浙師大《近代物理實驗》考試卷(總)

一、填空題（每空格1分，每小題4個空格，同學(xué)根據(jù)平時選做實驗從中選5小題，填空題滿分20分，多做不給分，以小題為單位批改）1、 由于汞有七種同位素，純汞也就沒有確定的密度，因此以一毫米汞柱（mmHg）作為壓強單位是不標準的，經(jīng)第十屆國際計量大會規(guī)定，改用帕（Pa）來定義標準大氣壓。1帕二 ，并規(guī)定標準大氣壓的1/760稱為1托（Torr）：1托（Torr）=】標準氣壓=133.322帕（Pa）,760以帕（Pa）規(guī)定的標準大氣壓是絕對嚴格的，它在數(shù)值上與汞柱規(guī)定的“標準大氣壓”幾乎相等：1毫米汞柱=1.00000014（托）。2、 由于材料的化學(xué)成份不純和晶體結(jié)構(gòu)不完整等因素的影響，超導(dǎo)體的正常態(tài)——超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變是在一定的溫度間隔中發(fā)生的。當我們測量電阻率溫度的變化關(guān)系時。我們通常將降溫過程中Q-T曲線開始偏離直線處對應(yīng)的溫度稱為起始轉(zhuǎn)變溫度（Onsetpoint），該處的電阻率以Q0表示。將Q 的 到 所對應(yīng)的溫度間隔稱為轉(zhuǎn)變寬度，以AT表示。對于純0n on c元素超導(dǎo)體， K,對于氧化物高溫超導(dǎo)體AT" K。從使用的角度看，TC C越咼越好，AT越小越好。C2、 由于材料的化學(xué)成份不純和晶體結(jié)構(gòu)不完整等因素的影響，超導(dǎo)體的正常態(tài)——超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變是在一定的 中發(fā)生的。當我們測量電阻率溫度的變化關(guān)系時。我們通常將降溫過程中Q-T曲線開始偏離直線處對應(yīng)的溫度稱為 。電阻率降到Q。“的 的溫度稱為中點轉(zhuǎn)變溫度（midpointofthetransition）,以Tm表示；通常又稱之為轉(zhuǎn)變溫度（transitiontemperature），以Tc表示。Q剛好完全到零時對應(yīng)的溫度，稱為 ，以T”表示。3、真空鍍膜是在中進行的，一般氣壓低于 Pa，當需要蒸發(fā)的材料（金屬或電介質(zhì)）加熱到一定溫度時，材料 的熱振動能量可增大到足以克服表面的束縛能，于是大量分子或原子從液態(tài)或直接從固態(tài)（如SiO2、ZnS）汽化。當 遇到溫度較低的工件表面時，就會在被鍍工件表面沉積一層薄膜。4、在一般能量范圍內(nèi)，B射線在物質(zhì)中，主要由 、激發(fā)和 損失能量，總阻止TOC\o"1-5"\h\z本領(lǐng)可表示為 ，為了消除密度的影響，常用質(zhì)量阻止本領(lǐng) 。（★★）5、單晶Y閃爍譜儀的主要性能指標是能量分辨率、線性、譜儀的穩(wěn)定性。6、在B射線的吸收與物質(zhì)阻止本領(lǐng)f些］的測定實驗中，應(yīng)先對能量進行 ，在此過程IdX丿中，我們常選擇137CsY放射源的光電峰 Mev和60CoY放射源的光電峰 Mev、Mev。7、電子衍射實驗中，若電子在 作用下，由 運動，則電子 的增加等于 。8、密立根油滴實驗證明了電荷的 ，即所帶電荷都—的。9、弱信號檢測中基本方法有同步積累、相關(guān)接受、匹配濾波器。根據(jù)慣例,鎖相放大器等效噪聲帶寬一般用RC表示。（時間常數(shù)）10、用二倍最小功率法測大駐波比時，大駐波比S的簡化計算公式為S= 。其中確定波腹點位置時，需要使用波量線和檢流計。微波基本參數(shù)測量中，基本參量分別是頻率，功率，和駐波比。（★★）填空題1、真空度是對氣體稀薄程度的一種客觀度量，最直接的物理量應(yīng)該是每單位體積中的分子數(shù)，但由于歷史的原因，真空度的高低通常以氣體的壓強來表示。氣體壓強越_低_，真空度就越高。國際計量大會規(guī)定的國際單位制（SI）壓強單位是帕斯卡（Pascal），簡稱帕（Pa）。1帕等于1牛頓/米2。