4.zp=4.0910xam=动态（非平衡）测量法表格自拟，并计算测量结果。电量的计算e=l k(, +1)n"nuuJ'se=li- k(.-)iit'uJek=_1.43×10-14[1+0.02J]以上计算公式中取p近似等于油滴在温度为20°C的密度P，取t=20℃时油的密度计算，引起的最大相对误差为0.5%为了证明电荷的不连续性和所有电荷都是基本电荷e的整数倍，并得到基本电荷e值，我们就应对实验测得的各个电荷值用差值法求出它们的最大公约数，此最大公约数就是基本电荷e值。但由于实验所带来的误差，求最大公约数比较困难，因此我们常用“倒过来验证的办法进行数据处理，即用实验测得的每个电荷值q除以公认的电子电荷值e。=1.6021773×10-19C，得到一个接近于某一个整数的数值，对这个数值四舍五入取整，这个整数就是油滴所带的基本电荷的数目n，再用实验测得的电荷值g除以相应的n，即得到电子的电荷值e。(2)自动操作实验室用D一MOD-型油滴仪附有一套快速数据处理软件（平法），同学们可在计算机上操作实验数据和结果可一并打印出来，详见软件介绍。【注意事项】1、实验前必须调节仪器底座上的三只调平手轮，使底座上的水准仪指示水平。2、喷雾时喷雾器应竖拿，喷雾器对准油雾室的喷雾口，轻轻喷入少许油即可，切勿将喷雾器插入油雾室，甚至将油倒出来，更不应该将油雾室拿掉后对准上电极板落油小孔喷油。否则会把油滴盒周围搞脏，甚至堵塞落油孔。3、油滴盒上下电极间有高压产生，请不要将油雾杯取下来，以防触电。21
21 4 3 3 3 4.09 10 3 m a a = = 。 动态（非平衡）测量法 表格自拟，并计算测量结果。 电量的计算 g e e g g q k t t ( ) e n nt t U t + = = e e e e g ( ) i q k t t e i it t U t − = = 14 3 2 g 1.43 10 1 0.02 k t − = + 以上计算公式中取 近似等于油滴在温度为 20 C 的密度 0 ，取 t=20℃时油的密度计算，引起 的最大相对误差为 0.5% 为了证明电荷的不连续性和所有电荷都是基本电荷 e 的整数倍，并得到基本电荷 e 值，我们就 应对实验测得的各个电荷值用差值法求出它们的最大公约数，此最大公约数就是基本电荷 e 值。但 由于实验所带来的误差，求最大公约数比较困难，因此我们常用“倒过来验证”的办法进行数据处理， 即用实验测得的每个电荷值 q 除以公认的电子电荷值 19 0 e 1.6021773 10− = C，得到一个接近于某 一个整数的数值，对这个数值四舍五入取整，这个整数就是油滴所带的基本电荷的数目 n ，再用实 验测得的电荷值 q 除以相应的 n ，即得到电子的电荷值 e 。 (2)自动操作 实验室用 HLD-MOD-Ⅸ型油滴仪附有一套快速数据处理软件(平衡法)，同学们可在计算机上操作， 实验数据和结果可一并打印出来，详见软件介绍。 【注意事项】 1、实验前必须调节仪器底座上的三只调平手轮，使底座上的水准仪指示水平。 2、喷雾时喷雾器应竖拿，喷雾器对准油雾室的喷雾口，轻轻喷入少许油即可，切勿将喷雾器插 入油雾室，甚至将油倒出来，更不应该将油雾室拿掉后对准上电极板落油小孔喷油。否则会把油滴 盒周围搞脏，甚至堵塞落油孔。 3、油滴盒上下电极间有高压产生，请不要将油雾杯取下来，以防触电
实验三迈克耳逊干涉仪的调整与使用干涉仪是根据光的干涉原理制成的一种进行精密测量的仪器，在科学技术上有着广泛的应用干涉仪的形式很多，迈克耳逊干涉仪就是其中的一种。【实验目的】1.了解迈克耳逊干涉仪的结构，学习调节方法。2.利用点光源产生的同心圆干涉条纹测量单色光的波长。【实验原理】1.迈克耳逊干涉仪的结构与光路(1)、迈克耳逊干涉仪的结构22
22 实验三 迈克耳逊干涉仪的调整与使用 干涉仪是根据光的干涉原理制成的一种进行精密测量的仪器，在科学技术上有着广泛的应用。 干涉仪的形式很多，迈克耳逊干涉仪就是其中的一种。 【实验目的】 1. 了解迈克耳逊干涉仪的结构，学习调节方法。 2. 利用点光源产生的同心圆干涉条纹测量单色光的波长。 【实验原理】 1. 迈克耳逊干涉仪的结构与光路 ⑴、迈克耳逊干涉仪的结构
