近代物理实验复习

近代物理实验1.1弗兰克-赫兹实验

1.手动模式和自动模式测量F-H曲线的方法

2.计算氩原子第一激发电位的方法

3.能否用氢气代替氩气做弗兰克赫兹实验,为什么?

不能.氢气是双原子分子,激发的能级是分子能级而非原子能级.氢气是危险气体,容易发生爆炸,而且氢气的密度比较小.

4.为什么I-U曲线不是从原点开始?

电子由热阴极发出,刚开始加速电压主要用于消除阴极电子的散射的影响,后来电子加速,使其具有了较大的能量冲过反向拒斥电场而到达板极形成电流,并为微电流计所检验出来,故曲线不是从原点开始的.

5.为什么I不会降到零?

随着第二栅极电压的不断增加,电子的能量也随之增加,在与氩原子相碰撞后还留下足够的能量,可以克服反向拒斥电场到达板极,这时电流又开始上升,不致下降到零.

6.为什么I的下降不是陡然的?

因为K极发出的热电子能量是服从麦克斯韦统计分布规律,因此极电流下降不是陡然的.

7.在F-H实验中,得到的I-U曲线为什么呈周期性变化?

当G2k间的电压达到氩原子的第一激发电位U0时电子在第二栅极附近与氩原子相碰撞,将自己从加速电场中获得的全部能量给了氩原子,即使穿过了第二栅极也不能克服反向拒斥电场而被驳回第二栅极,所以,板极电流将显著减小.随着第二栅极电压的不断增加,电子的能量也随之增加,在与氩原子碰撞后还留下足够的能量,可以克服反向拒斥电场而达到板极A,这时电流又开始上升,直到G2K 间的电压是二倍的第一激发电位时,电子在UG2k间又会因第二次碰撞而失去能量,因而又会造成第二次板极电流的下降,同理,凡UG2k之间电压满足:UG2k=nU0(n=1,2,3...)时,板极电流IA都会相应下跌,形成规则起伏变化的I-U曲线.

8.在F-H管内为什么要在板级和栅极之间加反向拒斥电压?

这样能保证阴极发射的热电子不会轻易到达阳极,只有穿过栅极并且动能足够大的电子才能克服这个电场到达阳极。如果没有这个排斥电压,一个电子只要稍微有动能就能到达阳极,这样也能观察到阳极电流,这样I P的变化便不明显,实验现象难以观察。

9.在F-H管的I-U曲线上第一个峰的位置是否对应于氩原子的第一激发电位?

不是,实际的F-H管的阴极和栅极往往是不同的金属材料制成的,因此会产生接触电位差.而进入加速区的电子已经具有一定的能量,使真正加到电子上的加速电压不等于UG2k.这将影响到F-H实验曲线第一个峰的位置,是它左移或右移

10.实验中，取不同的减速电压Vp时，曲线Ip－VG2应有何变化？为什么？

答；减速电压增大时，在相同的条件下到达极板的电子所需的动能就越大，一些在较小的拒斥电压下能到达极板的电子在拒斥电压升高后就不能到达极板了。总的来说到达极板的电子数减小，因此极板电流减小。

11.实验中，取不同的灯丝电压Vf时，曲线Ip－VG2应有何变化？为什么？

答；灯丝电压变大导致灯丝实际功率变大，灯丝的温度升高，从而在其他参数不变得情况下，单位时间到达极板的电子数增加，从而极板电流增大。灯丝电压不能过高或过低。因为灯丝电压的

高低，确定了阴极的工作温度，按照热电子发射的规律，影响阴极热电子的发射能力。灯丝电位低，阴极的发射电子的能力减小，使得在碰撞区与汞原子相碰撞的电子减少，从而使板极A所检测到的电流减小，给检测带来困难，从而致使曲线Ip－VG2曲线的分辨率下降；灯丝电压高，按照上面的分析，灯丝电压的提高能提高电流的分辨率。但灯丝电压高, 致使阴极的热电子发射能力增加，同时电子的初速增大，引起逃逸电子增多，相邻峰、谷值的差值却减小了。

2.2 ?能谱的测量

1.?射线与物质相互作用时，其损失能量方式有两种，分别是电离和激发。其中激发的方式有

三种，它们是光电效应、康普顿效应和电子对效应。（射线能量在30MeV以下时）

2.?射线与物质有哪些相互作用？在能谱中如何体现？

答：光电效应（光电峰即全能峰）、康普顿散射（康普顿平台）和电子对效应（射线能量大于1.02MeV时，可以发生电子对效应……）。

3.137Cs(Er=0.662MeV)的?射线与物质的相互作用有哪几种形式？为什么？

答：光电效应、康普顿散射，因为Er=0.662MeV＜1.02MeV，不会发生电子对效应。

4.什么是全能峰（光电峰）？它有什么特点？在能谱中怎样寻找？

答：入射射线的能量全部损失在探测器灵敏体积内时，探测器输出脉冲形成的谱峰；特点是其峰位的能量对应于γ射线的能量；在能谱中最高的尖峰即为全能峰。

5.什么是能量分辨率？有什么作用？如何测量？

答：（其中FWHM为分布曲线极大值一半处的全宽度即半高宽，为全能峰对

应的道址）；检验与比较γ谱仪性能的优劣；观察137Cs谱形，调节高压和线性放大器的放大倍数，使137Cs谱形中四个峰的位置分布合适，当计数达到要求，寻找全能峰，即可求出。

6.如何测未知源的?能量？

答：在实验中用系列γ标准源，在相同的条件下测量它们的能谱，用其全能峰峰位横坐标与其对应的已知的γ粒子能量作图，即可求出能量刻度曲线Eγ=G·x+E0，利用这条能量刻度曲线就可以求出未知源的γ能量。

7.单道闪烁谱仪主要由哪几部分组成？射线图谱测的是什么粒子的能量？

由探头、线性放大器、单道、定标器、线性率表、示波器、低压电源和高压电源组成。

根据单道闪烁?谱仪的探测原理，?谱仪测量得到的图谱实际上是?射线与NaI晶体相互作用产生的次级电子能量的分布谱。因而其实质测量的是次级电子的能量。

8.用闪烁?能谱仪测量单能?射线的能谱，为什么呈连续的分布？

由于单能γ射线所产生的这三种次级电子能量各不相同，甚至对康普顿效应是连续的，因此相应一种单能γ射线，闪烁探头输出的脉冲幅度谱也是连续的。

9.反散射峰是怎样形成的？如何从实验上减小这一效应？

反散射峰主要由打到光电倍增管上或晶体周围物质上后反散射回到晶体中的?射线产生。?射线在源衬底材料上的反散射也会对反散射峰有贡献。

放射源辐射C射线的方向具有一定的随机性, 它在源衬底材料上的反散射我们无法加以控制。对于射向光电倍增管的射线我们也不能加以限制, 因为最终对能谱的测量和观察全靠光电倍增管将晶体中产生的光脉冲转换成电脉冲。因此我们只能限制射向晶体周围物质的射线，这有以下两种方式：

（1）通过加大探头和放射源之间的距离以加大射线对晶体周围物质的入射角并观察反散射峰和光电峰计数率的变化。距离改变较小时计数率的变化不明显, 而距离拉得太远又影响探头的探测效果。

（2）在放射源和探头之间加一个准直装置。

10.如何从示波器上观察到的137Cs脉冲波形图，判断谱仪能量分辨率的好坏？谱仪的工作条件

（放大倍数、高压等）对能量分辨率有何影响？

因为输出幅度可以变换为射线的能量，如果线性良好，可以直接变为

W表示出谱仪能够区分能量很靠近的两条谱线的本领，或者说它代表了谱仪能够分辨开（两种能量很相近）的能量差的相对值的极限。显然W越小越好，表示它能将靠得很近的谱线分开。对于

一台谱仪来说，近似地有，即谱仪的分辨率还与入射粒子的能量有关。

谱仪的稳定性在本实验中是很重要的，谱仪的能量分辨率，线性的正常与否与谱仪的稳定性有关。因此在测量过程中，要求谱仪始终能正常的工作，如高压电源，放大器的放大倍数，和单道脉冲分析器的甑别阈和道宽。如果谱仪不稳定则会使光电峰的位置变化或峰形畸变。在测量过程中经常要对137Cs的峰位，以验证测量数据的可靠性。为避免电子仪器随温度变化的影响，在测量前仪器必须预热半小时。

11.在测量未知源?射线的能量时为什么要对?谱仪进行刻度？如何刻度？

答：用?谱仪测量未知源?射线的能量属于相对测量方法。

根据?谱仪测量原理可知，?谱仪测量的实际上是?射线与探测物质相互作用后所产生的次级电子能量的分布情况。在相同的放大条件下，每个脉冲幅度都对应?射线损失的能量，在一定能量范围内，?谱仪输出的脉冲幅度与次级电子能量之间呈现一定的线性关系。为确定该线性关系，需对?谱仪进行能量刻度。

