大學(xué)近代物理實驗期末考試復(fù)習(xí)資料

第頁專題一光譜專題氫原子和鈉原子光譜實驗觀察的線系氫原子光譜觀察的線系是巴爾末線系鈉原子光譜觀察的線系是主線系（見課本P9）光電倍增管的工作原理光譜儀當(dāng)光照射到光陰極時，光陰極向真空中激發(fā)出光電子。這些光電子按聚焦極電場進(jìn)入倍增系統(tǒng)，并通過進(jìn)一步的二次發(fā)射得到的倍增放大。然后把放大后的電子用陽極收集作為信號輸出。因為采用了二次發(fā)射倍增系統(tǒng)，所以光電倍增管在探測紫外、可見和近紅外區(qū)的輻射能量的光電探測器中，具有極高的靈敏度和極低的噪聲。另外，光電倍增管還具有響應(yīng)快速、成本低、陰極面積大等優(yōu)點。光譜儀的構(gòu)成及工作原理光譜儀的構(gòu)成：光學(xué)系統(tǒng)電子系統(tǒng)軟件系統(tǒng)（其工作原理見書P6）什么是量子缺？如何測量？由于原子實的極化及貫穿，主量子數(shù)n相同、軌道量子數(shù)l不同的軌道，其能量并不相同，電子能量及都有關(guān)系，暫不考慮電子自旋及軌道運動的相互作用引起的能級分裂。以有效量子數(shù)代替主量子數(shù)。主量子數(shù)及有效量子數(shù)只差稱為量子缺。通過光譜儀測出相鄰譜線的波長，算出兩譜線的波數(shù)差，再代入課本（2-7）公式，再通過查里德伯表找出值，即可算出量子缺，相鄰兩譜線可絕定一個量子缺，對不同測量數(shù)據(jù)取平均值，即為所求的量子缺。狹縫寬度和高壓對測量結(jié)果的影響高壓作用是提高光電倍增管的放大系數(shù)，使其對光信號更為敏感，對譜線寬度和分辨率影響可以忽略，而入射狹縫和出射狹縫的寬度及譜線寬度成正比，及光譜儀的分辨率成反比，因此縫寬不能加得太大以免降低譜線的分辨率，也不能太小，以免譜線強(qiáng)度太弱。氘原子和鈉原子光譜實驗中，所用到的光源、分光元件、光強(qiáng)探測儀分別是什么？氘燈平面衍射光柵光電倍增管（）鈉燈平面閃耀光柵光電倍增管（）、光電探測器專題二真空專題實驗一基礎(chǔ)部分1、掌握粗真空、低真空、高真空區(qū)域的劃分。答：粗真空：1000001300760托~10托低真空：13000.1310托~10^（-3）托高真空：0.131.3x10^（-6）（P38）10^（-3）托~10^（-8）托2、機(jī)械泵規(guī)格含義（24、28等的含義）油擴(kuò)散泵“擴(kuò)散”的含義及它們的使用注意事項。（尤其注意擴(kuò)散的含義）答：規(guī)格含義：2表示雙級泵，X表示旋片式機(jī)械真空泵；24、28為機(jī)械泵型號，前者為雙級泵，抽速為4升/秒。后者為雙級泵，抽速為8升/秒。擴(kuò)散的含義：擴(kuò)散泵被加熱沸騰時，產(chǎn)生高壓蒸汽流，經(jīng)導(dǎo)流管傳到上部，由傘形噴口向下高速噴出。因噴口外面的氣壓較低，約1~0.1帕或更低，于是蒸汽流可向下噴出一段距離，構(gòu)成一個像出口方向運動的射流。在射流中，油蒸汽流速很高，且油分子量很大，有較大的動量，氣體分子在射流中不能長時間停留，被高數(shù)定向運動的油蒸汽向下驅(qū)趕，射流中氣體密度很小，在射流界面兩邊被抽氣體的濃度差很大，正是這個濃度差，使被抽容器的氣體分子源源不斷地越過界面，擴(kuò)散到射流中被逐級壓縮到泵體下出口處，并被前級（機(jī)械泵）抽走。機(jī)械泵使用注意事項：A：在連接機(jī)械泵電路時，須注意電動機(jī)應(yīng)按泵體標(biāo)測方向運轉(zhuǎn)。B：按期檢查機(jī)械油的油平面，是否保持在觀察窗的中間位置。