早期曾以1毫米汞柱（mmHg）作為壓強單位，將760mmHg規(guī)定為一個標準大氣壓，1標準大氣壓（ATM）=101325帕（Pa）。（★★）2、真空鍍膜也叫 ，它是利用某種物理過程，如物質(zhì)的 或在受到粒子束轟擊時物質(zhì)表面原子的濺射等現(xiàn)象，實現(xiàn)物質(zhì)從 到薄膜的可控的 過程。（★★）3、137CS射出的Y射線的能量=0.662Mev：6°Co射出的Y射線的能量=1.25Mev：1居里= 1000毫居里= 1000000微居里= 3.7X10的10次方Bq。4、 工業(yè)CT是核物理實驗技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用。吸收定律可知，一束初始強度為Io的射線穿越密度為p的均勻物質(zhì)后，其強度減弱為 。在實驗過程中，根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過一定的圖像重建算法就能得到樣品內(nèi)部的衰減系數(shù)具體的二維分布（其在數(shù)字圖像中稱為灰度值），進而可以知道物體內(nèi)部的組成成分和結(jié)構(gòu)。（★★）5、原子只能處在某些 的穩(wěn)定狀態(tài)，每一狀態(tài)對應(yīng)一定的 ，其數(shù)值是彼此 ，原子在這些狀態(tài)時， 能量。6、探頭系統(tǒng)兼有雙重功能，要求 高, ， 強。8、我們所使用的儀器中，相關(guān)器主要由乘法器和積分器兩部分組成，要求輸入信號通道和參考通道。典型鎖相放大器由參考誦道、信號通道和相關(guān)器組成。（★★）填空題4、Y射線經(jīng)過閃爍晶體物質(zhì)時當能量在30Mev以下時在所有相互作用方式中，最主要的有三種：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子對效應(yīng)，其中當中能Y射線和低Z吸收物質(zhì)相互作用時以光電效應(yīng)為主,只有當光子能量大于1.02Mev時，才可能產(chǎn)生電子對效應(yīng)。7、對于面心立方晶體，只有 都是 或 的晶格平面才是可能的 ，才可能出現(xiàn)電子衍射環(huán)紋。8、密立根油滴實驗應(yīng)對實驗測得的各個 求 數(shù)，這個 就是值。二、簡答（述）題（每題6分，同學(xué)根據(jù)平時選做實驗從中選5小題，滿分30分，多做不給分，以小題為單位批改。）7、在電子衍射實驗數(shù)據(jù)處理時，A（2r）如何確定?8、帶電油滴處于水平放置的空氣平板電容器內(nèi)，通常受到哪些力的作用？簡答（述）題1、簡述“真空獲得”實驗過程中，一種與你原來想象不一樣物理現(xiàn)象，簡要分析原因。2、 簡述四引線測量方法，并說明在低溫小電阻測量中能減少誤差的原因。3、 簡述真空鍍膜實驗中，給蒸發(fā)電極加大電流的操作步驟，描述蒸發(fā)源（鋁絲）在整個鍍膜過程中的變化現(xiàn)象？4、 在相對論效應(yīng)驗證的實驗中，為什么要對實驗測得的能量進行修正？6、 為什么F—H實驗通常使用的碰撞管是充汞？7、 何謂弛豫過程？（核磁共振）答：采用示波信號作為參考信號，輸出僅與測得信號的幅度es（s為下標）成正比，積分時間不為無限大。8、 簡要回答相關(guān)器的輸出的特點。答： 時（為正弦波）輸出的直流電壓與相位0成COSQ關(guān)系，奇次諧波能通過并抑制偶次諧波，各奇次諧波的響應(yīng)為波f的，當 時（為方波）則相關(guān)器為相敏檢波器，輸出直流電壓和信號與參考信號間的相移量成線性關(guān)系。9、 簡述典型微波基本參量測量系統(tǒng)的組成部分。（★★）答：固態(tài)信號源、隔離器、衰減器、頻率計、檢流計（示波器）、功率計、測量線、常用波導(dǎo)元件、選頻放大器。簡答（述）題1、 簡述從物理現(xiàn)象看，5個不同真空區(qū)域氣體分子運動的基本特征。答：①粗真空以分子相互碰撞為主；②低真空則是分子相互碰撞和與器壁碰撞不相上下；③高真空時以分子與器壁碰撞為主；④超高真空時分子與器壁的碰撞次數(shù)已經(jīng)很少了，形成一個單分子層的時間已經(jīng)達到以分鐘計；⑤極高真空時分子數(shù)已很稀少，統(tǒng)計漲落現(xiàn)象比較嚴重，經(jīng)典統(tǒng)計規(guī)律已產(chǎn)生偏差。