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《示波器的的原理和使用》物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙螅?/strong>
（1）了解示波器的基本工作原理。
（2）學(xué)習(xí)示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的使用方法。
（3）學(xué)習(xí)用示波器觀察信號(hào)波形和利用示波器測(cè)量信號(hào)頻率的方法。
二、 實(shí)驗(yàn)原理：
1) 示波器的基本組成部分：示波管、豎直放大器、水平放大器、掃描發(fā)生器、觸發(fā)同步和直流電源等。
2) 示波管左端為一電子槍?zhuān)娮訕尲訜岷蟀l(fā)出一束電子，電子經(jīng)電場(chǎng)加速以高速打在右端的熒光屏上，屏上的熒光物發(fā)光形成一亮點(diǎn)。亮點(diǎn)在偏轉(zhuǎn)板電壓的作用下，位置也隨之改變。在一定范圍內(nèi)，亮點(diǎn)的位移與偏轉(zhuǎn)板上所加電壓成正比。
3) 示波器顯示波形的原理：如果在X軸偏轉(zhuǎn)板加上波形為鋸齒形的電壓，在熒光屏上看到的是一條水平線，如果在Y軸偏轉(zhuǎn)板上加正弦電壓，而X軸偏轉(zhuǎn)板不加任何電壓，則電子束的亮點(diǎn)在縱方向隨時(shí)間作正弦式振蕩，在橫方向不動(dòng)。我們看到的將是一條垂直的亮線，如果在Y軸偏轉(zhuǎn)板上加正弦電壓，又在X軸偏轉(zhuǎn)板上加鋸齒形電壓，則熒光屏上的亮點(diǎn)將同時(shí)進(jìn)行方向互相垂直的兩種位移，兩個(gè)方向的位移合成就描出了正弦圖形。如果正弦波與鋸齒波的周期（頻率）相同，這個(gè)正弦圖形將穩(wěn)定地停在熒光屏上。但如果正弦波與鋸齒波的周期稍有不同，則第二次所描出的曲線將和第一次的曲線位置稍微錯(cuò)開(kāi)，在熒光屏上將看到不穩(wěn)定的圖形或不斷地移動(dòng)的圖形，甚至很復(fù)雜的圖形。要使顯示的波形穩(wěn)定，掃描必須是線性的，即必須加鋸齒波；Y軸偏轉(zhuǎn)板電壓頻率與X軸偏轉(zhuǎn)板電壓頻率的比值必須是整數(shù)。示波器中的鋸齒掃描電壓的頻率雖然可調(diào)，但光靠人工調(diào)節(jié)還是不夠準(zhǔn)確，所以在示波器內(nèi)部加裝了自動(dòng)頻率跟蹤的裝置，稱(chēng)為“同步”。在人工調(diào)節(jié)接近滿足式頻率整數(shù)倍時(shí)條件下，再加入“同步”的作用，掃描電壓的周期就能準(zhǔn)確等于待測(cè)電壓周期的整數(shù)倍，從而獲得穩(wěn)定的波形。
4) 李薩如圖形的基本原理：如果同時(shí)從示波器的x軸和y軸輸入頻率相同或成簡(jiǎn)單整數(shù)比的兩 個(gè)正弦電壓，則屏幕上將呈現(xiàn)出特殊形狀的、穩(wěn)定的光點(diǎn)軌跡，這種軌跡圖稱(chēng)為李薩如圖形。李薩如圖形的形成規(guī)律為：如果沿x，y分別作一條直線，水平方向的直線做多可得的交點(diǎn)數(shù)為N（x），豎直方向最多可得的交點(diǎn)數(shù)為N（y），則x和y方向輸入的兩正弦波的頻率之比為 f（x）：f（y）=N（y）：N（x）。
三、 實(shí)驗(yàn)儀器：
示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。
四、 實(shí)驗(yàn)操作的主要步驟：
(一) 示波器的使用與調(diào)節(jié)
1) 將各控制旋鈕置于相關(guān)位置。
2) 接通電源，按下面板左下角的“POWER”鈕，指示燈亮，稍待片刻，儀器進(jìn)入正常工作狀 態(tài)。
3) 經(jīng)示波管燈絲預(yù)熱后，屏上出現(xiàn)綠色亮點(diǎn)，調(diào)節(jié)INTEN、FOCUS、POSITION，使亮點(diǎn)清晰。
4) 將TIME/DIV逐漸旋到2ms或5ms，觀察光點(diǎn)由慢變快移動(dòng)，直至屏上顯示一條穩(wěn)定的水 平掃描線，按(3)使線清晰。
(二) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
1) 觀察正弦波波長(zhǎng)：
a)將AC GND DC轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于AC
b)講面板右上角的SOURCE置于CH2
c)將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的50Hz信號(hào)源直接輸入CH2-Y輸入端（紅插頭應(yīng)接函數(shù)發(fā)生器輸出的紅接線柱）
d)屏上顯示出正弦波（調(diào)V/DIV調(diào)節(jié)大小，TIME/DIV掃描開(kāi)關(guān)使之出現(xiàn)正弦波，IEVEL使波形穩(wěn)定）
e)改變掃描電壓的頻率(TIME/DIV)觀察正弦波得變化，使屏上出現(xiàn)多個(gè)完整的波形圖。
