用光电门测自由落体加速度实验的改进

对利用光电门测重力加速度的方法做了改进,将工形挡光片改为T形挡光片,并对改进前后所获得的实验结果进行了比较;同时,通过实验还探究了挡光片的合理宽度范围,深入分析了挡光片宽度过小或过大产生的误差原因.     

气垫导轨实验中滑块的调整

在气垫导轨上做“验证动量守恒定律”实验时,滑块的调整是非常关键的。滑块的调整主要有以下两个方面: 一、挡光片放在适当的位置我们使用的挡光片是有效宽度5.0cm的QG-4型滑块上使用的挡光片。挡光片在滑块上的位置对实验效果影响很大。但人们常忽略这一点,经常把挡光片放在滑块的中间     

气垫导轨上测重力加速度实验中系统误差的修正

滑块在倾斜导轨上运动时,其加速度可按下式求得式中vA及vB分别表示滑块上的挡光片通过光电门 A和 B的速度,如果挡光片的宽度为 S,测得通过光电门的时间分别为△tA及△tB,则 是滑块从光电门A运 动到光电门B的时间,如图1所示.重力加速度g可根据导轨的倾斜度按下式求得式中L为导轨三足之间的垂直距离,　h为导轨一足自水平位置被垫高的高度. 在气垫导轨实验中,尽管由于气垫的漂浮作用,便容易引起实验误差的摩擦因素大大减小;在时间测量上,采用了精度极高的光电计时方法,但g的测量值仍和当地重力加速度的公认值相差较大,其百分差往往超过5%.…     

条形挡光片测速的误差分析及修正方法

在利用气垫导轨装置及配件进行的各类实验中,速度作为一个基本的待测量,其准确测量有着重要的意义.通常利用MUJ-6B通用计数器记录不同类型挡光片经过光电门的遮光时间,用游标卡尺测得遮光距离从而得到速度值.本文从光电计时原理分析了使用U形挡光片、计时方式2不会出现系统误差,而使用条形挡光片、计时方式1会出现较大系统误差的原因.我们进一步利用气垫导轨上两弹簧连接滑块做简谐振动模型的理论公式推导出条形挡光片遮光时被光电门"吞掉"的宽度,进而得到了速度的修正公式.此外,通过气垫导轨上的动量守恒实验从另外一个角度验证了速度修正方法的正确性.     

气轨上加速度的测量与挡光片的宽度

气轨实验中根据公式:a=(v_B~2-v_A~2)/(2S) (1)a=(v_B-v_A)/t (2) 计算加速度a时,将有理论系统误差,此茶统误差与挡光片宽度d有关,但不一定从减小宽度去消除。一、掘根公式(1)测量时设滑块在起始位置时,挡光片的第1前沿距光电门A为S_0(图1),挡光片的第2前沿距第丑前沿为d,即挡光片宽度,光电门A、B间距离为S。当滑块从静止开始以加     

挡光片的宽度和振幅对阻尼振动半衰期测量的影响

在气垫导轨上探究弹簧振子的阻尼振动是普通物理实验中的重要实验,从实验上和理论上探究了挡光片宽度和振幅对半衰期测量的影响.研究结果表明实验测得的半衰期随着挡光片宽度的增加而线性增大,随着初始振幅的增大而减小,而且理论和实验符合的很好.该研究在指导学生正确地选取实验的初始状态,并正确地测量半衰期方面有一定的参考价值.     

用气垫导轨测加速度的三种方法

测定加速度比较理想的仪器是气垫导轨。配合气垫导轨使用的计时器为HMJ型数字毫秒计时器,具有两种测时功能,原为Ⅰ型,现改为Ⅱ型。 数字毫秒计具有s_1、s_2两个功能挡,置于s_1挡时,对任一光电门,挡光即计时,露光即停止,数码管显示的是一次挡光时间;置于s_2挡时,对任一光电门第一次挡光即开始计时,第     

平均速度近似为瞬时速度造成系统误差的多方法研究——以倾斜气垫导轨法测量重力加速度实验设计为例

匀变速直线运动加速度计算公式应用中，最基本的物理观念是几个物理量之间存在着“一一对应”关系。在倾斜气垫导轨法测量重力加速度实验中，滑块运动的瞬时速度无法准确测量，只能用平均速度代替，造成了公式应用中要求的物理量之间的“一一对应”关系被破坏，产生了无法克服的系统误差。本文设计了匀加速和匀减速直线运动两种实验情境，分别用控制变量法、数学解析法和图像法等多种方法研究了不同实验情境的系统误差，将系统误差分析与物理观念构建建立了联系，分析了挡光片宽度d、加速情境滑块静止释放时离第一个光电门的距离L、减速情境滑块静止时离第二个光电门距离M、两光电门间距S和气垫导轨倾角θ等参量对该系统误差的影响，研究表明：d、S、L或W参量对该系统误差都有影响；d值的大小是造成该系统误差的主要因素；θ参量无影响；应用公式(1)计算重力加速度值更精确。     

