累计放大法、机械放大法、光学放大法及其应用

在实验中,常常会遇到一些微小量,此时采取直接测量会带来很大误差,甚至无法进行。因此,需要把待测的物理量按一定规律加以放大,再进行测量,这种方法称为放大法。放大法分为累计放大法、机械放大法、电磁放大法和光学放大法等。

(1)累计放大法

在待测物理量能够简单重叠的条件下,将它延展若干倍再进行测量的方法,称为累计放大法。例如,测单摆的周期时,先测出100次全振动的时间t,则周期为t/100。

在使用累计放大法时要注意两点:一是展延过程中待测量不能发生变化;二是在展延过程中应尽可能避免引入新的误差。

(2)机械放大法

利用机械部件之间的几何关系,使标准单位量在测量过程中得到放大的方法,称为机械放大法。机械放大法可以提高测量仪器的分辨率,增加测量结果的有效数字位数。例如,螺旋测微计利用螺杆鼓轮机构,使仪器的最小刻度从1 mm变为0.01 mm,从而提高测量精度。(www.xing528.com)

(3)电磁放大法

在电磁学物理量的测量中,要对微弱的电信号有效地进行观察和测量,常需借助电学中的放大线路以便检测。另外,在非电学量测量中将被测量转换成电学量再进行放大而测量之,几乎成为科技人员的惯用方法。例如,在用霍尔效应法测磁场的实验中,通过对放大的霍尔电压进行测量,以达到对磁场的测量;在用光电效应法测普朗克常量时,将微弱的光电流通过微电流测量放大器放大后,再进行测量。

(4)光学放大法

光学放大法大体分两种:一种是使被测物体通过光学仪器(如测微目镜、读数显微镜等)形成放大的像,以便观察判别;另一种是通过测量放大的物理量来获得本身较小的物理量。例如,光杠杆法就是一种常用的光学放大法。光学放大法不易受环境的干扰,它被广泛地应用于各个科技领域。