浙师大近代物理实验考试整理1

1、实验一：密立根油滴实验1、 分析油滴在电容器内歪斜运动的原因。（至少说出三点）1. 电极板没放水平，电场歪了。 验证：先不加外电场，让油滴下落，此时的轨迹一定是竖直的，再加电压观察油滴轨迹，如果轨迹与开始不重合，则为倾斜运动 解决：调节电极板至电场方向竖直。2.油雾是从油管中喷进电场的，喷射形成空气局部涡旋，造成横向有运动 解决：这种倾斜运动横向无动力，时间长后就会趋于静止。3.CCD像头（屏幕上格子）歪了 验证：不加电场时油滴是否严格沿着屏幕格子上的竖线运动 解决：把CCD转正，或在显示屏幕上重新画格子4.装置漏风 验证：在装置旁边吹气，如果明显影响油滴，则装置漏气 解决：换一个2、密立根油

2、滴实验中，应如何选择油滴（应讲清楚选择过程）？为什么？P13用喷雾器从喷油口向内急速喷入少量油雾（不要连续几下大量喷雾，不然小孔会被油堵塞）关闭小孔进行观察显示器，视场中会出现大量油滴，用平衡法时，加工作（平衡）电压250V左右，取走多余油滴，知道剩下几滴缓慢运动为止。注视其中一颗，仔细调节平衡，使其静止不动。油滴体积不能太大，太大油滴虽然较亮，但一般带的电荷较多，下降的速度较快3、 带电油滴处于水平放置的空气平板电容器内，通常受到哪些力的作用？P84、1、 密立根油滴实验应对实验测得的各个 电量q 求 最大公约数 数，这个 最大公约数 就是 基本电荷e 值。2、密立根油滴实验证明了电荷的 颗

3、粒性 ,即 任何带电体 所带电荷都是基本电荷 的 整数倍 。并精确的测定了基本电荷的数值实验二：弗兰克赫兹实验1、 原子只能处在某些_不连续_的稳定状态，每一状态对应一定的_能量_，其数值是彼此_分隔的_，原子在这些状态时，_不反射也不吸收_能量。2、 为什么FH实验通常使用的碰撞管是充汞 P173、 夫兰克赫兹实验中，炉温不同，对实验结果有何影响？为什么？P19实验三：射线能谱与物质吸收系数1、 核物理实验探测的主要对象是核衰变时所辐射的b射线、g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、 对于不同的原子，原

4、子核的质量 不同 而使得里德伯常量值发生变化。2、 137Cs射出的射线的能量 0.662 Mev； 60Co射出的射线的能量1.25Mev；1居里103毫居里106微居里3.7*1010Bq。2、 射线经过闪烁晶体物质时当能量在30Mev以下时在所有相互作用方式中，最主要的有三种：光电效应、 康普顿效应 、 电子对效应 ，其中当中能射线和低Z吸收物质相互作用时以 光电效应 为主，只有当光子能量大于 1.02 Mev时，才可能产生电子对效应。1、 射线是不带电的高能光子流，因此它与物质相互作用的机制与等带电粒子不同，可以发生光电效应和康普顿效应，基本上与X射线相同，但由于其能量比X射线高得多，

5、还能产生电子对效应。g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。3、 测NaI(TI)单晶谱仪的线性的意义是什么？答：能量的线性就是输出的脉冲幅度与带电粒子的能量的线性关系。能量的线性就是指输出的脉冲幅度与带电粒子的能量是否有线性关系，以及线性范围的大小。NaI(TI)单晶的荧光输出在110KeV<Er<6MeV的范围内和射线能量成正比，但NaI(TI)单晶闪烁谱仪的线性好坏还取决于闪烁谱仪的工作情况。为了检查谱仪的线性，必须用一组已知能量的射线，在相同的实验条件下，分别测出他们的光电峰位，作出能量幅度曲线，称为能量刻度曲线，用最小二乘法进行线性回归，线性度一般

6、在0.99以上。对于未知能量的放射源，由谱仪测出脉冲幅度后，利用这种曲线就可以求出射线的能量。4、 什么叫吸收？为什么说射线通过物质时无射程概念？谈谈对射线与物质相互作用机制的认识。答：窄束射线穿过物质时，由于三种效应，其强度会减弱，这种现象叫射线的吸收。射线通过物质时，强度逐渐减弱，按指数规律衰减，不与物质发生相互作用的光子，穿过吸收层，其能量保持不变，因而没有射程概念。射线与物质的相互作用只需发生一次碰撞，就有一次大的能量转移，不同于带电粒子穿过物质时，经过多次小能量转移来损失它的能量。r射线穿过物质时，由于光电效应，电子对效应，康普顿效应，其强度就会减弱，这种现象称为r射线吸收。r射线穿

