材料物理实验指导书(完成)

.实验一 落球法测液体的粘滞系数.......................................................................- 1 - 实验二 气体相对压力系数的测量.........................................................................- 6 - 实验三 单缝衍射的光强分布............................................................................... - 11 - 实验四 偏振光的观测与研究...............................................................................- 16 - 实验五 电位差计的原理及应用（测量微小电压）...........................................- 23 - 实验六 差热分析实验...........................................................................................- 26 - 实验七 四探针法测量电阻率...............................................................................- 30 - 实验八 椭偏仪测量薄膜厚度和折射率...............................................................- 34 -

实验一 落球法测液体的粘滞系数

在稳定流动的流体中，各层流体的速度不同就会产生切向力，快的一层给慢的一层以拉力，慢的一层给快的一层以阻力，这一对力称为流体的内摩擦力或粘滞力。液体都具有粘滞性，这种粘滞性可以用一个物理量粘滞系数η定量描述。粘滞系数又称动力粘滞系数或简称粘度。液体的粘度是液体粘滞性的量度，是反映液体粘滞性运动效果的物理量。不同的液体具有不同的粘度，粘度只决定于液体本身的性质和温度，且随温度的升高而减小。

研究和测定液体的粘度，不仅在物理研究方面，而且在医学、机械工程、水利工程、材料学及国防建设中都有很重要的意义。

一、实验目的

1、观察液体中的摩擦现象。

2、掌握用落球法测定液体的粘度的原理和方法。 3、正确理解牛顿液体在恒温条件下的动力粘度公式。

二、实验仪器

图2落球法液体粘滞系数测定仪结构图

落球法粘滞系数测定仪、小钢球、蓖麻油、米尺、千分尺、游标卡尺、液

体密度计、激光光电计时仪、温度计等。

三、实验原理

1、当金属小球在粘性液体中下落时，它受到三个铅直方向的力；小球的重力mg(m为小球质量)、液体作用小球的浮力 gv(V是小球体积，ρ是液体密度)和粘滞阻力F(其方向与小球运动方向相反)。如果液体无限深广，在小球下落速度v较小情况下，有

F 6 rv

(1)

上式称为斯托克斯公式，其中r是小球的半径； 称为液体的粘度，其单位是Pa·s。

小球开始下落时，由于速度尚小，所以阻力也不大；但随着下落速度的增大，阻力也随之增大。最后，三个力达到平衡，即

mg gV 6 vr

于是，小球作匀速直线运动，由上式可得：

(m V )g6 vrlt

令小球的直径为d，并用m

6

d2

d '，v

2

3

，r 代入上式得：

( ' )gdt

18l

(2)

其中 '为小球材料的密度，l为小球匀速下落的距离，t

为小球下落l距离所用的时间。

2、实验时，待测液体必须盛于容器中(如图所示)，故不能满足无限深广的条件，实验证明，若小球沿筒的中心轴线下降，式(2)须作如下改动方能符合实际情况：

( ' )gdt

18l

2

1(1 2.4

dD)

(3)

其中D为容器内径，H为液柱高度。

四、实验内容和步骤

1、调整粘滞系数测定仪及实验准备

1)调整底盘水平，在仪器横梁中间部位放重锤部件，调节底盘旋纽，使重锤对准底盘的中心圆点。

2)将实验架上的上、下两个激光器接通电源，可看见其发出红光。调节上、下两个激光器，使其红色激光束平行地对准锤线。

3)收回重锤部件，将盛有被测液体的量筒放置到实验架底盘中央，并在实验中保持位置不变。

4)在实验架上放上钢球导管。小球用乙醚、酒精混合液清洗干净，并用滤纸吸干残液，备用。

5)将小球放入钢球导管，看其是否能阻挡光线，若不能，则适当调整激光器位置。

2、用温度计测量油温，在全部小球下落完后再测量一次油温，取平均值作为实际油温。

3、用电子分析天平测量10-20颗小钢球的质量m，用比重瓶法测其体积，计算小钢球的密度 '。用液体密度计测量蓖麻油的密度 。用游标卡尺测量筒的内径D，用钢尺测量油柱深度H。

4、用激光光电计时仪测量下落小球的匀速运动速度。 1)测量上、下二个激光束之间的距离。

2)用千分尺测量小球直径，将小球放入导管，当小球落下，阻挡上面的红色激光束时，光线受阻，此时开始计时，到小球下落到阻挡下面的红色激光束

时，计时停止，读出下落时间，重复测量5次以上。最后计算蓖麻油的粘滞系数。

3)用不同直径的小钢球重复2)，计算蓖麻油的粘滞系数。 4)计算蓖麻油的平均粘滞系数。

五、数据表格及数据处理

钢球密度 = kg/m3 蓖麻油密度 s= kg/m3 小钢球下落距离L= cm 容器内半径R= cm 重力加速度为g 9.781m/s 测量过程前后的平均室温 C0

平均粘滞系数

15

2

( 1 2 3 4 5)=

六、注意事项

1) 本实验是设计性实验，要让学生明白设计性实验的目的和要求。 2) 在测量当中不要移动容器和激光发射、接收装置的位置。

3) 测量中不能将落入蓖麻油中的小钢球随时取出，需等实验完毕用磁铁一

次性取出，且过程中需将小钢球表面清理干净再将其落入钢球导管。 4) 游标卡尺和千分尺在使用时，应先读出其零点修正值。 5) 释放小球时要尽量接近油面。 6) 小球尽量沿油柱的中轴线下落。

七、观察与思考

（1）、如何判断小球在作匀速运动?

（2）、在特定的液体中，当小球的半径减小时，它的收尾速度如何变化？当小球的密度增大时，又将如何变化？选择不同密度和不同半径的小球做实验时，对结果的影响如何？

（3）、造成误差得主要因素是什么，如何改进。

实验二 气体相对压力系数的测量

一、实验目的

1.测定空气的相对压力系数 。

2.了解差压传感器的工作原理，并掌握其使用方法。 3.学习用逐差法处理数据。

二、实验原理

将一定质量干燥空气，密封于一玻璃泡内，因玻璃随温度变化的(线)膨胀系数很小(9.5 10 5 C 1 )所以可近似为零，即体积V不随温度变化。则泡内气体的压强随温度的变化遵守查理定律：

p p0(1 t

（1）

式中p0为该气体在0 C时的压强值。显然

(

p p0

p0

)/t

故称 为气体相对压力系数。

为了简化实验条件，令其从任一点（t1,p1）态开始，至（t2,p2)态结束。则有：

p1 p0(1 t1),p2 p0(1 t2)

由上两式可得：

p2 p1p1t2 p2t1

（2）

空气比较接近理想气体，其 值与理想的标准值差别不大。对于理想气体，

3.661 10

3

(1/C)

三、实验仪器

气体相对压力系数仪，差压传感器装置，数显恒温水浴锅，真空泵。 1.差压传感器装置

半导体材料（如单晶硅）因受力而产生应变时，由于载流子的浓度和迁移率的变化而导致电阻率发生变化的现象称为压阻效应。压阻式差压传感器就是利用压阻效应 …… 此处隐藏：5989字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……