C：泵體不能在大于100帕的大氣壓下長期工作。D：在停止使用機(jī)械泵前，應(yīng)先關(guān)閉連接真空系統(tǒng)的閥門，停機(jī)后立即將大氣放入進(jìn)氣管道，泵內(nèi)壓力平衡，以免大氣將泵油壓入真空系統(tǒng)中。油擴(kuò)散泵使用注意事項：A：油擴(kuò)散泵必須及機(jī)械泵聯(lián)用。B：油擴(kuò)散泵的進(jìn)、出氣口，在任何情況下均不得沖入1帕以上壓強(qiáng)的空氣，以免泵油氧化。C：沒有打開冷卻水以前，不得加熱泵油，以免油蒸汽向真空室擴(kuò)散。D：油擴(kuò)散泵使用完畢（撤去電爐），必須待油冷卻后方可停機(jī)械泵，關(guān)冷卻水。（P39,40,41）3、熱偶規(guī)管、電離規(guī)管的結(jié)構(gòu)及其測量范圍。答：熱偶規(guī)管的結(jié)構(gòu)：熱偶規(guī)管事由熱絲、熱電偶（熱偶絲）、玻殼組成。熱偶規(guī)管測量范圍：>=0.1帕。電離規(guī)管的結(jié)構(gòu)：由電離規(guī)管和測量電路組成，電離規(guī)管及真空系統(tǒng)連接，電離硅管有柵極，燈絲極（熱陰極），收集極組成。電離規(guī)管的測量范圍：0.1-0.00001帕。4、一個良好的被抽系統(tǒng)應(yīng)具備的基本條件。答：被抽系統(tǒng)內(nèi)壁潔凈，致密度高，良好的氣密性。實驗二電子衍射部分電磁閥、三通閥各自起的作用答：電磁閥：工作結(jié)束時自動打開，使大氣進(jìn)入機(jī)械泵，以平衡進(jìn)氣管及排氣管的氣體壓強(qiáng)，以防泵油被壓入真空系統(tǒng)。三通閥：可使機(jī)械泵及衍射腔連通（“拉”位）或及儲氣筒連通（“推”位）。即位于推位抽擴(kuò)散泵，位于拉位抽桌面儀器。多晶鍍膜（10——100）制備的完成后，欲取出樣品支架，具體的操作步驟。答：關(guān)閉電離規(guī)管燈絲電源；關(guān)閉蝶閥；打開放氣閥門。觀察電子衍射圖像的操作步驟答：1.將制備好的樣品裝在衍射儀的推桿上。檢查儀器電源及接地是否完好，全部開關(guān)位置是否正確。（P51）2.在0.007真空條件下，樣品架讓開儀器中心位置，燈絲電壓調(diào)至120V，緩慢增加高壓至15千伏，打開快門，觀察熒光屏出現(xiàn)亮點，表面聚集正常。再將樣品調(diào)至中心位置，增高至20、25、30千伏，觀察衍射環(huán)直徑及電壓的關(guān)系。直接“欲證明電子波的存在”，在實驗技術(shù)上的需要的條件，主要由4條。答：高真空環(huán)境；負(fù)高壓電壓源；晶體薄膜樣品；衍射圖像的觀察和記錄裝置。專題三X射線專題實驗一衍射照片拍攝樣品制備：用剪刀剪取2~2.5長的玻璃絲，在其表面均勻涂上一層膠水（避免產(chǎn)生氣泡）；選取適當(dāng)直徑的粉末，把涂有膠水的玻璃絲在粉末中滾動，使其表面附著上一層致密的粉末；把它置于燈下烘烤兩分鐘左右，使膠水凝固，然后將其在紙張上輕輕滾動幾下，使未附著牢固的粉末脫落，得到所需的樣品。