2、 簡述四引線測量，并說明在低溫電阻測量中的必要性。3、 真空鍍膜時為什么要有足夠高度的真空度？4、 電子衍射實驗當加速電壓增大時，衍射圖象有何變化？如何解釋？5、 分析油滴在電容器內(nèi)歪斜運動的原因。（至少說出三點）8、 在B射線吸收和物質(zhì)阻止本領(lǐng)f些］的測定實驗處理數(shù)據(jù)過程中，為什么要求薄箔厚度T（dX丿越小越好？9、 簡要回答鎖相放大器的三個動態(tài)特性參量及其相互關(guān)系。答：輸入總動態(tài)范圍二動態(tài)儲備+輸出動態(tài)范圍。輸入總動態(tài)范圍一般取決于前置放大器的輸入端噪聲及輸出直流漂移。噪聲大時增大動態(tài)儲備，噪聲小時，可增大輸出動態(tài)范圍。三、問答（論述）題（每題10分，同學(xué)根據(jù)平時選做實驗從中選5小題，滿分50分，多做不給分，以小題為單位批改。）1、試述真空鍍膜實驗現(xiàn)象和過程。3、試述動態(tài)和穩(wěn)態(tài)法測量高溫超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc（Tc=95K）的實驗方法，并比較其優(yōu)、缺點,然后說明理由。4、 比較丫、B射線與物質(zhì)相互作用機制的不同？（X）5、 簡述NaI（TI）單晶丫譜儀記錄Y光子的過程？答：射線與閃爍體相作用，使其電離激發(fā)而發(fā)射熒光，從中出來的光子與光電倍增管的光陰極發(fā)生光電效應(yīng)而擊出光電子，光電子在管中倍增，形成電子流，并在陰極負載上產(chǎn)生電信號，此信號被電子儀器記錄和分析。6、 右圖是某次實驗的CT掃描結(jié)果，從橫截面圖可以看出，比較簡單地字如“工”“C”和“T”這三個字很清楚，但筆劃比較復(fù)雜的“業(yè)”卻有一些問題，即“業(yè)”字左右兩撇和相鄰的兩豎均有連接現(xiàn)象，而且“業(yè)”字的兩豎之間也有連接現(xiàn)象，請對造成這一現(xiàn)象的原因進行分析。答：分辨率設(shè)置低，掃描時間不夠長，吸收不徹底。7、 晶體為何能使電子發(fā)生衍射？發(fā)生衍射應(yīng)符合什么規(guī)律？8、 密立根實驗中為什么不能選擇帶電量較多的油滴？9、 用矩形波導(dǎo)中場的分布原理，討論測量線縱向開孔的理由。10、 鎖相放大器為什么可以檢測微弱信號？答：因為鎖相放大器利用待測信號和參考信號的相互檢測原理實現(xiàn)對信號的窄帶化處理，有效抑制了噪聲，從而可以檢測微弱信號。問答題1、 試述一種獲得高真空的儀器組合，并說明一般操作規(guī)程。答：機械泵、油擴散泵、熱偶真空計、電離真空計。依次打開冷卻水，電源開關(guān)，機械泵，熱偶真空計，加熱油擴散泵，預(yù)熱40分鐘后，利用三通閥確定真空室與儲氣瓶的氣壓下降至6.7Pa以下后，打開高真空碟閥，待真空室氣壓下降至0.1Pa以下后打開電離真空計測量數(shù)據(jù)，測量完畢后先關(guān)閉電離真空計，按照打開的逆順序依次關(guān)閉各開關(guān)，最后等熱量散去后再關(guān)閉冷卻水。2、 試述真空鍍膜實驗中的注意事項，并說明原因。

3、 試述一種高溫超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc(Tc=95K)的測量方法。4、 在核磁共振實驗中，為什么要把邊限振蕩器調(diào)至邊限狀態(tài)？5、夫蘭克 赫茲實驗中，爐溫不同，對實驗結(jié)果有何影響？為什么？9、已知某次實驗的數(shù)據(jù)結(jié)果如下：高壓：698V；放大倍數(shù)：0.3能量(Mev) 1.33 1.17 0.66道數(shù)(ch) 205 180 100試用最小二乘法求出E-CH的擬合直線方程。問答題4、 B射線與物質(zhì)的相互作用主要有哪些？請簡述它們的物理過程。5、 什么叫Y吸收？為什么說Y射線通過物質(zhì)時無射程概念？談?wù)剬射線與物質(zhì)相互作用機制的認識。答：窄束Y射線穿過物質(zhì)時，由于三種效應(yīng)，