迈克耳逊干涉仪的结构如图4-16-1所示，M,和M，是两面经精细磨光的平面反射镜，M，是固1.观察屏；2.粗动手轮：3.分光板；4.补偿片；5.固定反射镜：6.活动反射镜；7导轨标尺；8.水平微调；9.垂直微调；10.微动手轮；11.刻度鼓轮；12.锁紧螺钉；13.粗调手柄图4-16-1迈克耳逊干涉仪实物图定的，M,是活动的一一松开锁紧螺钉，转动粗手动轮，M,能在精密导轨上前后移动，M的镜面垂直于移动方向，当粗动手轮对准某一刻线，微动手轮(10)对准零时，将粗动手轮用螺钉锁紧，这时转动微动手轮，M，在精密导轨上作微小移动。在两种情况下，移过的距离可由导轨标尺，以及粗动手轮和微动手轮上的刻度读出。G,和G,是两块材料、厚度一样的平行平面玻璃。在G,的一个表面上镀有半透明的铬（或铝）层，使射到它上面的光一半反射，另一半透射，G称之为分光板。G，G,相互平行，且与M,成45，调节Mi可使它与M,互相垂直或成某一角度。调节时，粗调用M,背后三个（a,aza,）螺丝进行，细调用M下面的两个互相垂直、有弹簧的微动螺丝“8”和“9”进行。23
23 迈克耳逊干涉仪的结构如图 4-16-1 所示， M1 和 M2 是两面经精细磨光的平面反射镜， M1 是固 定的， M2 是活动的——松开锁紧螺钉，转动粗手动轮， M2 能在精密导轨上前后移动， M2 的镜面 垂直于移动方向，当粗动手轮 对准某一刻线，微动手轮⑽对准零时，将粗动手轮用螺钉锁紧，这 时转动微动手轮， M2 在精密导轨上作微小移动。在两种情况下，移过的距离可由导轨标尺，以及 粗动手轮和微动手轮上的刻度读出。 G1 和 G2 是两块材料、厚度一样的平行平面玻璃。在 G1 的一个表面上镀有半透明的铬（或铝） 层，使射到它上面的光一半反射，另一半透射， G1 称之为分光板。 G1，G2 相互平行，且与 M2 成 45˚，调节 M1 可使它与 M2 互相垂直或成某一角度。调节时，粗调用 M1 背后三个（ 1 2 3 a a a , , ）螺丝 进行，细调用 M1 下面的两个互相垂直、有弹簧的微动螺丝“8”和“9”进行。 图 4-16-1 迈克耳逊干涉仪实物图
(2)、迈克耳逊干涉仪的光路图如图4-16-2所示。光源上一点发出的光线射到半透明层K上被分为两部分：光线“1”和“2”。光线“2”射到M，上被反射回来后，透过G,到达E处。光线“1”透过G,射到M，，被M,反射回来后再透过G2222MM射到K上，再被K反射而到达E处。这两条光线是由一条光线分出来的，所以它们是相干光，激光器如果没有G,，光线“2”到达E时通过玻璃片MG,三次，光线“1”通过G,仅一次，这样两束E光到达E时会存在较大的光程差。放上G,后，图4-16-2迈克耳逊干涉仪的光路图使光线“1”又通过玻璃片G，两次，这样就补偿了光线“1”到达E时光路中所缺少的光程。所以，通常将G，称为S.补偿片。2光线“1”也可看作是从M在半透明铬层中的虚像M反SoM射来的。在研究干涉时，M与M,是等效的。M2.干涉条纹的图样MSX在迈克耳逊干涉仪中，由M,、M反射出来的光是两束相干光，M,和M，可看作是两个相干光光源，因此在迈克耳逊干涉仪中可观察到：(1)、点光源产生的非定域干涉条纹。(2)、点、面光源等顷干涉条纹。图4-16-3相干光束(3)、面光源等厚干涉条纹。本实验主要观察第(1)种干涉条纹，并利用这种条纹进行氢氛激光波长的测量。观察第(2)、(3)种干涉条纹可作为选做内容点光源产生的非定域干涉图样是这样形成的：凸透镜汇聚后的激光束，是一个线度小、强度足够大的点光源。点光源经M，，M，反射后，相当于由两个虚光源S，S，发出的相干光束（如图416-3所示），但S,和S,间的距离为M和Mz间距的两倍，即SS,等于2d。虚光源S，S，发出的球面波在它们相遇的空间处处相干，因此这种干涉现象是非定域的干涉图样。若用平面屏观察干涉图样，不同的地点可以观察到圆、椭圆、双曲线、直线状的条纹（在迈克24
24 ⑵、迈克耳逊干涉仪的光路图如图 4-16-2 所示。光源上一点发出的光线射到半透明层 K 上被分 为两部分：光线“1”和“2”。光线“2”射到 M2 上被反射回来后，透过 G1 到达 E 处。光线“1”透 过 G2 射到 M1 ，被 M1 反射回来后再透过 G2 射到 K 上，再被 K 反射而到达 E 处。这两条 光线是由一条光线分出来的，所以它们是相干光。 如果没有 G2 ，光线“2”到达 E 时通过玻璃片 G1 三次，光线“1”通过 G1 仅一次，这样两束 光到达 E 时会存在较大的光程差。放上 G2 后， 使光线“1”又通过玻璃片 G2 两次，这样就补偿了 光线“1”到达 E 时光路中所缺少的光程。所以，通常将 G2 称为 补偿片。 光线“1”也可看作是从 M1 在半透明铬层中的虚像 ' M1 反 射来的。在研究干涉时， ' M1 与 M1 是等效的。 2. 