2) 觀察并描繪李薩如圖形，測(cè)量正弦信號(hào)頻率。
利用利薩如圖測(cè)正弦電壓的頻率基本原理
通過(guò)觀察熒光屏上利薩如圖形進(jìn)行頻率對(duì)比的方法稱(chēng)之為利薩如圖形法。此法于1855年由利薩如所證明。將被測(cè)正弦信號(hào)fx加到y(tǒng)偏轉(zhuǎn)板，將參考正弦信號(hào)fx加到x偏轉(zhuǎn)板，當(dāng)兩者的頻率之比f(wàn)y/fx是整數(shù)時(shí)，在熒光屏上將出現(xiàn)利薩如圖。
不同頻率比的利薩如圖形。判斷兩個(gè)電壓信號(hào)頻率比的條件是屏上出現(xiàn)了利薩如圖形穩(wěn)定不動(dòng)，方法是對(duì)穩(wěn)定不動(dòng)的圖形分別做水平直線和豎直直線與圖形相切，設(shè)水平線上的切點(diǎn)數(shù)最多為Nx，豎直線上的切點(diǎn)數(shù)最多為Ny，則
fy/fx=Nx/Ny
圖1 李薩如圖與信號(hào)頻率的關(guān)系
圖2 fx/fy=1：1時(shí)李薩如圖與信號(hào)相位差的關(guān)系
五、數(shù)據(jù)記錄及處理：
用李薩如圖測(cè)量正弦信號(hào)頻率
六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) ：
1．信號(hào)發(fā)生器、示波器預(yù)熱3分鐘以后才能正常工作。
2．測(cè)信號(hào)電壓時(shí)，一定要將電壓衰減旋紐的微調(diào)順時(shí)針旋足（校正位置）；測(cè)信號(hào)周期時(shí)，一定要將掃描速率旋紐的微調(diào)順時(shí)針旋足（校正位置）；
3．不要頻繁開(kāi)關(guān)機(jī)，示波器上光點(diǎn)的亮度不可調(diào)得太強(qiáng)，也不能讓亮點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間停在熒光屏的一點(diǎn)上，如果暫時(shí)不用，把輝度降到最低即可。
4．轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕和按鍵時(shí)必須有的放矢，不要將開(kāi)關(guān)和旋鈕強(qiáng)行旋轉(zhuǎn)、死拉硬擰，以免損壞按鍵、旋鈕和示波器，示波器探頭與插座的配合方式類(lèi)似于掛口燈泡與燈座的鎖扣配合方式，切忌生拉硬拽。
七、趣味物理實(shí)驗(yàn)心得：
一個(gè)學(xué)期就要過(guò)去了，在本學(xué)期里，老師又教了很多實(shí)驗(yàn)，我做了許多類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)，讓我受益菲淺，我又學(xué)會(huì)了很多東西，其中很多知識(shí)在平時(shí)的學(xué)習(xí)中都是無(wú)法學(xué)習(xí)到的，其中很多實(shí)驗(yàn)都開(kāi)闊了我們的視野，讓我們獲得了許多平時(shí)課堂上得不到的知識(shí)。
通過(guò)高中以及大學(xué)兩個(gè)學(xué)期的物理實(shí)驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，我們學(xué)到的許多理論都來(lái)源于實(shí)驗(yàn)，也學(xué)到了許多物理課上沒(méi)有教到的理論。很多實(shí)驗(yàn)都是需要花費(fèi)許多心思去學(xué)習(xí)的，也是非常復(fù)雜的。經(jīng)過(guò)這一年的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)，讓我收獲多多。想要做好物理實(shí)驗(yàn)容不得半點(diǎn)馬虎，她培養(yǎng)了我們耐心、信心和恒心。當(dāng)然，我也發(fā)現(xiàn)了我存在的很多不足。我的動(dòng)手能力還不夠強(qiáng)，當(dāng)有些實(shí)驗(yàn)需要比較強(qiáng)的動(dòng)手能力的時(shí)侯我還不能從容應(yīng)對(duì)，實(shí)驗(yàn)就是為了讓你動(dòng)手做，去探索一些你未知的或是你尚不是深刻理解的東西。現(xiàn)在，大學(xué)生的動(dòng)手能力越來(lái)越被人們重視，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)正好為我們提供了這一平臺(tái)讓我們?nèi)ュ憻捵约旱膭?dòng)手能力。我的學(xué)習(xí)方式還有待改善，當(dāng)面對(duì)一些復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)時(shí)我還不能很快很好的完成。偉大的科學(xué)家之所以偉大就是他們利用實(shí)驗(yàn)證明了他們的偉大。唯有實(shí)驗(yàn)才是檢驗(yàn)理論正確與否的唯一方法。為了要使你的理論被人接受，你必須用事實(shí)來(lái)證明。
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