刻度方法是首先利用一组已知能量的?放射源，在相同的放大条件下，测出它们的射线在谱中相应的光电峰位置，然后做出?射线能量对脉冲幅度的能量刻度曲线，这样每个脉冲幅度就对应不同的能量。实验中通常选用137Cs（0.662MeV）和60Co（1.17 MeV，1.33 MeV）来进行刻度。

3.4 光学信息处理

1.了解空间频率、空间频谱和空间滤波器的基本概念

答：空间频率是空间周期的倒数，是单位长度内某个空间周期性分布的物理量重复变化的次数，其量纲为L-1；空间频谱是用空间频率fx做横坐标，空间周期函数g(x)（空间频率为f x=1/x0, 3/x0, 5/x0,……的函数集来描述的）的各项正弦项系数S(n)为纵坐标得到的；空间滤波器是能够改变光信息的空间频谱的器件。

2.掌握激光光束的准直和平行光的检验

准直：使光通过准直镜，射于白屏上，移动白屏，使光斑中心位置不随之改变。

平行：在准直镜后面放平面平行平晶，移准直镜使白屏上出现干涉条纹，且条纹间距最大。

3.掌握二维正交光栅空间滤波（低通、高通、方向）的实现

4.学会阿贝成像原理关系式验证

答：阿贝成像原理认为，透镜的成像过程可以分成两步：第一步是通过物的衍射光在透镜后焦面(即频谱面)上形成空间频谱，这是衍射所引起的“分频”作用；第二步是代表不同空间频率的各

光束在像平面上相干叠加而形成物体的像，这是干涉所引起的“合成”作用。关系式：f x =。

5.理解空间滤波器的意义

波前变换：物通过透镜1实现了第一次傅里叶变换，空间滤波器有一个透过率函数，改变了物频谱，形成了新的频谱，经过透镜2实现第二次傅里叶变换。

频谱分析：第一步发生夫琅禾费衍射，起分频作用，空间滤波器起选频作用，第二步发生干涉，起合成作用。

6.光栅的空间滤波；通过滤波器的频谱与像的对应关系。

（1）空间滤波

通过的衍射图像情况简要解释

A 全部像面上有清晰的竖直

条纹，条纹细密等距物体发出的所有光线均到达像面，像面上成物体清晰真实的像

B 0级像面上有模糊的正方

形的亮斑，均匀背景

中有花斑根据频谱分析理论，谱面上的中心亮点是零级衍射，是零频成分，在像面上为均匀背景，有花斑是因为扩束镜上不干净导致。

C 0，±1级像面上出现模糊的竖

直条纹根据频谱分析理论，±1级衍射代表物面上仅次于0级的低频成分，反映物的粗轮廓

D 0，±2级有较为清晰的竖直条

纹出现，且条纹间距

较窄根据频谱分析理论，±2级衍射代表物面上空间频率稍高于±1级衍射的成分，它反映的物的轮廓比±1级衍射就要更加清晰、细致

E 除0级外有清晰的竖直条纹出

现，但条纹亮度较暗根据频谱分析理论，此时描述物的粗轮廓和细节部分的光线全部通过，到达像面，所以成清晰的像，但0级反映在像面上是均匀的亮背景，且0级衍射在所有衍射中光强度最大，故零级不通过时，像的亮度较暗

（2）滤波器滤波

现象解释

高通滤波器细节、轮廓清晰，但图像亮度

较低高频信息主要反应物的细节，高频成分通过后，物的细节及边缘清晰；而被滤去的低频信息强度较大，故图像亮度

低。

低通滤波器细节较粗糙，但图像亮度较高滤去低频成分后，图像的精细结构消

失，黑白交变处也变得模糊，但由于低

3.5 椭圆偏振法测量薄膜厚度、折射率和金属复折射率

1.了解椭圆偏振法测量薄膜厚度折射率和金属复折射率的基本原理及思路

起偏器产生的线偏振光经取向一定的1/4波片后成为特殊的椭圆偏振光，把它投射到待测样品表面时，只要起偏器取适当的透光方向，被待测样品表面反射出来的将是线偏振光。根据偏振光在反射前后的偏振状态变化（振幅、相位），即可确定样品表面的光学特性。

2.起偏器、检偏器、1/4波片调节的原理和方法

3.学会用椭圆偏振法仿真软件测量样品的过程和数据处理

4.掌握用HST-1型椭偏测厚仪测量薄膜厚度、折射率和金属复折射率的过程

5.椭偏法的误差来源

(1)方位角误差包括起偏器、检偏器和1／4波片方位角产生的误差，产生误差的主要原因是机械

缺陷

(2)光束偏离误差是由光学元件端面不严格平行造成的，光从该元件透射出来时便会有角偏离，

从而影响入射角的准确测量。

(3)色散误差是光源发出来的光具有一定带宽的准单色光，各光学元件和材料都对其有色散，从

而影响椭偏角准确测量。

(4)光源偏振元件消偏振的产生的误差，光源的偏振状态会影响消光点的测量。

(5)偏振分布不均匀导致的极小值有一较宽的分布带来的误差。

(6)当待测表面的实际性质和理想性质不相同时带来的模型误差。

(7)样品测量点的选择也会影响椭偏角的测量。

6.4 霍尔效应

1.半导体霍尔效应测量能应用于判断和测量半导体材料的什么性质？

可以确定半导体的导电类型和载流子浓度。进一步测量霍尔系数随温度的变化，还可以确定半导体的禁带宽度、杂质的电离能及迁移率的温度特性。

2.霍尔效应实验中的热磁副效应有几种？如何消除其对测量结果的影响？

埃廷斯豪森效应，里吉-勒迪克效应，能特斯效应，不等位电势差。可通过改变流过样品上的电流和磁场方向，使V0, V N, V RL, V T从结果中除去。

3.掌握半对数变温曲线中三个温区的判断和作用；掌握霍尔系数表达式、电导率表达式

4.掌握根据lgR-1/T曲线计算禁带宽度的方法

8.1 微波的传输特性和基本测量

波导波长、驻波比、频率、功率测量方法，基本概念。

微波频率范围：300MHz-300GHz，波长范围：1mm-1m

1.什么是波导波长？如何由波导波长求自由空间波长？如何测量波导波长？

答：微波在波导管中传输时的波长为波导波长。其中λc=2a，称为波导截止波长，λ为自由空间波长。先将测量线终端接短路片，移动探针位置，两个相邻波节之间距离的2倍即为波导波长。

2.说明测量频率的微波电路的组成，如何用吸收式直读频率计测量微波频率？

答：微波电路由等效电源、频率计、检波器和微安表组成。旋转频率计并观察微安表示数，当微安表示数突然变小时，读出频率及此时的读数即可。

3.功率的测量

反射极电压从零开始调，看功率计是否超量程，若超，调衰减器，从零开始调反射极电压。

4.连接微波测试系统时，应注意哪些问题？

注意连接的紧密性,防止实验中微波泄漏,导致实验的准确性下降

6.3 用电容-电压法测半导体杂质浓度分布

1.电容-电压法适用于什么半导体二极管，其中的电容指的是什么？

答：单边突变pn结型半导体，电容指势垒电容。

2.测量杂质浓度分布一般是低掺杂还是高掺杂浓度的一侧？

答：低掺杂浓度的一侧。

3.反向电压V R与电容C、结宽L的关系

答：，

4.掌握杂质浓度N D（L）的表述公式以及对应的L如何计算

答：

5.掌握如何根据C-V曲线计算某一结宽处的杂质浓度

答：根据公式可以求出曲线上某一结宽处的斜率，就可以求出来ND (L)。

9.1 核磁共振的稳态吸收

氢核、氟核信号测量方法，基本概念。

1.什么叫核磁共振？

答：自旋不为零的粒子，如电子和质子，具有自旋磁矩。如果我们把这样的粒子放入稳恒的外磁场中，粒子的磁矩就会和外磁场相互作用使粒子的能级产生分裂，分裂若发生在原子核上则我们称为核磁共振。

2.观测NMR吸收信号时要提供哪几种磁场？各起什么作用？各有什么要求？

答：两种。第一种恒磁场B0使核自旋与之相互作用，核能级发生塞曼分裂，分裂为两个能级；第二种垂直于B0的B1使原子核吸收能量从低能级跃迁到高能级发生核磁共振。共振条件