底片安裝：底片安裝必須在暗室中進(jìn)行，首先，用剪刀在底片一角處剪去一角（剪角不能超過底片中心線）作為標(biāo)記；將照相機(jī)頂端旋鈕推置滑槽內(nèi)，使底片折成圓筒狀，并使有剪角的一邊緊貼前光闌一側(cè)，把底片慢慢裝入相盒內(nèi)，將頂端旋鈕向槽外推出并固定，致底片緊貼內(nèi)壁；蓋上相盒蓋，裝片完成。X光機(jī)拍照：裝片完成后，即進(jìn)行X光機(jī)拍照，使用X光機(jī)的操作說明如下：（一）合上電閘（二）開啟冷卻水（不要開得過大），合上水箱開關(guān)（三）安裝照相機(jī)（四）啟動主機(jī)“低壓”“高壓”。（五）待起始高壓、電流穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)高壓及電流，高壓及電流要交替調(diào)節(jié)上升，直到高壓約為35，電流約為15（六）每隔15分鐘去檢查一次儀器是否正常工作，檢查標(biāo)準(zhǔn)是電壓、電流是否維持在35、15（七）緩緩降下高壓、電流（八）關(guān)斷主機(jī)“高壓”“低壓”（九）取下照相機(jī)（十）10分鐘后，斷開水箱開關(guān)，關(guān)閉冷卻水龍頭（十一）斷開電閘底片沖洗：將底片在暗室中取出，先在顯影液中浸泡十五秒，然后置于紅燈下觀看是否有衍射圖樣，如沒有就再浸泡十五秒，直至有圖樣產(chǎn)生，將底片用清水沖洗干凈，然后置于定影液中，浸泡十五秒，打開暗室內(nèi)燈光，底片沖洗完畢。實驗二衍射結(jié)果分析連比法確定樣品的晶體類型①由低角區(qū)θ為：θ＝(90×2l)高角區(qū)θ為：θ＝90－（90×2l）求出θ值，θ及其平方值。②將(θ1)^2:(θ2)^2:……:(θ8)^2，求出其比值，進(jìn)行如下對照確定其晶體類型工。若(θ1)^2:(θ2)^2:……:(θ8)^2＝1：2：3：4：5：6：8：9：……為簡單立方體結(jié)構(gòu)；若(θ1)^2:(θ2)^2:……:(θ8)^2＝2：4：6：8：10：12：14：16：……為體心立方體結(jié)構(gòu)；若(θ1)^2:(θ2)^2:……:(θ8)^2＝3：4：8：11：12：16：19：20：……為面心立方體結(jié)構(gòu)。外推法導(dǎo)出精確點陣常數(shù)由公式(θ)^2＝λ×（h^2^2^2）/4a^2其中λ＝0.15418，求出各個對應(yīng)的a值。以a值為縱軸，(θ)^2為橫軸建立坐標(biāo)系，畫出趨勢線，使其穿插于各坐標(biāo)點間，找出其縱截距，其為真實點陣常數(shù)a0。附：晶體是什么？答：晶體是由許多混亂取向的小晶粒組成，每個小晶粒內(nèi)部的點陣排列方式是完全相同的，晶體分為單晶和多晶。晶體的性質(zhì)？答：晶體的原子嚴(yán)格按照周期排列，并且它們在相應(yīng)的位置固定不動，具有較高的熔點和沸點，強(qiáng)度硬度高，耐磨；用單色的X射線照射多晶體樣品時，如果X射線是平行線束，對于一定指數(shù)的晶面簇，只有掠射角滿足布拉格方程時，才產(chǎn)生衍射，從不同的晶面簇的衍射和原射線方向間以不同的夾角而射出。X射線性質(zhì)？答：X射線具有很強(qiáng)的穿透能力；可以使熒光物質(zhì)發(fā)光，使照相機(jī)底片感光；X射線是一種電磁波，能發(fā)生反射和折射，若用晶體作為天然光柵，也能發(fā)生衍射。衍射的原理？