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霍尔效应及其应用 【预习思考题】 1．列出计算霍尔系数 、载流子浓度n、电导率σ及迁移率μ的计算公式，并注明单位。 霍尔系数 ，载流子浓度 ，电导率 ，迁移率 。 2．如已知霍尔样品的工作电流 及磁感应强度B的方向，如何判断样品的导电类型？ 以根据右手螺旋定则，从工作电流 旋到磁感应强度B确定的方向为正向，若测得的霍尔电压 为正，则样 品为P型，反之则为N型。 3．本实验为什么要用3个换向开关？ 为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的影响，需要在测量时改变工作电流 及磁感应强度B的方向， 因此就需要2个换向开关；除了测量霍尔电压 ，还要测量A、C间的电位差 ，这是两个不同的测量位置， 又需要1个换向开关。总之，一共需要3个换向开关。 【分析讨论题】 1．若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，按式（5.2-5） 测出的霍尔系数 比实际值大还是小？要 准确测定 值应怎样进行？ 若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，则测出的霍尔系数 比实际值偏小。要想准确测定，就需要 保证磁感应强度B和霍尔器件平面完全正交，或者设法测量出磁感应强度B和霍尔器件平面的夹角。 2．若已知霍尔器件的性能参数，采用霍尔效应法测量一个未知磁场时，测量误差有哪些来源？ 误差来源有：测量工作电流 的电流表的测量误差，测量霍尔器件厚度d的长度测量仪器的测量误差，测 量霍尔电压 的电压表的测量误差，磁场方向与霍尔器件平面的夹角影响等。 用牛顿环法测定透镜的曲率半径 【预习思考题】 1．白光是复色光，不同波长的光经牛顿环装置各自发生干涉时，同级次的干涉条纹的半径不同，在重叠 区域某些波长的光干涉相消，某些波长的光干涉相长，所以牛顿环将变成彩色的。 2．说明平板玻璃或平凸透镜的表面在该处不均匀，使等厚干涉条纹发生了形变。 3．因显微镜筒固定在托架上可随托架一起移动，托架相对于工作台移动的距离也即显微镜移动的距离可 以从螺旋测微计装置上读出。因此读数显微镜测得的距离是被测定物体的实际长度。 4．（1）调节目镜观察到清晰的叉丝；（2）使用调焦手轮时，要使目镜从靠近被测物处自下向上移动， 以免挤压被测物，损坏目镜。（3）为防止空程差，测量时应单方向旋转测微鼓轮。 5．因牛顿环装置的接触处的形变及尘埃等因素的影响，使牛顿环的中心不易确定，测量其半径必然增大 测量的误差。所以在实验中通常测量其直径以减小误差，提高精度。 6．有附加光程差d0,空气膜上下表面的光程差 =2dk+d0+ ,产生k级暗环时, =(2k+1) /2，k=0,1,2…,暗 环半径rk= ；则Dm2=(m —d0)R，Dn2= (n —d0)R，R= 。 【分析讨论题】 1． 把待测表面放在水平放置的标准的平板玻璃上，用平行光垂直照射时，若产生牛顿环现象，则待测 表面为球面；轻压待测表面时，环向中心移动，则为凸面；若环向中心外移动，则为凹面。 2．牛顿环法测透镜曲率半径的特点是：实验条件简单，操作简便，直观且精度高。 3．参考答案 若实验中第35个暗环的半径为a ,其对应的实际级数为k, a2=kR k= =2d35+ +d0=(2k+1) (k=0,1,2…) d= 实验七 传感器专题实验 用动态法测定金属棒的杨氏模量 【预习思考题】 1．试样固有频率和共振频率有何不同，有何关系? 固有频率只由系统本身的性质决定。和共振频率是两个不同的概念，它们之间的关系为： 式中Q为试样的机械品质因数。一般悬挂法测杨氏模量时，Q值的最小值约为50，所以共振频率和固有频 率相比只偏低0.005%，故实验中都是用f共代替f固， 2．如何尽快找到试样基频共振频率? 测试前根据试样的材质、尺寸、质量，通过（5.7-3）式估算出共振频率的数值，在上述频率附近寻找。 【分析讨论题】  1．测量时为何要将悬线吊扎在试样的节点附近？ 理论推导时要求试样做自由振动，应把线吊扎在试样的节点上，但这样做就不能激发试样振动。因此，实 际吊扎位置都要偏离节点。偏离节点越大，引入的误差就越大。故要将悬线吊扎在试样的节点附近。 2．如何判断铜棒发生了共振? 可根据以下几条进行判断： （1）换能器或悬丝发生共振时可通过对上述部件施加负荷(例如用力夹紧)，可使此共振信号变小或消失。   （2）发生共振时，迅速切断信号源，观察示波器上李萨如图形变化情况，若波形由椭圆变成一条竖直亮 线后逐渐衰减成为一个亮点，即为试样共振频率。 （3）试样发生共振需要一个孕育的过程，切断信号源后信号亦会逐渐衰减，它的共振峰宽度较窄，信号 亦较强。试样共振时，可用尖嘴镊子纵向轻碰试样，这时会按图5.7-