3.NMR稳态吸收有哪两个物理过程？实验中怎样才能避免饱和现象出现？

答；需要稳态吸收和弛豫两个过程。

4.怎样利用核磁共振测量回磁比和磁场强度？

5.核磁共振条件是什么？如何调节才能出现较理想的核磁共振信号？

答：核磁共振条件是：

调节：加大调制场；调节边振调节使振荡器处于边缘振荡状态；通过扫场（或扫频）调出核磁共振信号；调节样品在磁场中的位置。

6.核磁共振实验中使用的振荡器用什么特点？核磁共振法测磁场的原理和方法是什么？

答：核磁共振实验中使用的振荡器处于边缘振荡状态。

核磁共振法测磁场的原理和方法是：可选用一个已知旋磁比的样品，利用扫场或扫频，找出核磁共振信号，并且将信号调到等间距，此时满足核磁共振条件：。则可根据测出的共振频

率和样品的旋磁比计算出磁场。

7.实现核磁共振的两种方法是什么？说明调制磁场在核磁共振实验中的作用。

答：实现核磁共振的两种方法是扫场和扫频

调制线圈的作用，就是用来产生一个弱的低频交变磁场B m迭加到稳恒磁场B0上去，这样有利于寻找和观察核磁共振吸收信号。其作用原理如下：从原理公式可以看出，每一个磁场值

只能对应一个射频频率发生共振吸收。而要在十几兆赫的频率范围内找到这个频率是很困难的，为了便于观察共振吸收信号，通常在稳恒磁场方向上迭加上一个弱的低频交变磁场B m，那么此时样品所在处的实际磁场为B m+ B0，由于调制磁场的幅值不大，磁场的方向仍保持不变，只是磁场的幅值随调制磁场周期性地变化，核磁矩的拉莫尔旋进角频率ω0也相应地在一定范围内发生周期性的变化，这时只要将射频场的角频率ω’调节到ω’0的变化范围之内，同时调制场的峰——峰值大于共振场范围，便能用示波器观察到共振吸收信号。因为只有与ω’相应的共振吸收磁场范围B’0被（B m+ B0）扫过的期间才能发生核磁共振，可观察到共振吸收信号，其他时刻不满足共振条件，没有共振吸收信号。磁场变化曲线在一周期内与B’0在两处相交，所以在一周期内能观察到两个共振吸收信号。

10.1 计算机数值模拟

1.数值模拟分哪几个步骤？

答：1）建立物理模型；2）方程和初值、边值条件的离散化；3）选择适当的代数方程组求解方法；4）在计算机上实现数值求解；5）计算结果的诊断。

2.龙格-库塔积分方法的理解

答：该方法主要是在已知方程导数和初值信息的基础上进行迭代，就可以计算出以后各个时间的x、y和z值。

3.X n, X(n+1), dt的意义分别是什么？

答：Xn 表示第n个迭代点，X(n+1) 为第n+1个迭代点，dt为时间步长。

4.在实验中如何提高速度和位移时间的分辨率？

答：减小dt。

5.画出程序流程

10.5 带电粒子数值模拟

1.数值模拟方法的特点，它与理论研究、实验研究有什么关系？

答：数值模拟方法是从基本的物理定律出发，用离散化变量描述物理体系的状态，然后利用计算机计算这些离散变量在基本物理定律的制约下的演变，从而体现物理过程的规律。

它在理论研究和实验研究之间搭起了一座“桥梁”。数值模拟可以研究一些非常复杂的过程，而理论研究必须作出许多简化假设才能处理这些过程，简化则意味着可能丢失许多重要的因素，这就使得数值模拟可以更全面地了解一个物理过程，而且发现新的物理现象；另一方面，它能够为实验观测方案提供理论的支持，对大型实验装置进行评估，对实验条件或参数进行优化选择，以避免造成极大的经济损失和人力浪费。

2.联系天气预报系统，说明蝴蝶效应的意义

答：人们通常会认为测量的微小误差对天气预报的影响只是短时的，它对长时间的预报就不会有影响。但是模拟结果表明，即使是一个蝴蝶的拍打都会影响到三个月后的天气。也就是说初始条件十分微小的变化经过不断放大，对其未来状态会造成极其巨大的差别。

3.倍周期如何观察

答：在采用Rayleigh数r(t)=ro +r1 coswt 时，无论系统的初始状态如何，r1 从0增大到5.0，在ro =26.5时，经过较长时间的迭代（DisplayAfter=50 000），此时系统形成稳定的单周期；在ro =27.5时，稳态的双周期；在ro =27.9时，稳态的4周期；在ro =27.987时，稳态的64周期。

4.试从实验观察，说出混沌的主要性质

答：1）混沌系统是一个非线性系统，初值对混沌动力学系统有很大的影响；2）混沌是一种非周期的动力学过程，它是一种无序中的有序，决不仅仅是一个无从控制的随机过程。

5.如何获得x-t, x-z图？（解析下面语句）

If(i>Display After)

{putpixel(x*10+getmaxx()/2, getmaxy()-z*6-100, //x-z图

2); }

putpixel((i-DisplayAfter)/250,x*10+getmaxx()/4,WHITE); //x-t图

getmaxx()——取屏幕横向的最大坐标值；

getmaxy()——取屏幕纵向的最大坐标值。（两个函数都是以屏幕左上角为坐标零点。）

【实验报告】近代物理实验教程的实验报告

近代物理实验教程的实验报告 时间过得真快啊！我以为自己还有很多时间，只是当一个睁眼闭眼的瞬间，一个学期都快结束了，现在我们为一学期的大学物理实验就要画上一个圆满的句号了，本学期从第二周开设了近代物理实验课程，在三个多月的实验中我明白了近代物理实验是一门综合性和技术性很强的课程，回顾这一学期的学习，感觉十分的充实，通过亲自动手，使我进一步了解了物理实验的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。我们所做的实验基本上都是在物理学发展过程中起到决定性作用的著名实验，以及体现科学实验中不可缺少的现代实验技术的实验。它们是我受到了著名物理学家的物理思想和探索精神的熏陶，激发了我的探索和创新精神。同时近代物理实验也是一门包括物理、应用物理、材料科学、光电子科学与技术等系的重要专业技术基础物理实验课程也是我们物理系的专业必修课程。 我们本来每个人要做共八个实验，后来由于时间关系做了七个实验，我做的七个实验分别是：光纤通讯，光学多道与氢氘，法拉第效应，液晶物性，非线性电路与混沌，高温超导，塞满效应，下面我对每个实验及心得体会做些简单介绍： 一、光纤通讯：本实验主要是通过对光纤的一些特性的探究（包括对光纤耦合效率的测量，光纤数值孔径的测量以及对塑料光纤光纤损耗的测量与计算），了解光纤光学的基础知识。探究相位调制型温度传感器的干涉条纹随温度的变化的移动情况，模拟语电话光通信， 了解光纤语音通信的基本原理和系统构成。老师讲的也很清楚，本试验在操作上并不是很困难，很易于实现，易于成功。

二、光学多道与氢氘：本实验利用光学多道分析仪，从巴尔末公式出发研究氢氘光谱，了解其谱线特点，并学习光学多道仪的使用方法及基本的光谱学技术通过此次实验得出了氢原子和氘原子在巴尔末系下的光谱波长，并利用测得的波长值计算出了氢氘的里德伯常量，得到了氢氘光谱的各光谱项及巴耳末系跃迁能级图，计算得出了质子和电子的质量之比。个人觉得这个实验有点太智能化，建议锻炼操作的部分能有所加强。对于一些仪器的原理在实验中没有体现。如果有所体现会比较容易使学生深入理解。数据处理有些麻烦。不过这也正是好好提高自己的分析数据、处理数据能力的好时候、更是理论联系实际的桥梁。 三、法拉第效应：本实验中，我们首先对磁场进行了均匀性测定，进一步测量了磁场和励磁电流之间的关系，利用磁场和励磁电流之间的线性关系，用电流表征磁场的大小；再利用磁光调制器和示波器，采用倍频法找出ZF6、MR3－2样品在不同强度的旋光角θ和磁场强度B的关系，并计算费尔德常数；最后利用MR3样品和石英晶体区分自然旋光和磁致旋光，验证磁致旋光的非互易性。 四p液晶物性：本实验主要是通过对液晶盒的扭曲角，电光响应曲线和响应时间的测量，以及对液晶光栅的观察分析，了解液晶在外电场的作用下的变化，以及引起的液晶盒光学性质的变化，并掌握对液晶电光效应测量的方法。本实验中我们研究了液晶的基本物理性质 和电光效应等。发现液晶的双折射现象会对旋光角的大小产生的影响，在实验中通过测量液晶盒两面锚泊方向的差值，得到液晶盒扭曲角的大小为125度；测量了液晶的响应时间。观察液晶光栅的衍射现象，在“常黑模式”和“常白模式”下分别测量了液晶升压和降压过程的电光响应曲线，求得了阈值电压、饱

南京大学近代物理实验2017版

南京大学近代物理实验2017版 篇一：南京大学-法拉第效应 法拉第效应 (南京大学物理学院江苏南京 210000) 摘要：平面偏振光穿过介质时，如果在介质中沿光的传播方向加上一个磁场，就会观察到光经过样品后光的振动面转过一个角度，也就是磁场使介质具有了旋光性，这种现象称为法拉第效应。本实验通过测量不同磁场下的法拉第转角，计算出介质的费尔德常数。 关键词：法拉第效应；法拉第转角；费尔德常数；旋光性 一、实验目的 1.了解法拉第效应的经典理论。 2.初步掌握进行磁光测量的方法。 二、实验原理 1.法拉第效应 实验表明，偏振面的磁致偏转可以这样定量描述：当磁场不是很强时，振动面旋转的角度θF与光波在介质中走过的路程l及介质中的磁感应强度在光的传播方向上的分量BH成正比，这个规律又叫法拉第_费尔得定律。 (1) 比例系数V由物质和工作波长决定，表征着物质的磁光特性，这个系数称为费尔得(Verdet)常数，它与光频和温度有关。几乎所有的