答：X射線在晶體中的衍射：X射線在晶體中產(chǎn)生衍射的現(xiàn)象，是由于晶體各個原子中電子對X射線產(chǎn)生相干散射和相互干涉疊加或抵消而得的結(jié)果，產(chǎn)生衍射的方向及點陣結(jié)構(gòu)的周期，X射線的波長，λ射線的方向等因素有關(guān)，這些關(guān)系可以用勞厄方程或布拉格定律表示。一維點陣的衍射條件：a(ε－α)＝Hλ二維點陣的衍射條件：b(ε2－α2)＝Kλ三維點陣的衍射條件：a(ε1－α1)＝Hλb(ε2－α2)＝Kλc(ε3－α3)＝Lλ布拉格定律：2dθ＝nλ專題四固體仿真直接就是答案：1、七大晶系2、14種布拉菲格點陣（了解）答案就填14晶體結(jié)構(gòu)中子磁性專題五核物理專題一、定標(biāo)1、探測器的構(gòu)成探測器的構(gòu)及物質(zhì)相互作用時可能產(chǎn)生：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)探測器的組成和各部分功能：閃爍體：（）閃爍晶體能吸收外來射線能量，當(dāng)射線進(jìn)入閃爍體時，在某一地點產(chǎn)生次級電子，它使閃爍體電子電離和激發(fā)，退激時發(fā)出大量光子。光電倍增管：是一個電真空器件，由光陰極、若干個打拿極和陽極組成，當(dāng)閃爍光子入射到光陰極上，由于光電效應(yīng)就會產(chǎn)生光電子，這些光電子受極間電場加速和聚集在各級打拿極上發(fā)生倍增，最后被陽極收集，大量電子會在陽極負(fù)載上建立起電信號，然后傳輸?shù)诫娮訉W(xué)儀器中。相應(yīng)的電子儀器：高、低壓電源線性放大器單道脈沖分析器：把線性脈沖放大器的輸出脈沖按高度分類測出整個譜型。多道脈沖分析器：作用相當(dāng)于數(shù)百個單道脈沖分析器及定標(biāo)器，可以同時對不同幅度的脈沖進(jìn)行計數(shù)，一次測量可得到整個能譜曲線。線性范圍（（）閃爍晶體）：熒光輸出在150<<6的范圍內(nèi)和射線能量成正比的。2、定標(biāo)原理放射源的種類：137、60能譜的識別（見書上能譜圖）全能峰：137所測得的r能譜的三個峰的最右邊A峰稱為全能峰，它的脈沖幅度直接反應(yīng)r射線的能量即0.662，包含光電效應(yīng)及多次效應(yīng)的貢獻(xiàn)。康普頓平臺狀曲線B：是康普頓效應(yīng)的貢獻(xiàn)，特征是散射光子逃逸后留下一個能量從0到(1+1/4)的連續(xù)的電子譜。137的反散射峰：峰C（0.184）。二、相對論理論經(jīng)典：經(jīng)典力學(xué)總結(jié)了低速物理的運動規(guī)律，它反映了牛頓的絕對時空觀：認(rèn)為時間和空間是兩個獨立的觀念，彼此之間沒有聯(lián)系；同一物體在不同慣性參照系中觀察到得運動學(xué)量可通過伽利略變換而互相聯(lián)系。^(2)/2m相對論：實驗證明對高速的運動的物體伽利略變換是不正常的，實驗還證明在所有慣性參照系中光在真空中的傳播速度為同一常數(shù)。[*c^(2)、動量能量關(guān)系（9-5）、動能及動量關(guān)系（9-6）]實驗動量測量的原理及公式：原理（9-11）計算公式實驗值：理論值：（9-6）動能測量：原理及公式：根據(jù)能量定標(biāo)數(shù)據(jù)，假設(shè)E和之間的關(guān)系是*，根據(jù)137和60峰1峰2得到的道數(shù)和能量，利用最小二乘原理進(jìn)行線性擬合，然后將各道數(shù)帶入公式，計算出電子穿出鋁膜后的動能E2。