干涉条纹的图样 在迈克耳逊干涉仪中，由 M1 、M2 反射出来的光是两束相 干光， M1 和 M2 可看作是两个相干光光源，因此在迈克耳逊干 涉仪中可观察到： ⑴、点光源产生的非定域干涉条纹。 ⑵、点、面光源等顷干涉条纹。 ⑶、面光源等厚干涉条纹。 本实验主要观察第⑴种干涉条纹，并利用这种条纹进行氦氖激光波长的测量。观察第⑵、⑶种干涉 条纹可作为选做内容. 点光源产生的非定域干涉图样是这样形成的：凸透镜汇聚后的激光束，是一个线度小、强度足 够大的点光源。点光源经 M1 ， M2 反射后，相当于由两个虚光源 ' 1 S ， 2 S 发出的相干光束（如图 4- 16-3 所示），但 ' 1 S 和 2 S 间的距离为 M1 和 M2 间距的两倍，即 ' 1 S 2 S 等于 2d。虚光源 ' 1 S ， 2 S 发出的 球面波在它们相遇的空间处处相干，因此这种干涉现象是非定域的干涉图样。 若用平面屏观察干涉图样，不同的地点可以观察到圆、椭圆、双曲线、直线状的条纹（在迈克 图 4-16-2 迈克耳逊干涉仪的光路图 图 4-16-3 相干光束
耳逊干涉仪的实际情况下，放置屏的空间是有限的，只有圆和椭圆容易出现）。通常，把屏E放在垂直与SS,连线的OA处，对应的干涉图样是一组同心圆，圆心在S,S,延长线和屏的交点O上。由SS,到屏上任一点A，两光线的光程差△为A=S,A-S,A=/(L+2d)2+R2-L?+R2/1+ 4Ld + 4d?=VL +R?4-16-1L? + R?V1x-Ix*..通常L>>d，利用展开式/1+x=1+取前两项，可将式4-16-1改写成21-416L'd?1.4Ld+4d?1A= VL? + R?Y28L? + R?(L? +R)?dR?2Ld14L(L? +R2)NL? + R?由图4-16-3的三角关系，上式可改写成A=2d(coso)1+sin*84-16-2L略去二级无穷小项，可得A=2dcoss4-16-3=2dcos8=ka（明纹）4-16-4=2d cos =(2k+1)（暗纹）2这种由点光源产生的圆环状干涉条纹，无论将观察屏E沿SS，方向移动到什么位置都可以看到。由式（4-16-4）可知：①当8=0时的△最大，即圆心所对应的干涉级别最高。摇动手轮而移动M，，当d增加时，相当于减小了和k相应的角（或圆锥角），可以看到圆环一个个从中心“涌出”而后往外扩张；若d减小时，圆环逐渐缩小，最后“淹没”在中心处。每“涌出”或“淹没”一个圆环，相当于S,S的光程差改变了一个波长Λ。设M,移动了△d距离，相应地“涌出”或“淹没”的圆环数为N，则25
25 耳逊干涉仪的实际情况下，放置屏的空间是有限的，只有圆和椭圆容易出现）。通常，把屏 E 放在垂 直与 ' 1 2 SS 连线的 OA 处，对应的干涉图样是一组同心圆，圆心在 ' 1 2 SS 延长线和屏的交点 O 上。 由 ' 1 2 SS 到屏上任一点 A ，两光线的光程差 为 ' 2 1 = − S A S A 2 2 2 2 = （L + 2d) + R − L + R − + + = + + 1 4 4 1 2 2 2 2 2 L R Ld d L R 4-16-1 通常 L d ，利用展开式 1 1 2 1 1 . 2 4 + = + − + x x x 取前两项，可将式 4-16-1 改写成 + − + + = + 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ( ) 16 8 4 4 1 2 1 L R L d L R Ld d L R + + + = ( ) 1 2 2 2 2 2 2 L L R dR L R Ld 由图 4-16-3 的三角关系，上式可改写成 = + 2 2 (cos ) 1 sin L d d 4-16-2 略去二级无穷小项，可得 = 2d cos 4-16-3 = 2d cos = k （明纹） 4-16-4 2 2 cos (2 1) = d = k + （暗纹） 这种由点光源产生的圆环状干涉条纹，无论将观察屏 E 沿 ' 1 2 SS 方向移动到什么位置都可以看 到。 由式（4-16-4）可知： ①当 = 0 时的 最大，即圆心所对应的干涉级别最高。摇动手轮而移动 M2 ，当 d 增加时， 相当于减小了和 k 相应的 角（或圆锥角），可以看到圆环一个个从中心“涌出”而后往外扩张；若 d 减小时，圆环逐渐缩小，最后“淹没”在中心处。每“涌出”或“淹没”一个圆环，相当于 ' 1 2 SS 的光程差改变了一个波长 。设 M2 移动了 d 距离，相应地“涌出”或“淹没”的圆环数为 N ，则