物质(包括气体液体固体)都有法拉第效应，但一般都很不显著。不同物质的振动面旋转的方向可能不同。一般规定：旋转方向与产生磁场的螺线管中电流方向一致的，叫正旋（V>0），反之叫负旋（V篇二：法拉第效应南京大学 法拉第效应 引言 1845年，英国科学家法拉第在探究电磁现象和光学现象之间的关系时发现：当一束平面偏振光穿过介质时，如果在介质中沿光的传播方向加上一个磁场，就会观察到光经过样品后光的振动面转过一个角度，也即磁场使介质居于了旋光性，这种现象后来就称为法拉第效应。 法拉第效应有许多方面的应用，它可以作为物质结构研究的手段，如根据结构不同的碳氢化合物其法拉第效应的表现不同来分析碳氢化合物导体物理的研究中，它可以用来测量载流子得得有效质量、迁移率和提供能带结构的信息；在激光技术中，利用法拉第效应的特性，制成了光波隔离、光频环形器、调制器等；在磁学测量方面，可以利用法拉第效应测量脉冲磁场。 实验原理 1.法拉第效应 实验表明，偏振面的磁致偏转可以这样定量描述：当磁场不是很强时，振动面旋转的角度θF与光波在介质中走过的路程l及磁感应强度在光的传播方向上的分量BH成正比，这个规律又叫法拉第—费

近代物理实验期末考试试题及答题要点

近代物理实验期末考试试题及答题要点 1.（实验名称：核衰变的统计规律） （1）测量G-M 计数管的坪曲线目的是什么？ （2）某学生用G-M 计数管探测到某一放射源放射的粒子，每次测量的时间为30秒，共测量100次，测量数据如下表所示；用χ2检验方法判断测量结果是否服从泊松分布（2 19.49αχ-=）。已知泊松分布的 概率函数式为： ()P n =! n m m e n - 。 【答题要点】 (1) 检验G-M 管是否正常和确定工作电压。 (2) m=2.51，选用皮尔逊统计量作X 2检验，考虑到计算X 2值时每个区间的频数不能太少，于是把5i k >以上的数据合为一个区间，其余数据均可单独作为一个区间。因,100i i E NP N ==则 2.511 2.51(0)1008.1!0! m k m E k N e e k --===?= 1 2.512 2.51(1)10020.41! E k e -==?= 同理可得3(2)25.5E k ==；4(3)21.3E k ==；5(4)13.4E k ==；6(5)11.3E k >=可求得： 2 6 21() 2.12i i i i N E E χ=-==∑ 选定显著水平 a=0.05，查X 2分布表得2 19.49αχ-=。由于22 1αχχ-<,故可判断观测结果与泊松分 布无显著差异。 2.（实验名称：高真空的获得与测量） （1）真空的基本特点：1） 2） 3） 。 （2）衡量真空泵的两个重要指标是： 和 。 （3）某一真空系统当用机械泵抽到1.2×10-1Pa 后打开扩散泵，几分钟后真空度开始下降，直到几十Pa ， 后又开始上升直到小于1×10-2Pa 。请解释这一现象。 【答题要点】 （1）真空空间气体分子密度极小，仅为大气压下分子密度的万亿分之一；气体分子或带电粒子的平均自由程极长；气体分子与固体表面碰撞的频率极低。 （2）极限压强; 抽气速率 （3）首先是油受热体积膨胀致使压强增大，真空度下降；当油蒸气遇到冷却水冷凝后，压强变小，真空

《近代物理实验》教学大纲

《近代物理实验》教学大纲 一、课程名称与编号 课程名称：近代物理实验编号：023315 二、学时与学分 本课程学时：84 本课程学分：5学分 三、授课对象 物理学专业学生，第六、七个学期做 四、先修课程 力学、热学、电磁学、光学、原子物理学、高等数学 五、课程的性质和目的 科学实验是理论的源泉，是自然科学的根本，也是工程技术的基础。物理学是一门实验科学，所有物理定律的形成和发展都是建立在客观自然现象的观察和研究的基础上的，并以实验结果为检验理论正确与否的唯一标准，重要的物理实验常常是新兴科学技术的生长点。 《近代物理实验》是继《普通物理实验》和《无线电电子实验》后的一门重要实验基础课程，本课程所涉及的物理基础知识面较广，并具有较强的综合性和技术性。 本课程的主要目的是：通过近代物理实验，丰富和活跃学生的物理思想，培养学生敏锐的观察能力，分析、归纳和综合能力，掌握新技术的能力，创新意识和综合素质。引导学生了解物理实验在物理概念的产生、形成和发展中的作用，学习近代物理中的一些常用方法、技术、仪器等知识，使他们具备良好的实验素养，严谨的科学作风，求实的科学精神，并具备一定的独立工作能力和科学研究能力。 六、主要内容、基本要求及学时分配 讲授部分 1、绪论（2学时） 理解近代物理实验课的特点，了解课程的内容、任务和学习方法。了解一些实验的史料，加深对近代物理实验的了解。 2、实验的误差分析与数据处理（4学时） 在普通物理验实训练的基础上，继续巩固和加强有关实验误差和数据处理的训练。如泊松分布、曲线的拟合等，可通过讲授或落实到一些实验题目中进行。 3、理解近代物理实验仪器的工作原理、使用常识（2学时） 掌握实验中的注意事项，包括人身安全及防护、通用仪器的正常使用。理解使用特殊仪

近代物理实验_思考题答案

一、 夫兰克—赫兹实验 1解释曲线I p －V G2形成的原因 答；充汞的夫兰克-赫兹管，其阴极K 被灯丝H 加热，发射电子。电子在K 和栅极G 之间被加速电压KG U 加速而获得能量，并与汞原子碰撞，栅极与板极A 之间加反向拒斥电压GA U ，只有穿过栅极后仍有较大动能的电子，才能克服拒斥电场作用，到达板极形成板流A I 。 2实验中，取不同的减速电压V p 时，曲线I p －V G2应有何变化？为什么？ 答；减速电压增大时，在相同的条件下到达极板的电子所需的动能就越大，一些在较小的拒斥电压下能到达极板的电子在拒斥电压升高后就不能到达极板了。总的来说到达极板的电子数减小，因此极板电流减小。 3实验中，取不同的灯丝电压V f 时，曲线I p －V G2应有何变化？为什么？ 答；灯丝电压变大导致灯丝实际功率变大，灯丝的温度升高，从而在其他参数不变得情况下，单位时间到达极板的电子数增加，从而极板电流增大。灯丝电压不能过高或过低。因为灯丝电压的高低，确定了阴极的工作温度，按照热电子发射的规律，影响阴极热电子的发射能力。灯丝电位低，阴极的发射电子的能力减小，使得在碰撞区与汞原子相碰撞的电子减少，从而使板极A 所检测到的电流减小，给检测带来困难，从而致使A GK I U -曲线的分辨率下降；灯丝电压高，按照上面的分析，灯丝电压的提高能提高电流的分辨率。但灯丝电压高, 致使阴极的热电子发射能力增加，同时电子的初速增大，引起逃逸电子增多，相邻峰、谷值的差值却减小了。 二、 塞曼效应 1、什么叫塞曼效应，磁场为何可使谱线分裂？ 答；若光源放在足够强的磁场中时，原来的一条光谱线分裂成几条光谱线，分裂的谱线成分是偏振的，分裂的条数随能级的类别而不同。后人称此现象为塞曼效应。原子中电子的轨道磁矩和自旋磁矩合成为原子的总磁矩。总磁矩在磁场中受到力矩的作用而绕磁场方向旋进从而可以使谱线分离 2、叙述各光学器件在实验中各起什么作用? 答；略 3、如何判断F-P 标准具已调好？ 答；实验时当眼睛上下左右移动时候，圆环无吞吐现象时说明F-P 标准具的两反射面平行了。 4、实验中如何观察和鉴别塞曼分裂谱线中的π成分和σ成分？如何观察和分辨σ成分中的左旋和右旋偏振光？ 答；沿着磁场方向观测时，M ?=+1为右旋圆偏振光，M ?=-1时为左旋偏振光。在实验中，+σ成分经四分之一玻片后，当偏振片透振方向在一、三象限时才可观察到，因此为相位差为π2的线偏振光，所以+σ成分为右旋偏振光。同理可得-σ成分为左旋偏振光。 三、核磁共振 1、 什么叫核磁共振？

