近代物理实验A参考答案.doc

咸宁学院信息工程学院物理系2007学年春季学期2004级物理学本科近代物理实验期末考查试卷（A卷）试题答案及评分标准一、填空题（每小题3分，共3分）1.振幅型，位相型，衍射效率2.物光波，参考光波，干涉条纹3.电流为零，遏止4.静态平衡法，动态平衡法5.第一激发电位，量子化能级6.截止，h=ek7.电压平衡8.波尔氢原子理论中定态能级的存在9.扫频法，扫场法10.电场力与重力不在一条直线上二、箭答题（1-4每题5分，5-9每题10分，共70分）（1）普通照相只记录了物体各点的光强信息（反映在振幅上），丢掉了位像信息，得到的是一个二维平面图像，毫无立体感。全息照相是利用相干光叠加而发生干涉的原理，借助于所谓参考光波与原物光波的相互作用，记录下二种光波在记录介质上的干涉条纹，这种干涉条纹不仅保存了物光波（从物体反射的光波）的振幅信息，同时还保存了物光波的位相信息，它只有在高倍显微镜下才能观察得到。（2分）（2）全息照片底版上的任何一小部分都记录着所有物点的信息，因此，通过全息照片的一块碎片也能看到整个物体的像。（1分）（3）全息照相具有多次记录性，用几束不同方向的参考光可以在同一张底版上分别记录几个不同的物体，用相应方向的参考光可以分别再现各自独立、互不干涉的图像。(1分)（4）把制作好的全息片放回原来位置(药面仍对着光), 遮住物光束，只让参考光照明全息片，在全息片后面原物所在的方位可以观察到物的虚像。(1分) 行波法和驻波法。（3分）驻波法（2分）1896年塞曼(Zeeman)发现当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。（1分）早年把那些谱线分裂为三条,而裂距按波数计算正好等于一个洛伦兹单位的现象叫做正常塞曼效应(洛伦兹单位)。正常塞曼效应用经典理论就能给予解释。（2分）实际上大多数谱线的塞曼分裂不是正常塞曼分裂，分裂的谱线多于三条,谱线的裂距可以大于也可以小于一个洛伦兹单位，人们称这类现象为反常塞曼效应。反常塞曼效应只有用量子理论才能得到满意的解释。（2分）核磁共振（NMR）就是指处于某个静磁场中的物质的原子核系统受到相应频率的电磁辐射时，在它们的磁能级之间发生的共振跃迁现象。（5分）电子与汞原子碰撞有一定的几率，即一部分电子与汞原子碰撞后损失能量，不能克服反向电压而到达极板，但有一部分电子没有与汞原子发生碰撞，能够克服拒斥电压到达极板，因此电流不为零。（5分）由于电子能量越大，碰撞的几率越小，所以波谷值随着加速典雅的增大而增大。（5分）6（1）仪器调水平，使水平泡指示水平，即油滴盒处于水平状态。（1分）（2）用喷雾器向油雾室喷油，转动显微镜的调焦手轮，使屏幕上出现清晰图象。（1分）（3）关闭油雾孔，家平衡电压，使屏幕上只保留一个油滴，记录平衡电压即可开始测量油滴。（1分）利用计时器记录油滴运动时间，测量多组数据，用求最大公约数法或作图法得到单位电荷。（2分）（1）油不能太多。（2分）（2）高压危险。（2分）（3）显微镜调焦（1分）7按照爱因斯坦光子理论：光照射到金属 K 极，实际上是单个光子能量为 hn 的光子束入射到 K 极，光子与 K 极内的电子发生碰撞。当电子一次性地吸收了一个光子后，便获得了 hn 的能量而立刻从金属表面逸出，没有明显的时间滞后，这也正是光的“粒子性”表现。（5分）(1) 当一定频率的光照射到K表面时，真空管内几乎立刻出现光电子，很快形成光电流。即光电效应是瞬时的，弛豫时间小于10-9秒。(2) 当光源频率和外加电压固定时，饱和光电流强度Is与入射光强度 I 成正比。(3) 当入射光频率一定时，光电子定向运动形成的光电流随着正向电压的减小而减小；当正向电压为零时，仍有光电流，只有当电压为某个反向电压值时，其电流才为零。这个反向电压称为遏止电压Ua 。这说明光电子初动能有一限度，为光电子最大初速度。实验表明，最大初动能与入射光强无关。(4) 对于某种材料制成的金属K极，存在一个极限频率0 。当入射光频率0时，无论光强多大、照射时间多长，都不会产生光电效应，这个极限频率0叫做红限频率。遏止电势差Ua与入射光频率之间具有线性关系（如图所示）必须满足的条件,才能产生光电效应。（5分）8. 图为夫兰克赫兹实验原理图。图中上方为一个专用的充气管，称为管。管中充有稀薄的汞气体原子。管内有三个电极、。热阴极用来发射电子，栅极相对于加有正向可调节电压 。从被加热的阴极发射大量的电子，这些电子受到GK之间的电场作用，获得能量向栅极G加速运动; GK之间的空间又是电子与原子相互碰撞的区域。板极相对于栅极加有一定的反向VAG，之间的阻滞场(称为拒斥电场)使那些沿电