7、过物质时，强度逐渐减弱，按拍数规律衰减，不与物质相互作用的光子穿过吸收层，其能量保持不变，因而没有射程概念可言。r射线会与束缚在原子中的电子、自由电子、库仑场，核子发生相互作用：光子完全吸收，弹性散射，非弹性散射。从10keV到10MeV范围内。入射低能时以光电效应为主；入射能量接近1mev时为康普顿效应；入射光子能量超过1.022mev时，以电子对效应为主。5、 已知某放射源强度为10毫居，且铝材料的半吸收厚度为0.78cm，试计算当该射线通过一厚度为4cm铝片时其强度为多少？2若放射源强度10mCi，且铝材料的半吸收厚度为0.78cm，试计算当该射线通过一厚度为5cm的铝片时其强度为多少？

8、 单晶闪烁谱仪的主要性能指标是 能量分辨率 、 线性 、 谱仪的稳定性 。简述如何通过实验确定未知源的能量？答：NaI单晶在荧光输出为150KeVEr6MeV的范围内和射线能量是成正比的，必须利用一组已知能量的射线，分别测出它们的光电位峰，作出能量 - 幅度曲线，对于未知能量射线由谱仪测出脉冲幅度后，利用这种曲线就可以求出射线能量。、在测量未知源g射线的能量时为什么要对g谱仪进行刻度？如何刻度？答：用g谱仪测量未知源g射线的能量属于相对测量方法。根据g谱仪测量原理可知，g谱仪测量的实际上是g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g射线损失

9、的能量，在一定能量范围内，g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g谱仪进行能量刻度。 刻度方法是首先利用一组已知能量的g放射源，在相同的放大条件下，测出它们的g射线在g谱中相应的光电峰位置，然后做出g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。6、确定光电峰净面积的方法有很多，原则上分为两类，即计数相加法和函数拟合法，请按照本底扣除和边界道选取方法的不同，对计数相加法进行简要分类。答：全峰面积法，Covell法，wasson法

10、。5、简述NaI(TI)单晶谱仪记录光子的过程？答：射线与闪烁体相作用，使其电离激发而发射荧光，从中出来的光子与光电倍增管的光阴极发生光电效应而击出光电子，光电子在管中倍增，形成电子流，并在阳极负载上产生电信号，此信号被电子仪器记录和分析。2、 在核物理实验中，放射源的放射性强度（活度）单位可用居里（Ci）或贝克勒（Bq）来表示，而1Ci=Bq2、 在单道闪烁g谱仪实验中，为什么要先粗测谱型？ 答：这是因为单道有一定的分析范围，在本实验中所使用的单道，其分析范围为010V。在实验中我们先通过示波器观察，将核信号输出的脉冲高度调至8伏左右，由于示波器只是定性观察的仪器，并不能精确保证光电峰的位置

11、也在8伏左右，因而为保证所有的信号脉冲都能够落在单道的分析范围以内，防止只测到半个光电峰的情况出现，需要用线性率标或者定标器粗测谱型。实验四：CT题6图 CT扫描实验结果3、 工业CT是计算机断层扫描技术在工业中的应用。吸收定律可知，一束初始强度为I o的射线穿越密度为的均匀物质后，其强度减弱为。在实验过程中，根据采集到的数据，经过一定的图像重建算法就能得到样品内部的衰减系数具体的二维分布（其在数字图像中称为灰度值），进而可以知道物体内部的组成成分和结构。4、 在CT实验结束时，为什么一定要调高压为零后才能关闭电源？防止下次开机时，由于电压过高击穿仪器。过大时瞬间电压变化会烧坏仪器内部一些自感

