X光系列实验报告

1、X 光系列实验报告本次共做了调校测角器的零点，测定晶体的晶面间距，测定X 光在铝中的衰减系数，并验证朗伯定律和普朗场常数h 的测定。通过做一系列的实验，从而对X 射线的产生、特点、原理和应用有较深刻的认识，提高自己的实验能力并提高独立从事研究工作的能力。本次分别写了 X 光在铝中的衰减系数，并验证朗伯定律和普朗克常数h 的测定的实验报告。实验一、测定X 光在铝中的衰减系数，并验证朗伯定律一、实验的目的和意义通过本实验了解X 射线的基础知识，学习 X 射线仪的一般操作；掌握X 射线的衰减与吸收体材料和厚度的关系，训练实验技能和实验素养。二、实验原理和设计思想X 射线穿过物质之后，强度会衰减，这是

2、因为X 射线同物质相互作用时经历各种复杂的物理、化学过程，从而引起各种效应转化了入射线的部分能量。X 射线穿过物质时要减弱，减弱的大小取决于材料的厚度和密度。在同一介质里不同波长的射线减弱的程度不同。满足：本实验研究X 射线衰减于吸收体材料和厚度的关系。假设入射线的强度为R0 ，通过厚度的吸收体后，由于在吸收体内受到“毁灭性”的相互作用，强度必然会减少，减少量显然正比于吸收体的厚度，也正比于束流的强度R，若定义 为 X射线通过单位厚度时被吸收的比率，则有考虑边界条件并进行积分，则得：.0e(- x）透射率 0,则得：(- x) 或x式中 称为线衰减系数，x 为试样厚度。我们知道，衰减至少应被视

3、为物质对入射线的散射和吸收的结果，系数 应该是这两部分作用之和。但由于因散射而引起的衰减远小于因吸收而引起的衰减，故通常直接称 为线吸收系数，而忽略散射的部分。三、实验内容与步骤设置高压 35, 设置电流0.02, 设置步长 o3s,下限角为 6o，上限角为70o。将=0.1设置铝板底板端部插入原来靶台的支架，置传感器于0 位，按下键，然后再按。四、数据处理和讨论由于改写为所以只需验证与 d 成线性关系即可，由于本实验未测出是多少，所以先去除，验证与 d 成线性关系。758.787449.41271.7855168.304117.770.3-6.6317-6.1079-5.6050-5.125

4、8-4.7681-4.2528d（）0.511.522.53.由拟合可得近似为一条直线，所以X 射线满足朗伯定律。下求 X 光在铝中的衰减系数由得分别带入上述数据可得1.04, 1.006 ， 0.958 ， 0.715, 1.031,2,3,4,5=(1.04+1.006+0.958+0.715+ 1.03)/5=0.9478七实验结论以及误差分析。在衰减箔厚度对 X 射线衰减的影响的实验中，测得 0.93677.0545,符合朗伯定律， 在误差允许的范围内，可以得到 =0.9478.误差分析：误差可能来源于仪器的精度，实验器材的磨损和腐蚀，外界光的干扰等。.实验建议：提高仪器精度和实验技术

5、水平，采用更加完好的实验器材阻止外界光的干扰等。实验二普朗克常数的测定一、 实验目的测定普朗克常数的大小，了解其原理，加深对X 射线的认识，在实验中提高自己的实验能力，动手能力。二、实验原理X 光管发射的连续谱都有一个特征的短波限波长，其大小与x 光管的加速电压有关。由实验家发现的短波限波长与加速电压之间存在有反比例关系。因为短波限波长对应的是最大能量，而 x 光光子能获得的最大能量是入射电子的全部动能，所以我们可以得出短波限波长等于, 其中 U 为 x 光管得加速电压，由此我们可以求得普朗克常数。三、实验内容和步骤设置高压 35, 设置电流o3s, 下限角为 6o，上限角为 10o。按0.1

6、, 设置步长 =0.1 ,设置下键，然后按下键，记录数据，然后分别记录管压等于34、 3326 的测量系列。四、实验方法和结果借助晶体测量不同 U 下附近的衍射谱，利用实验软件提供的功能，对各条谱线附近区域进行直线拟合，从而得到不同的U 对应的。实验中使用该方法在不同电压下进行多次测量，得到，并由，求出 h 。.3534333231302928272633.133.34.835.93738.539.841.44344.58拟合结果：11850.111856.32x10 -34理论值 6.62 x10 -34相对误差：相对误差约为 4.53%理论上来说，即做1 图应该过原点，实际上会有一个小量偏

7、移，考虑调零偏差角，有小角近似由得五、误差分析及影响实验结果的主要因素1、 由于分光仪的分辨本领不够高, 往往把波长限的边界弄得模糊不清, 无法作出精确估计 ;2、 为了获得足够强的X 射线,电子投射的靶子有一定厚度, 有可能每个电子不止发射一次.韧致辐射 , 从而增加了边界的模糊;3、 边界附近的X 光谱形状会有微小的不规则性, 因此判定即使仪器分辨本领足够高, 也得不到更精确的数据影响实验结果的主要因素1、 光缝宽度光缝包括X 射线出射光阑和传感器的入射狭缝，光缝宽度较大时，X 射线的发射角也较大，此时波长的单色性下降，附近区域不规则明显变大，影响直线拟合确定的效果，根据统计规律，计数率R

8、 的相对不确定为1/R, 由此知光缝宽度不能太小；否则R 值太低，相对不确定度增大，统计涨落明显，同样不利于选取的拟合区域2、 光缝与靶台的距离其对实验结果的影响的原因与光缝宽度相同。距离太大会使计数率太低；距离太小，会降低角分辨本领。3、 管电压U 仪器仪表的高压示数与真实值有差别，所用的U 不准。但是由于管电压量级达到104 ，实验室中要检验如此高压并不容易。实验中尝试过利用靶的激发电压为 20 这一有效信息进行检验，但是激发电压作为临界值，实际上据此很难做出判断。4、 晶体本实验借助晶体分辨不同的波长。长期使用的晶体会有破损，且表面沾附着各种杂质，这会影响分辨效果。5、 其他测量时间可以

9、适当增加，减少统计涨落对谱线的影响。六、结论.本实验测出的 6.32x10 -34 ，用 X 射线谱短波限法测量h 的关键在于如何准确的测量和确定。由前面的分析知， 要提高实验精度，减小系统误差，就必须对光缝宽度等实验条件进行严格调整，使用新的晶体，同时保证电压U 和衍射角 的准确性。在现有的实验条件下，由于仪器分辨率有限，谱线不可避免的展宽，在确定时就必须进行修正。此时， 直线拟合法就不适用；而区域平均法则通过合理的修正，得到误差更小的结果。七、实验改进意见由于谱线展宽直线拟合法给出的截距值与的含义不符， 查阅资料得知， 由于谱线展宽影响实验结果的情况在精度不高的实验中比较普遍，如验证定律实验，吸收边也存在类似的展宽，由此借鉴确定的方法来确定。确定的方法为：选择透射谱中最低点和最高点之间的区域作为标志区域，软件给出该区域的的平均值作为值，仿照此法， 将直线拟合区域的平均值作为值（称为区域平均法） ，区域平均法是一种比较合理