时间的测量及仪器.PDFVIP

置换法有两大优点：一是称衡的精度不受不等臂等缺点的影响；二是天平在负载相同 的情况下进行，可使天平的灵敏度保持不变（灵敏度与负载有关）。它也是精密测量方法的 一种。 置换法的缺点是：天平常在满负载下工作将会缩短其使用寿命。 （4 ）替代法（配称法）：先将待测物体放在右盘内，左盘上放一些碎小的配重物（诸 如砂粒、碎屑等），使天平平衡；然后用砝码代替待测物再使天平平衡。这时的砝码总质量 就是待测物体的质量。这种方法也可消除不等臂误差，属精密测量法。 3 ．注意事项 （1）为了避免刀口因受冲击而损坏与破坏空载平衡，在取放物体和砝码、调节平衡螺 母和游码，以及不使用天平时，都必须止动天平，只有在判别天平是否平衡时才能启动天 平。 （2 ）取放砝码和物体，以及启动与止动天平时，动作都要轻缓。在天平指针接近刻尺 S 的中点时才能制动天平。 （3 ）天平的各部分装置和砝码都要防锈、防蚀、防碰撞和防刻划。高温物体、液体和 化学药品都不得直接置于砝码盘中。 （4 ）只准用摄子取放砝码。砝码除放在砝码盒内确定的位置或放在砝码盘中外，不得 放在其他任何地方。 第四节 时间的测量及仪器 时间是基本量，也是三个力学基本量之一。在国际单位制中，以秒为单位计时。与长 度类似，秒的定义也几经更新。现在应用的定义是 1967 年第十三届国际计量大会确定的“秒 是铯（Cs133 ）原子基态的两个超精细能级跃迁所对应的辐射的 9 192 631 770 个周期所持续 的时间。” 时间的测量，包含两方面的内容：其一是测定某一现象开始的时刻；其二是测定两个 时刻之间的时间间隔，如一个现象或过程开始与终止的两个时刻的间隔。前者主要在天文 学、地球物理研究中有意义。后者是在工程技术和物理学中经常遇到 的工作。测量时间的 方法虽然很多，但其理论基础，毫无例外的都是利用周期性运动的等时性 。随着新的更高 均匀性等时周期运动的不断发现，时间测量的精度也不断提高。现在用氢原子钟计时， 已 使秒的精度达到 l0-14 。而且，随着科学技术的发展，秒的测量精度必然还会提高。 计时仪表大体上可分为机械钟表、电子钟表和原子钟表三大类。其中，原子钟的准确 度最高，其次是电子类钟表 。这里，我们仅对物理实验室常用的测量时间（或频率 ）的仪 表作一简单介绍。 一、停表 ·60 · 常用的停表有机械类和 电子类两类停表，一般用来测量几分至几秒的时间间隔。 1．机械停表 机械停表一般有两个 圆形的刻度盘，对应的有 两根表针，如图 2-4-1 所示，较长的一根针是秒针， 较短的一根是分针。表面上的数字分别表示秒和分 的示值。最小分度值有 0.1s 和 0.2s 两种。 机械停表 的上端都有一个柄头，用来旋紧发条、 控制停表的开始与停止计时，以及使指针回到零位。 使用前先旋紧发条，但不宜太紧。测量时，用手握 住停表，拇指按在柄头上，稍用力按下，随即放手， 停表立即走动，开始计时；第二次将柄头按一下， 指针即刻停止走动，计时停止；再按一次时，分针 和秒针都回到零位。也有的停表具有专用的回零钮。 此外，有些停表的柄头上还装有累计计时钮，用它 图 2-4-1 机械停表 可实现连续累计计时。 2 ．电子停表 电子停表是一种较准确的计时器 。电子停表的机芯全部采用 电子元件，以石英晶体振荡器的振荡频率作为时间基准，以液晶 作为显示器，用数字显示时间，最小显示量为 0.01s 。如图 2-4-2 所示，电子停表上端一般具有三个或两个控制按钮，用于功能转 换和测量操作。电子停表除具有基本停表的功能外，常常还具有 累计计时、分段计时、计时计历功能，能显示月、日、星期或时、 分、秒等，如图 2-4-3 所示 。有的甚至还有语音定时报时，使用 太阳能等功能。 图 2-4-2 电子停表 3 ．注意事项 （1）机械停表上发条时不宜用力太大，不宜上得过紧 。 （2 ）检查初始读数是否为零，若指针不指零，应记下此初始读数，该读数称为零读数或零 差，所测得的读数需应用零差予以修正 。 （3 ）实验完毕后，应让机械停表继续走动，以使发条完全放松；电子停表应复零，以