近代物理实验习题答案

《 近代物理实验》练习题参考答案一、填空 1、 核物理实验探测的主要对象是核衰变时所辐射的射线、射线和中子。因为这些粒子的尺度非常小，用最先进的电子显微镜也不能观察到，只能根据射线与物质相互作用产生的各种效应实现探测。 2、探测器的能量分辨率是指探测器对于能量很接近的辐射粒子加以区分的能力。用百分比表示的能量分辨率定义为： ％峰位置的脉冲幅度宽度最大计数值一半处的全 1000V V R 。能量分辨率值越小，分辨能 力越强。 3、射线与物质相互作用时，其损失能量方式有两种，分别是电离和激发。其中激发的方式有三种，它们是光电效应、康普顿效应和电子对效应。 4、对于不同的原子，原子核的质量 不同而使得里德伯常量值发生变化。 5、汞的谱线的塞曼分裂是 反常塞曼效应。6、由于氢与氘的 能级有相同的规律性，故氢和氘的巴耳末公式的形式相同。 7、在塞曼效应实验中，观察纵向效应时放置 1/4波片的目的是将圆偏振光变为线偏振光 。8、射线探测器主要分“径迹型”和“信号型”两大类。径迹型探测器能给出粒子运动的轨迹，如核乳胶、固体径迹探测器、威尔逊云室、气

泡室、火花室等。这些探测器大多用于高能核物理实验。信号型探测器则当一个辐射粒子到达时给出一个信号。根据工作原理的不同又可以分成气体探测器、闪烁探测器和半导体探测器三种，这是我们在低能核物理实验中最常用的探测器。 9、测定氢、氘谱线波长时，是把氢、氘光谱与铁光谱拍摄到同一光谱底 片上，利用 线性插值法来进行测量。 10、在强磁场中，光谱的分裂是由于能级的分裂引起的。 11、原子光谱是线状光谱。 12、原子的不同能级的总角动量量子数J不同，分裂的子能级的数量也不同。 13、盖革－弥勒计数管按其所充猝灭气体的性质，可以分为①有机管和 ②卤素管两大类。坪特性是评价盖革－弥勒计数管的重要特性指标。包 括起始电压、坪长、坪斜等。一只好的计数管，其坪长不能过短，对于 ③有机管，其坪长不能低于150伏，对于④卤素管，其坪长不能低于50伏。坪斜应在⑤每伏___以下。计数管工作时工作点应选在坪区的⑥左 1/3-1/2__处。 14、由于光栅摄谱仪的色散接近线性，所以可以使用线性插值法测量光谱线波长。 15、必须把光源放在足够强磁场中，才能产生塞曼分裂。 二、简答题 1.如何区分盖革－弥勒计数管的正负极？

近代物理实验总结

近代物理实验总结 通过这个学期的大学物理实验，我体会颇深。首先，我通过做实验了解了许多实验的基本原理和实验方法，学会了基本物理量的测量和不确定度的分析方法、基本实验仪器的使用等；其次，我已经学会了独立作实验的能力，大大提高了我的动手能力和思维能力以及基本操作与基本技能的训练，并且我也深深感受到做实验要具备科学的态度、认真态度和创造性的思维。下面就我所做的实验我作了一些总结。 一.核磁共振实验 核磁共振实验中为什么要求磁场大均匀度高的磁场?扫场线圈能否只放一个?对两个线圈的放置有什么要求？测量共振频率时交变磁场的幅度越小越好? 1, 核磁共振实验中为什么要求磁场大均匀度高的磁场? 要求磁场大是为了获得较大的核磁能级分裂。这样，根据波尔茨 曼，低能和高能的占据数（population)的“差值增大，信号增强。 均匀度高是为了提高resolution. 2. 扫场线圈能否只放一个?对两个线圈的放置有什么要求? 扫场线圈可以只放一个。若放两个，这两个线圈的放置要相互垂直， 且均垂直于外加磁场。 3. 测量共振频率时交变磁场的幅度越小越好? 不对。但是太大也不好（会有信号溢出）应该有合适的FID信号 二.密立根有实验 对油滴进行测量时，油滴有时会变模糊，为什么？如何避免测量过程丢失油滴？若油滴平很调节不好，对实验结果有何影响？为什么每测量一次tg都要对油滴进行一次平衡调节？为什么必须使油滴做匀速运动或静止？试验中如 何保证油滴在测量范围内做匀速运动？ 1、油滴模糊原因有：目镜清洁不够导致局部模糊或者是油滴的平衡没 有调节好导致速度过快 为防止测量过程中丢失油滴，油滴的速度不要太大，尽可能比较小 一些，这样虽然比较费时间，但不会出现油滴模糊或者丢失现象 2、根据实验原理可知，如果油滴平衡没有调节好，则数据必然是错误 的，结果也是错误的。因为油滴的带电量计算公式要的是平衡时的 数据 因为油滴很微小，所以不同的油滴其大小和质量都有一些差异，导 致其粘滞力和重力都会变化，因此需要重新调节平衡才可以确保实 验是在平衡条件下进行的。

近代物理实验试题复习进程

近代物理实验试题

近物实验面试考题 试题 真空镀膜 1．真空镀膜原理； 2．加热烘烤基片对膜的质量有什么影响？ 3．基片性能、蒸发速度、蒸发时的真空度以及蒸发源与基片之间的距离等因素对膜的质量有什么影响？ 4．轰击的物理作用？ 5．真空镀膜的实验操作过程 霍尔效应 1.什么是霍尔效应； 2.若导体中同时有两种极性的载流子参与导电，其综合霍耳系数比单一载流子导电的霍耳系数是增大还是减小，为什么？ 3.如何分离霍尔效应与其它效应？ 4.霍耳系数误差因子0.69的说明？ 5.实际测量与理论相差的原因？ 红外分光测量 1．产生红外吸收的条件是什么？是否所有的分子振动都会产生红外吸收铺？为什么？ 2．以亚甲基为例说明分子的基本振动形式。 3．何谓基团频率？它有什么重要性及用途？ 4．红外光谱定性分析的基本依据是什么？简述红外定性分析的过程。

5．影响基团频率的因素有哪些？ 6．何谓“指纹区”？它有什么特点和用途？ 7．已知HCl在红外光谱中吸收频率为2993cm-1，试求出H-Cl键的键力常数。 红外光谱的用途？ 一.真空的获得与测量 低真空获得过程中，用火花枪激发玻璃系统，呈现出紫色、分红色说明什么？1．低真空获得过程中，加热或激发被抽容器，压强升高说明什么？ 2．激发或加热“热偶规”，压强减小说明什么问题？ 3．低真空测量过程中压强起伏说明什么？ 4．扩散泵油间歇沸腾的物理原因是什么？ 5．前级泵能否将扩散泵油蒸汽抽走？为什么？ 6．如何观察扩散泵油蒸汽流的喷发射程？ 7．简述气体分子在高真空下的扩散过程。 8．突然停电或者结束机械泵的工作时，必须要做什么？ 10.操作高真空的测量。 二. 汽液两相制冷机 1．F12冷凝器中发生的物理过程？ 2．F12蒸发器中发生的物理过程？ 3．环境温度对制冷机的影响？ 4．制冷剂用量对制冷效果的影响？ 5．工质的命名与定义？ 6．在什么情况下，压缩机吸气管会结霜？

南京大学-X射线荧光光谱分析实验报告

X 荧光分析 一．实验目的 1．了解能量色散 X 荧光分析的原理、仪器构成和基本测量、分析方法。 2．验证莫塞莱定律，并从实验推出屏蔽常数。 3．研究对多道分析器的定标，以及利用 X 荧光分析测量位未知样品成分及相对含量的方法。 二．实验原理 以一定能量的光子、电子、原子、 粒子或其它离子轰击样品，将物质原子中的内壳层电子击 出，产生电子空位，原子处于激发态。外壳层电子向内壳层跃迁，填补内壳层电子空位，同时释放出跃迁能量，原子回到基态。跃迁能量以特征X 射线形式释放，或能量转移给另一个轨道电子，使该电子发射出来，即俄歇电子发射。测出特征 X 射线能谱，即可确定所测样品中元素种类和含量。 特征曲线 X 射线根据跃迁后电子所处能级可以分为 ,,K L M 系等；根据电子跃迁前所在能级又 可分为L L K K K ,,,,等不同谱线。特征X 谱线的的能量为两壳层电子结合能之差。因此，所有 元素的,K L 系特征X 射线能量在几千电子伏到几十千电子伏之间。 X 荧光分析中激发X 射线的方 式一般有三种： （1）用质子、α粒子等离子激发 （2）用电子激发； （3）用 X 射线或低能 射线激发。我们实验室采用 X 射线激发（XIX 技术），用放射性同位 素作为激发源的 X 光管。