基于光切法的曲面划痕深度测量技术

提出了一种基于光切法的曲面划痕测量方法,相对传统光切法,能有效地提高划痕测量的精度.对传统光切法测量存在的不足进行分析,对曲面上划痕的测量误差进行分析建模及仿真.结果表明,传统光切法对曲面上划痕的测量误差会随着曲率半径和划痕宽度的变化而变化.实验选取不同曲率半径的精密零部件,对其表面的划痕进行测量.发现当曲率半径越小,划痕宽度越大,传统光切法对划痕深度测量的误差越大,而用本文所提方法测量的结果精度越高,当曲率半径小于10mm,划痕宽度大于283μm时,利用该方法能减小超过1μm的测量误差.     

测量液体中微小压差的微压计

在实验室或工程实践中,经常遇到微小压差的测量问题。目前,虽然已有不少测量微小压差的装置,它们大都以液体(水、酒精、水银等)为平衡介质,用于微小气体压差的测量,能用来测量液体微小压差的则很少。因此,研制灵敏度和精确度较高,简单而且价格低廉的测量液体微小压差的仪器,是一个值得探讨的课题。现在,实验室和工业生产中为测量由于液体流动产生的压强差而广泛使用U型管测压计,可由下式计算: △h=u~2/2gC~2(倾角α=90°) (1)式中C是测速探头的修正系数,通常C值接近1,g是标准重力加速度,可取980.655cm/s~2。当水流流速为20cm/s时,U     

临界转动恒星Achernar的斜压结构与引力昏暗的精细研究

转动和潮汐效应是影响恒星结构和演化的非常重要的物理因素. 根据对Achernar的观测数据, 用扰动理论推导了临界转动恒星Achernar分别作为单星和双星的斜压结构的特征, 给出Achernar等压面上的密度等物理量的分布. 利用考虑转动和潮汐及形变效应的单、双星模型研究了Achernar的引力昏暗现象. 结果表明正剪切增强离心力、减小赤道的重力加速度和温度, 反剪切结果则与之相反. 反剪切和刚性转动情况并不符合对Achernar的引力昏暗观测结果. 发现转动双星模型比单星模型虽更符合Achernar赤道和极半径之比的观测值, 但理论计算的角速度比观测值小. 对比理论计算和观测结果发现, 当Achernar的自转角速度为4.65× 10^-5 s^-1, 正剪切率Ω/Ω_s为0.7851时, Achernar的极点温度为16041 K, 赤道温度为12073 K. 所有理论计算与观测值的相对误差不超过7%.     

冲击波实验用铝楔形靶加工技术

采用单点金刚石车削技术制备加工铝楔形靶,发现金刚石车削加工楔形靶实际轮廓为圆锥面。通过Veeco NT1100白光干涉仪对表面轮廓及粗糙度进行了测量,结果表明平面部分表面粗糙度小于50 nm,最大峰谷值小于100 nm,斜面部分表面粗糙度小于200 nm。分析认为斜面部分粗糙度测量数值较大是由刀具工作角度变化导致的,而测量轮廓线非圆锥体母线又导致粗糙度测量结果大于实际值。     

A novel active optical approach for acceleration measurement based on a Y-shaped cavity dual-frequency laser

A novel active optical approach for acceleration measurement based on a Y-shaped cavity dual-frequency laser is presented and demonstrated. Applied acceleration causes a change in the refractivity of sensing gas in one of the two cavities, resulting in a beat frequency variation between two orthogonal polarized lights. As a result, this approach produces a modulation of beat frequency strictly proportional to the input acceleration. Preliminary experiments with a 632.8 nm Y-shaped cavity He–Ne dual-frequency laser confirm the validity of the laser sensor. The experimental results show that the laser sensor in this approach characterizes a nearly linear response to the input acceleration, which is a projection of gravitational acceleration. The experimental values of the scale factors are mostly in good agreement with theoretical ones. By optimizing the optical and geometrical parameters of the laser sensor, an acceleration measurement resolution of 10^?5–10^?6 gravitational acceleration (within ±5 g measurement range) could be expected. Furthermore, we investigate the principle about the sign of the scale factor in detail, and propose a simple but efficient method to distinguish the direction of the acceleration acted on the laser sensor.     