修正：為什么修正：穿過鋁膜時有動能損失，穿過封裝真空室的有機(jī)塑料薄膜有動能損失。方法：用分段線性插值法專題六微波專題常用的微波元件及其功能？微波信號源：具有等幅和方波兩種工作方式，提供一定范圍內(nèi)可調(diào)的微波信號。隔離器：衰減反射波，減小負(fù)載對信號的影響。波長表（頻率計）：測量微波信號頻率的大小。測量線：測量微波能量大小。頻率測量的原理？以電流表為指示器，當(dāng)波長表及被測微波頻率f諧振時，檢波器上出現(xiàn)向下凹的吸收峰，讀出波長表測微頭的讀數(shù)，從波長頻率及刻度表中查出相應(yīng)度數(shù)。波導(dǎo)波長測量原理？終端接上短路板，將選頻放大器接在測量線上，選擇適合的駐波節(jié)點和檢波器示數(shù)，用交叉讀數(shù)法讀出、d、d、d，根據(jù)公式，，=2，計算波導(dǎo)波長。鐵磁共振的原理？電子、質(zhì)子等自旋不為零的粒子具有自旋磁矩，將這樣的粒子放入穩(wěn)定外磁場中，其磁矩外外磁場相互作用使粒子能級分裂，分裂后兩能級差，在穩(wěn)定外磁場方向加上能量為h（且有）的交變電磁場，則低能級上的粒子吸收交變電磁場的能量產(chǎn)生躍遷，稱為磁共振現(xiàn)象。多晶鐵氧體樣品能否用示波器觀察共振曲線？不能，當(dāng)單晶鐵氧體放到諧振腔內(nèi)微波磁場最大位置時，會引起諧振腔的諧振頻率和品質(zhì)因數(shù)的變化，微波輸出功率降低從而可找出共振點，多晶鐵氧體用示波器觀察無法引起共振，找不出共振點。用示波器觀察單晶樣品共振曲線時，為什么要將勵磁電流調(diào)到1.7~2.0A？本實驗采用掃場法，即保持微波頻率不變，連續(xù)改變外磁場，當(dāng)微波頻率和外磁場之間符合一定關(guān)系時，則可以發(fā)生鐵磁共振現(xiàn)象。當(dāng)電流為1.7~2.0A時，滿足微波頻率及外磁場之間符合一定關(guān)系，發(fā)生鐵磁共振。專題七：共振專題光抽運效應(yīng)：在沒有D1+光照射時，5S態(tài)上的8個子能級均勻分布著原子，當(dāng)D1+光持續(xù)照射時，較低的7低能級上的原子逐步被抽運到2的子能級上，出現(xiàn)粒子反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。怎么測量地磁場的垂直分量：實驗預(yù)設(shè)置垂直場的電流為0.052，用來抵消地磁場的垂直分量，故地磁場的垂直分量大小可以運用公示：[16π[（5）^(3/2)*r]]*10^(-7)(T)式中N為線圈匝數(shù)，r為線圈有效半徑，I為流過垂直場的電流。故直接將半徑r，線圈匝數(shù)N，垂直場電流代入上述公式，既可以算出地磁場的垂直分量。光磁共振的兩種觀察方法：調(diào)頻法：保持穩(wěn)恒外磁場大小不變，改變交變電磁場的頻率達(dá)到磁共振的方法。此實驗中是將水平磁場調(diào)到一確定值，調(diào)節(jié)射頻頻率使之產(chǎn)生共振。掃場法：保持交變電磁場的頻率不變而改變穩(wěn)恒外磁場大小達(dá)到磁共振的方法。如何區(qū)分兩種同位素？87的等于1/2,85的等于1/3，所以在同一磁場B下，87的共振峰對應(yīng)的射頻頻率比85共振峰對應(yīng)的射頻頻率大，所以在三角波掃場的幅度不太大的情況下增大射頻頻率，先看到85的共振過程，85的共振過程消失后才出現(xiàn)87共振過程。