和非相干散射（康普顿散射） ，这些散射光子进入探测器，形成 XIX 分析中的散射本底。另外，样 品中激发出的光电子又会产生轫致辐射，但这产生的本底比散射光子本底小得多，且能量也较低，一般在 3keV 以下。所以XIX 能谱特征是：特征X 射线峰叠加在散射光子峰之间的平坦的连续本底 谱上。如图1能谱示意图所示。 图一：能谱示意图 测量特征 X 射线常用Si Li 探测器，它的能量分辨率高，适用于多元素同时分析，也可选用 Ge Li 或高纯Ge 探测器，但均价格昂贵。 在 X 荧光分析中，对于轻元素（一般指45Z 的元素）通常测其KX 射线，对于重元素（45 Z 的元素），因其KX 射线能量较高且比 LX 射线强度弱，常测其LX 射线，这样测量的特征 X 射线能量一般在 20keV 以下。正比计数管在此能量范围，探测效率较高，其能量分辨率虽比 Si Li 探 测器差，但远好于NaI TI 闪烁探测器，质量好的正比管 5.89keV 处分辨率优于15%，能满足学 生实验的需要。

近代物理实验教程的实验报告

( 实验报告) 姓名：____________________ 单位：____________________ 日期：____________________ 编号：YB-BH-054001 近代物理实验教程的实验报告Experimental report of modern physics experiment course

工作报告| Work Report 实验报告近代物理实验教程的实验报告 时间过得真快啊！我以为自己还有很多时间，只是当一个睁眼闭眼的瞬间，一个学期都快结束了，现在我们为一学期的大学物理实验就要画上一个圆满的句号了，本学期从第二周开设了近代物理实验课程，在三个多月的实验中我明白了近代物理实验是一门综合性和技术性很强的课程，回顾这一学期的学习，感觉十分的充实，通过亲自动手，使我进一步了解了物理实验的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。我们所做的实验基本上都是在物理学发展过程中起到决定性作用的著名实验，以及体现科学实验中不可缺少的现代实验技术的实验。它们是我受到了著名物理学家的物理思想和探索精神的熏陶，激发了我的探索和创新精神。同时近代物理实验也是一门包括物理、应用物理、材料科学、光电子科学与技术等系的重要专业技术基础物理实验课程也是我们物理系的专业必修课程。 我们本来每个人要做共八个实验，后来由于时间关系做了七个实验，我做的七个实验分别是：光纤通讯，光学多道与氢氘，法拉第效应，液晶物性，非线性电路与混沌，高温超导，塞满效应，下面我对每个实验及心得体会做些简单介绍： 一、光纤通讯：本实验主要是通过对光纤的一些特性的探究（包括对光纤耦合效率的测量，光纤数值孔径的测量以及对塑料光纤光纤损耗的测量与计算）， 第2页

兰州大学近物实验考题

近物实验面试考题 试题（朋兴平；三个实验 17题） 真空镀膜 1．真空镀膜原理； 2．加热烘烤基片对膜的质量有什么影响？ 3．基片性能、蒸发速度、蒸发时的真空度以及蒸发源与基片之间的距离等因素对膜的质量有什么影响？ 4．轰击的物理作用？ 5．真空镀膜的实验操作过程 霍尔效应 1.什么是霍尔效应； 2.若导体中同时有两种极性的载流子参与导电，其综合霍耳系数比单一载流子导电的霍耳系数是增大还是减小，为什么？ 3.如何分离霍尔效应与其它效应？ 4.霍耳系数误差因子0.69的说明？ 5.实际测量与理论相差的原因？ 红外分光测量 1．产生红外吸收的条件是什么？是否所有的分子振动都会产生红外吸收铺？为什么？ 2．以亚甲基为例说明分子的基本振动形式。 3．何谓基团频率？它有什么重要性及用途？ 4．红外光谱定性分析的基本依据是什么？简述红外定性分析的过程。

5．影响基团频率的因素有哪些？ 6．何谓“指纹区”？它有什么特点和用途？ 7．已知HCl在红外光谱中吸收频率为2993cm-1，试求出H-Cl键的键力常数。 红外光谱的用途？ 一. 真空的获得与测量（宋长安二个实验19个题）06.6 1．低真空获得过程中，用火花枪激发玻璃系统，呈现出紫色、分红色说明什么？2．低真空获得过程中，加热或激发被抽容器，压强升高说明什么？ 3．激发或加热“热偶规”，压强减小说明什么问题？ 4．低真空测量过程中压强起伏说明什么？ 5．扩散泵油间歇沸腾的物理原因是什么？ 6．前级泵能否将扩散泵油蒸汽抽走？为什么？ 7．如何观察扩散泵油蒸汽流的喷发射程？ 8．简述气体分子在高真空下的扩散过程。 9．突然停电或者结束机械泵的工作时，必须要做什么？ 10.操作高真空的测量。 二. 汽液两相制冷机 1．F12冷凝器中发生的物理过程？ 2．F12蒸发器中发生的物理过程？ 3．环境温度对制冷机的影响？ 4．制冷剂用量对制冷效果的影响？ 5．工质的命名与定义？ 6．在什么情况下，压缩机吸气管会结霜？

南京大学08级近代物理实验二(大四上学期)]2.4塞曼效应

塞曼效应 1.实验目的 1.1.掌握塞曼效应理论,测定电子的荷质比,确定能级的量子数和朗德因子,绘出跃迁的能级图。 1.2.掌握法布里—珀罗标准具的原理和使用。 1.3.观察塞曼效应现象，并把实验结果和理论结果进行比较，同时了解使用CCD及多媒体计 算进行实验图像测量的方法。 2.实验仪器 研究塞曼效应的实验仪器包括：电磁铁，汞灯，会聚透镜，偏振片，透射干涉滤光片，法布里-珀罗标准具，望远镜，CCD图像传感器及镜头，汞灯电源，磁铁电源，多媒体计算机和图像卡。将这些仪器按照图5-1组装后即可用于与实验。 图5-1 塞曼效应实验装置示意图 在本实验中，于电磁铁的两极之间放上一支水银辉光放电灯，用交流电源220v通过自耦变压器接电灯变压器点燃放电管。自耦变压器用来调节放电管的电流强度。实验中把自耦变压器调节到75V上。 电磁铁用直流稳压电源供电，电流与磁场的关系可用高斯计进行测量，使用电磁铁时要先接通冷却水，然后慢慢调节自耦变压器，使磁场电流缓慢达到5A。注意磁场电流不准超过5A，以免电磁铁电源烧坏。 多媒体计算机采用Pentium-133以上机型，加装视频多媒体组件，工作于32 位Windows 操作环境。视频多媒体组件的核心是多媒体图像采集卡，可将输入的PAL或NTSC制视频信号解码并转换为数字信息，此信息可用于在计算机显示器上同步显示所输入的电视图像，并可作进一步的分析处理。本实验中用CCD作为光探测器，通过图像卡使F- P标准具的干涉花样成像在计算机显示器上，实验者可使用本实验专用的实时图像处理软件读取实验数据。 3.实验原理 3.1.塞曼效应简介 当光源放在足够强的磁场中时，所发出的光谱线都分裂成几条，条数随能级的类别而不同，而分裂后的谱线是偏振的，这种现象被称为塞曼效应。塞曼效应证实了原子具有磁距和空间取向量子化的现象。 塞曼效应分为正常塞曼效应和反常塞曼效应。正常塞曼效应是指那些谱线分裂为三条，而 且两边的两条与中间的频率差正好等于 4eB mc ，对于这种现象，经典理论可以给予很好的解释。

近代物理实验

物理专业《近代物理实验》题目及基本要求： 一、实验内容与实验要求： 1、根据网络课程的特点和网络学员工作的实际需要，《近代物理实验》课程要求学员通过网络课件的学习，根据自己实验教学的需要，结合本学校的实验条件，实验操作部分以学员自己设计实验为主，学员可自选实验题目(要与近代物理实验内容有一定联系)、自己设计实验方案、独立完成实验，目的是培养学员的实验设计能力,提高学员的实验教学水平和实验教学能力，使之成为中学教学的骨干教师和学科带头人。 2、要求每位选修《近代物理实验》课程的学员最低完成5个设计性实验。 二、实验报告的撰写格式： 实验报告要以论文或科研报告的形式来写。实验报告中主要包括： 1． 实验题目 2． 作者及工作单位 3． 内容提要 主要说明报告的主要内容。 4． 关键词 报告中最为关键或有代表性的几个词汇(多为名词)，不宜过多，3~5个即可。 5． 实验原理 设计实验中涉及到的基本原理。 6． 实验方案 学员自己设计的实验方案。 7． 实验内容 实验中要进行的实验项目和内容。 8． 实验结果 通过实验得到的结果。可采用 文字叙述、 图表、曲线图等形式给出实验结果。 9． 结论和讨论 结论是针对本实验所能验证的概念、原则或理论的简明总结，是从实验结果中归纳出的一般性、概括性的判断,要简练、准确、严谨、客观。 在讨论部分可以写一下本次实验的心得、提出一些问题或建议等，如果实验不理想或失败了，要分析原因，提出改进意见。 10. 参考文献 列出设计实验时参考的文献、资料等，并在引用处用上标注明。 参考文献格式: 作者 书名 出版社 年代 页数 作者 篇名 期刊名 年代 页数