永磁悬浮技术探究匀变速直线运动的规律

在之前我们所用的气垫导轨探究匀变速直线运动规律的基础上,改进为永磁悬浮技术探究匀变速直线运动的规律,并进一步测得了当地的重力加速度。运用该方法能够有效减少物体运动时的阻力,提高测量精度,方便实验的计算,将电磁学与力学相关知识有效结合,提高实验的综合设计程度。     

Precision measurement of gravity with cold atoms in an optical lattice and comparison with a classical gravimeter

We report on a precision measurement of gravitational acceleration using ultracold strontium atoms confined in an amplitude-modulated vertical optical lattice. An uncertainty Δg/g ≈ 10(-7) is reached by measuring at the 5th harmonic of the Bloch frequency. The value obtained with this microscopic quantum system is consistent with the one measured with a classical gravimeter. Using lattice modulation to prepare the atomic sample, we also achieve high visibility of Bloch oscillations for ～ 20 s. These results can be of relevance for testing gravitational redshift and Newtonian law at micrometer scale.     

转动双星模型及演化

提出了转动双星的结构和演化模型,给出了主星的重力势,并模拟其加速度在等势面上的分布.结果表明在忽略自引力势高阶项的情况下,极地处重力加速度最大,赤道上长轴顶点处重力加速度最小.自转、公转和伴星潮汐作用力的联合效应降低了子星的有效温度,延长了子星在氢主序上的演化时间.     

引信用激光与加速度传感器复合定高技术

比较了不同类型的弹载定高体制,提出了脉冲激光与重力加速度传感器复合定高的定距原理,并对测距误差进行深入分析,得出其定高精度。对设计出的原理样机进行了实验测试,平台倾斜角度检测实验的结果表明,静态条件下最大角度误差小于0.3;0~500 m定高测试实验的结果表明,测量平均值与实际值最大误差为2.5 m,并且与目标距离无关。     

The use of in-situ test method EN 1793-6 for measuring the airborne sound insulation of noise barriers

The in situ measurement of the airborne sound insulation, as outlined in EN 1793-6:2012, is becoming a common means of quantifying the performance of road traffic noise reducing devices. Newly installed products can be tested to reveal any construction defects and periodic testing can help to identify long term weaknesses in a design. The method permits measurements to be conducted in the presence of background noise from traffic, through the use of impulse response measurement techniques, and is sensitive to sound leakage. Factors influencing the measured airborne sound insulation are discussed, with reference to measurements conducted on a range of traffic noise barriers located around Auckland, New Zealand. These include the influence of sound leakage in the form of hidden defects and visible air gaps, signal-to-noise ratio, and noise barrier height. The measurement results are found to be influenced by the presence of hidden defects and small air gaps, with larger air gaps making the choice of measurement position critical. A signal-to-noise ratio calculation method is proposed, and is used to show how the calculated airborne sound insulation varies with signal-to-noise ratio. It is shown that the measurement results are influenced by barrier height, through the need for reduced length Adrienne temporal windows to remove the diffraction components, prohibiting the direct comparison of results from noise barriers with differing heights.     

流动氩气介质阻挡放电特性及振动温度研究

采用双水电极介质阻挡放电装置,在流动氩气中通过改变气隙间距、驱动电源频率和气体流量等研究放电电学特性和振动温度的变化。电学测量结果发现如果固定其他实验条件而只改变某一参数,小气隙间距放电的电流峰值和功率比大气隙间距的高。同样,增大驱动电源频率也能够使放电的电流峰值和功率增加,而增加气体流量使得放电电流峰值和功率减小。最后利用光谱学方法,通过对放电发射光谱中氮分子振动带系的分析,发现振动温度随着放电气隙间距、电源频率和气体流量的变化关系与放电的电流峰值和功率的变化关系基本一致。这些结果对流动气体中大气压介质阻挡放电的应用具有重要意义。     

A precision analysis and determination of the technical requirements of an atom interferometer for gravity measurement

The influence of the wave-front curvature of Raman pulses on the measurement precision of gravitational acceleration in atom interferometry is analysed by the method of a transmission matrix. It is shown that the measurement precision of gravitational acceleration is largely dependent on the spot size of the Raman pulse, the temporal interval between Raman pulses and the optical path difference of the two counter-propagating Raman pulses. Moreover, the influence of Doppler frequency shift on the precision is discussed. In order to get a certain measurement precision, the requirement for the accuracy of frequency scanning of the Raman pulse to compensate for the Doppler frequency shift is obtained.