

附表11　常用光源的谱线波长表
1.23

附表12　不同温度下干燥空气中的声速
1.24

参考文献

1.2.2.4 4.微波偏振

4.微波偏振

微波在自由空间传播是横电磁波，它的电场矢量E与磁场矢量H和波的传播方向S成正交的关系。E、H、S遵守式（2－5）的矢量关系，即为

如果E在垂直于传播方向的平面内，只沿着一条固定的直线变化，这样的电磁波叫线极化波，在光学中也叫偏振波。如果偏振波在偏振方向上的强度为I0，则在垂直于传播方向的平面内与偏振成α角方向的强度I满足式（2－6）所示的马吕斯定律。

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图2－5　电磁波E、H、S矢量图