近代物理实验期末笔试复习题

实验复习要点 一．微波基本特性测量实验 1.了解微波的基本特点 2.了解矩形波导管的结构及微波在波导中传输的电磁场的分布特性 3.掌握实验中用到的波导元件的名称及作用和功能 4.掌握微波在波导传输线中电磁场分布的三种状态，分析三种状态对应的负载情况， 及相应的驻波比及反射系数计算 二．核磁共振实验 1．了解核磁共振的基本原理及共振条件 2．掌握计算回磁比γF，朗德因子g F，和核磁矩μZF 3．掌握回磁比γF，朗德因子g F，和核磁矩μZF及不确定度的计算和表达式 4．掌握核磁共振实验的磁场关系及各磁场的作用及区别 三．铁磁共振实验 1.了解铁磁共振实验基本原理 2.掌握计算旋磁比γ，g因子和弛豫时间τ的计算 3.了解铁磁共振实验与核磁共振实验的相同和不同之处 4.了解线宽?H是描述铁氧材料的一个重要参数的意义 四．电子自旋共振实验 1.了解微波电子自旋共振实验基本原理 2.掌握电子自旋共振实验的魔T及样品腔的结构与工作原理 3.掌握计算样品g因子及由谐振腔振点计算波导波长λg 4.了解为什么在弱磁场情况下易观察到ESR ,而不易观察到NMR现象 五．光磁共振实验 1．掌握铷原子能级分裂的基本知识 2．掌握铷原子光抽运原理，会解释光抽运信号 3．掌握铷原子光磁共振原理，会解释光磁共振信号 4．会用线行拟合法测量铷原子g F因子及铷原子基态g F理论值 5．能够回答课后思考题 六．光速测量实验 1.掌握形成光拍需要具备的条件 2.熟悉拍频波的数学形式及拍频波波形图，能正确写出拍频波的频率表达式 3.会利用实验要求满足的条件推导出试验中的光速计算公式 4.熟悉获得相拍二光波的两种方法及各方法所得到的衍射光的频率表达式 5.会用不确定度表示测量结果 七．氢氘钠光谱实验 1.掌握氢氘光谱的巴尔末公式，熟悉氢氘光谱的各线系产生的能级跃迁 2.会利用实验得到的巴尔末线系的四条光谱计算氢氘原子的里德伯常数和核质量比 3.根据氢氘光谱各光谱波长值，分析各谱线对应的能级跃迁，并根据上述分析画出氢 氘原子的巴尔末线系的能级跃迁图，并标出前四条谱线对应的能级跃迁和波长八．微波分光实验 1.能写出双缝干涉实验中的干涉极大和极小所对应的衍射角表达式 2.会通过迈克尔逊干涉实验测算微波波长 3.掌握晶体的布拉格衍射定律，会对实验中的数据进行分析处理

近代物理实验步骤、内容(2)

弗兰克－赫兹实验 一、实验内容 测量氩原子的第一激发电位，分析误差及其原因。 二、实验步骤 参阅实验课件 三、注意事项： 1、实验过程不允许离开仪器； 2、板极电压不允许超过85V 。 四、思考题 1、在夫兰克－赫兹实验中，为什么I A －U G2K 曲线的波峰和波谷有一定的宽度？ 2、为什么I A －U G2K 曲线有的波谷电流不等于零，并且随着U G2K 的增大而升高？ 3、试分析，当夫兰克—赫兹管的灯丝电压变化时，I A －U G2K 曲线应有何变化？为什么？ 4、夫兰克—赫兹实验中，为什么说我们测到的是汞原子从10S 跃迁到31P 的第一激发电位，而不是10S 跃迁到30P 或32P 的第一激发电位。 5、测量氩原子的第一激发电位时，如果G 2-A 两极间没有反向拒斥电场，I A －U G2K 曲线会是什么样的一条曲线？这条曲线能求出激发电位吗？ 6、I A －U G2K 曲线中，第一个波谷对应U G2K 不是汞原子的第一激发电位，为什么？ 7、实验测出的氩原子I A －U G2K 曲线中，为什么峰-峰间距随U G2K 的增大而略有变大？

全息照相 一、实验内容 拍摄菲涅尔变换全息图 二、实验步骤 1、设计光路系统，光路系统应 满足下列条件： 1）、用透镜将物光束扩展到一定 程度以保证被摄物体能均匀照亮，参 考光也应扩展使感光板得到均匀光照。 2）、参考光应强于物光，在感光板的地方两光束的强度比约为4:1－10:1。 3）、物光与参考光束的夹角为30°－50°之间，两光束的光程大致相等（光程差小于1cm）。 （光学元件调整好后，关上照明灯，有条件的用照度计测量参考光与物光的强度（略），并调整符合要求。） 2、根据光强调好曝光器的曝光时间，（参考值：1－2秒），关上快门，在暗室下装上底片，底片的乳胶面向入射光（用手摸干片一角，有粘手感的一面为乳胶面），走到曝光器后静置2分钟后按曝光按钮曝光。取下曝光后的干片用黑纸包好放到纸盒中，再用黑布包好，拿到暗房显、定影。 3、显影及定影：先显影后定影，显影过程中应不断轻微摇动干片，显影完后放到清水中稍为洗一下，然后放入定影液中，并轻轻摇动干片，定影结束后取出再用清水洗2分钟。 显影时间：40 －100秒，由曝光时间、显影液浓度和温度决定。 定影时间：3－5分钟。 4、物像再现 1）、将全息片的乳胶面向着参考光，并尽可能使光照方向与原来参考光束的方向一致，从照片背面迎着参考光观察。 2）、试改变观察角度，看看物像有什么变化。 3）、移去扩束镜，使激光只照在全息片的一小部分，看看能否观察到整个物像。

2017年六安市中考物理实验操作考试试题及实验报告

2017年六安市中考物理实验操作考试试题及实验报告2017年六安市中考物理实验操作考试试题及实验报告 叶集区平岗中学揭茂功 实验A 探究天平的使用 说明:1、考生除发现仪器有损坏或缺少向监考老师提出外，不得问 其它问题; 2、考试时间:15分钟。 3、满分15分 4、考生只需要填写第“四”题表格中的数据，不需要回答第“一”、“二”题中的问题。 一、提出问题: 如何使用天平测物块的质量, 二、猜想与假设: 使用天平测量物体的质量时，物体应放在天平的左侧托盘还是右侧托盘中, 三、制定计划与设计实验 1、设计实验方案，制定实验步骤; 2、从桌面上选取实验器材。四、进行实验与收集证据 1、安装调试好天平。 2、思考本实验的注意事项。 3、按正确方法、步骤进行实验。 4、将测量的数据记录在下表中: 被测物体质量M/克 物块 五、实验完毕整理好器材。 2017年六安市中考物理实验操作考试考核要点及评分标准准考证号姓名学校 实验A 探究天平的使用

评分得 操作考核内容满分点分 1 正确安放天平、调节横梁平衡 3 物体放在天平左边托盘、砝码放在右边托 2 3 盘上 3 能用镊子取砝码和移动游码 3 4 读数正确 2 5 数据记录正确 2 6 整理器材、保持整洁。 2 合计 15 实验合计得分监考教师签名 2017年六安市中考物理实验操作考试试题及实验报告 (考试时间15分钟) 准考证号姓名学校 实验B 探究电流表的使用 说明:1、考生除发现仪器有损坏或缺少向监考老师提出外，不得问其它问题2、考试时间:15分钟。3、满分15分4、考生只需要填写第“四”题表格中的数据，不需要回答第“一”、“二”题中的问题。一、提出问题: 如何用电流表测量小灯泡的电流, 二、猜想与假设: 用电流表测量小灯泡电流时，与小灯泡串联还是并联, 三、制定计划与设计实验 1、设计设计电路如右图所示。 2、从桌面上选取实验器材。四、进行实验与收集证据 1、思考本实验的注意事项。

近代物理实验教学大纲

近代物理实验教学大纲 (供物理类专业使用) 课程名称：近代物理实验 英文名称：Experiment of Modern Physics 实验总学时：108学时（包括绪论课，考试） 周学时：7-8学时 开设实验数：22个实验，每个学生从中选做12个实验 实验课学分：3学分 学生对象：物理基地班、物理学、材料物理专业学生必修，电子科学与技术专业学生选修一、教学目标 近代物理实验是一门涉及知识面广、综合性和技术性较强的实验课，在整个物理实验教学体系中具有承上启下的作用，它从近代物理的主要领域选取一些在物理学发展史中起过重要作用的著名实验以及在实验方法和实验技术上有代表性的实验进行教学。在教学中要求对学生进行严格的实验素质训练，活跃学生的物理思想，锻炼他们对物理现象的洞察力，正确认识新的物理概念的产生、形成和发展过程，培养严谨的科学作风和用实验方法研究物理现象与规律的独立工作能力。 二、教学内容及学时分配 绪论课（4—8学时） 1.介绍近代物理实验的目的、学习方法 2.有关实验的理论基础、原理方法和数据处理的理论与要求 3.实验报告的基本要求 4.实验课的要求、实验规则及实验安全事项 实验内容 1.在近代物理学发展史上有重大影响的实验主要是获得诺贝尔奖的实验。这类实验占50% 以上。 2.学生不仅能获得良好实验方法、技能的驯练，而且也是今后从事研究工作常用到的实验 3.具有武汉大学物理学院科学研究领域内的特色，从研究课题移植过来的实验 4.实验室开发的具有综合性、研究性、设计性，最主要的是具有本校特色的实验 学生从22个实验中选做12个实验，每个实验7—8学时 实验名称及内容摘要 1. 电子电荷的测定 本实验利用CCD图像传感器跟踪带电油滴在两平行电容板间的运动，利用密立根油滴实验

近代物理实验习题答案

近代物理实验习题答案文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]

《近代物理实验》练习题参考答案 一、 填空 1、核物理实验探测的主要对象是核衰变时所辐射的射线、射线和中子。因为 这些粒子的尺度非常小，用最先进的电子显微镜也不能观察到，只能根据射线与物质相互作用产生的各种效应实现探测。 2、探测器的能量分辨率是指探测器对于能量很接近的辐射粒子加以区分的能 力。用百分比表示的能量分辨率定义为： ％峰位置的脉冲幅度宽度最大计数值一半处的全1000 V V ??=R 。能量分辨率值越小，分辨能力越强。 3、射线与物质相互作用时，其损失能量方式有两种，分别是电离和激发。其 中激发的方式有三种，它们是光电效应、康普顿效应和电子对效应。 4、对于不同的原子，原子核的质量 不同 而使得里德伯常量值发生变化。 5、汞的谱线的塞曼分裂是 反 常塞曼效应。 6、由于氢与氘的 能级 有相同的规律性，故氢和氘的巴耳末公式的形式相同。 7、在塞曼效应实验中，观察纵向效应时放置1/4波片的目的是 将圆偏振光变为线偏振光 。 8、射线探测器主要分“径迹型”和“信号型”两大类。径迹型探测器能给出粒 子运动的轨迹，如核乳胶、固体径迹探测器、威尔逊云室、气泡室、火花室等。这些探测器大多用于高能核物理实验。信号型探测器则当一个辐射粒子

到达时给出一个信号。根据工作原理的不同又可以分成气体探测器、闪烁探测器和半导体探测器三种，这是我们在低能核物理实验中最常用的探测器。 9、测定氢、氘谱线波长时，是把氢、氘光谱与铁光谱拍摄到同一光谱底片上，利用 线性插值法来进行测量。 10、在强磁场中，光谱的分裂是由于能级的分裂引起的。 11、原子光谱是线状光谱。 12、原子的不同能级的总角动量量子数J不同，分裂的子能级的数量也不同。 13、盖革－弥勒计数管按其所充猝灭气体的性质，可以分为①有机管和②卤素管两大类。坪特性是评价盖革－弥勒计数管的重要特性指标。包括起始电压、坪长、坪斜等。一只好的计数管，其坪长不能过短，对于③有机管，其坪长不能低于150伏，对于④卤素管，其坪长不能低于50伏。坪斜应在⑤每伏___以下。计数管工作时工作点应选在坪区的⑥左1/3-1/2__处。 14、由于光栅摄谱仪的色散接近线性，所以可以使用线性插值法测量光谱线波长。 15、必须把光源放在足够强磁场中，才能产生塞曼分裂。 二、简答题 1.如何区分盖革－弥勒计数管的正负极 答：盖革－弥勒计数管的结构通常有两个电极，其中和外部阴极筒相连的电极是阴极（负极），和中间阳极丝相连的是阳极（正极）。 2、在单道闪烁谱仪实验中，为什么要先粗测谱型

南京大学近代物理实验2014版——差热分析

差热分析 摘要：本文阐述了差热分析的基本原理、实验及数据处理方法，分别测量了锡样品 和五水硫酸铜样品的差热曲线，并进行了分析讨论。 关键词：差热分析，差热曲线，五水硫酸铜，锡 引言 差热分析(DTA)是在程序控制温度下测量物质和参比物之间的温度差与温度(或时间)关系的一种技术。描述这种关系的曲线称为差热曲线或DTA曲线。由于试样和参比物之间的温度差主要取决于试样的温度变化，因此就其本质来说，差热分析是一种主要与焓变测定有关并籍此了解物质有关性质的技术。 1.差热分析的基本原理 物质在加热或冷却过程中会发生物理变化或化学变化，与此同时，往往还伴随吸热或放热现象。伴随热效应的变化，有晶型转变、沸腾、升华、蒸发、熔融等物理变化，以及氧化还原、分解、脱水和离解等化学变化。另有一些物理变化，虽无热效应发生但比热容等某些物理性质也会发生改变，这类变化如玻璃化转变等。物质发生焓变时质量不一定改变，但温度是必定会变化的。差热分析正是在物质这类性质基础上建立的一种技术。 若将在实验温区内呈热稳定的已知物质(参比物)和试样一起放入加热系统中(图1)，并以线性程序温度对它们加热。在试样没有发生吸热或放热变化且与程序温度间不存在温度滞后时，试样和参比物的温度与线性程序温度是一致的。若试样发生放热变化，由于热量不可能从试样瞬间导出，于是试样温度偏离线性升温线，且向高温方向移动。反之，在试样发生吸热变化时，由于试样不可能从环境瞬间吸取足够的热量，从而使试样温度低于程序温度。只有经历一个传热过程试样才能回复到与程序温度相同的温度。 图1加热和测定试样与参比物温度的装置示意图 在试样和参比物的比热容、导热系数和质量等相同的理想情况，用图1装置测得的试样和参比物的温度及它们之间的温度差随时间的变化如图2所示。图中参比物的温度始终与程

近代物理实验思考题答案

一、 夫兰克—赫兹实验 1解释曲线I p －V G2形成的原因 答；充汞的夫兰克-赫兹管，其阴极K 被灯丝H 加热，发射电子。电子在K 和栅极G 之间被加速电压KG U 加速而获得能量，并与汞原子碰撞，栅极与板极A 之间加反向拒斥电压GA U ，只有穿过栅极后仍有较大动能的电子，才能克服拒斥电场作用，到达板极形成板流A I 。 2实验中，取不同的减速电压V p 时，曲线I p －V G2应有何变化？为什么？ 答；减速电压增大时，在相同的条件下到达极板的电子所需的动能就越大，一些在较小的拒斥电压下能到达极板的电子在拒斥电压升高后就不能到达极板了。总的来说到达极板的电子数减小，因此极板电流减小。 3实验中，取不同的灯丝电压V f 时，曲线I p －V G2应有何变化？为什么？ 答；灯丝电压变大导致灯丝实际功率变大，灯丝的温度升高，从而在其他参数不变得情况下，单位时间到达极板的电子数增加，从而极板电流增大。灯丝电压不能过高或过低。因为灯丝电压的高低，确定了阴极的工作温度，按照热电子发射的规律，影响阴极热电子的发射能力。灯丝电位低，阴极的发射电子的能力减小，使得在碰撞区与汞原子相碰撞的电子减少，从而使板极A 所检测到的电流减小，给检测带来困难，从而致使A GK I U -曲线的分辨率下降；灯丝电压高，按照上面的分析，灯丝电压的提高能提高电流的分辨率。但灯丝电压高, 致使阴极的热电子发射能力增加，同时电子的初速增大，引起逃逸电子增多，相邻峰、谷值的差值却减小了。 二、 塞曼效应 1、什么叫塞曼效应，磁场为何可使谱线分裂？ 答；若光源放在足够强的磁场中时，原来的一条光谱线分裂成几条光谱线，分裂的谱线成分是偏振的，分 裂的条数随能级的类别而不同。后人称此现象为塞曼效应。原子中电子的轨道磁矩和自旋磁矩合成为原子的总磁矩。总磁矩在磁场中受到力矩的作用而绕磁场方向旋进从而可以使谱线分离 2、叙述各光学器件在实验中各起什么作用 答；略 3、如何判断F-P 标准具已调好？ 答；实验时当眼睛上下左右移动时候，圆环无吞吐现象时说明F-P 标准具的两反射面平行了。 4、实验中如何观察和鉴别塞曼分裂谱线中的π成分和σ成分？如何观察和分辨σ成分中的左旋和右旋偏振 光？ 答；沿着磁场方向观测时，M ?=+1为右旋圆偏振光，M ?=-1时为左旋偏振光。在实验中，+σ成分经四分之一玻片后，当偏振片透振方向在一、三象限时才可观察到，因此为相位差为π2的线偏振光，所以+σ成分为右旋偏振光。同理可得-σ成分为左旋偏振光。 三、核磁共振