12、元件，如电容；未调零就关闭，高压将击穿电容，损坏仪器。6、右图是某次实验的CT扫描结果，从横截面图可以看出，比较简单地字如“工”、“C”和“T”这三个字很清楚，但笔划比较复杂的“业”却有一些问题，即“业”字左右两撇和相邻的两竖均有连接现象，而且“业”字的两竖之间也有连接现象，请对造成这一现象的原因进行分析。答：分辨率设置低，扫描时间不够长，吸收不彻底。3CT扫描的断层间有粘连现象，分析原因。采样时间，空气辐射，仪器震动。实验五：光磁共振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 。必须把 光源 放在足够强磁场中，才能产生塞曼分裂。23、什么是塞曼效应？答

13、：光放在足够强的磁场中，原子光谱中的每条谱线都将分裂为数条偏振化的谱线，分裂的条数随能级类别不同而不同，这种光谱线的分裂现象称为塞曼效应。通常把一条谱线分裂为三条且裂距正好等于一个洛伦兹单位的现象称为正常塞曼效应，而把分裂的谱线多于三条且裂距大于或小于一个洛伦兹单位的现象称为反常塞曼效应。实验六：真空的获得与测量4、 真空度是对气体稀薄程度的一种客观度量，最直接的物理量应该是每单位体积中的分子数，但由于历史的原因，真空度的高低通常以气体的压强来表示。气体压强越 _低_，真空度就越 高 。国际计量大会规定的国际单位制（SI）压强单位是帕斯卡（Pascal）,简称帕(Pa)。1帕等于 1 牛顿/米

14、2。早期曾以1毫米汞柱（Hg）作为压强单位，将760Hg规定为一个标准大气压，1标准大气压（ATM）= 101325 帕(Pa)。5、 、由于汞有七种同位素，纯汞也就没有确定的密度，因此以一毫米汞柱（Hg）作为压强单位是不标准的，经第十届国际计量大会规定，改用帕(Pa)来定义标准大气压。1帕= ，并规定标准大气压的1/760称为1托（Torr）：1托（Torr）= 133.322 帕(Pa)，以帕(Pa)规定的标准大气压是绝对严格的，它在数值上与汞柱规定的“标准大气压” 几乎 相等：1毫米汞柱= 1.00000014 (托)。5、 简述“真空获得”实验过程中，一种与你原来想象不一样物理现象，简

15、要分析原因。6、 试述一种获得高真空的仪器组合，并说明一般操作规程。答：机械泵、油扩散泵、热偶真空计、电离真空计。依次打开冷却水，电源开关，机械泵，热偶真空计，加热油扩散泵，预热40分钟后，利用三通阀确定真空室与储气瓶的气压下降至6.7Pa以下后，打开高真空碟阀，待真空室气压下降至0.1Pa以下后打开电离真空计测量数据，测量完毕后先关闭电离真空计，按照打开的逆顺序依次关闭各开关，最后等热量散去后再关闭冷却水。3.试述一种获得高真空的仪器组合，并说明一般操作过程。（重点）答：机械泵及油扩散泵各一台，给油扩散泵加热的电炉一只，调压器一台，复合真空计一台，高频火花发生器一只。接通冷却水，开机械泵，将

16、三通阀往里推至死点；开启真空计测量前级低真空，开机预热一定时间后，将“加热测量”开关置于测量位置（测量储气瓶那个），开启油扩散泵加热；对储气瓶抽气，观察热偶真空计的读数，当真空计读数达到6.7帕以上是，将三通阀向外拉到底，卡开始对真空室预抽。真空计换挡测量真空室的真空度，使其压力小于6.7帕，反复。加热完毕之后打开高真空碟阀，同时将三通阀往里推至死点，观察热偶计读数，当低真空测量小于0.13帕时，转至高真空测量，直至机组达到极限真空度0.1帕为止。打开灯丝，电离计接通，进行高真空测量。每隔一定时间记录一次数据，随时间增加，真空度变化越来越慢，适当延长时间间隔。当真空度不再发生变化，停止高真空测

17、量，先关灯丝，再关高真空碟阀，停止对油扩散泵加热。等油扩散泵冷却至室温后关闭机械泵和冷却水，切断电源，整理。6、 简述从物理现象看，5个不同真空区域气体分子运动的基本特征。粗真空：76010托；低真空：1010的负3次托；高真空：10的负3次10的负8次托；超高真空：10的负8次10的负12次；极高真空：10的负12次托。1、简述从物理现象看，5个不同真空区域气体分子运动的基本特征。答：粗真空以分子相互碰撞为主；低真空则是分子相互碰撞和与器壁碰撞不相上下；高真空时以分子与器壁碰撞为主；超高真空时分子与器壁的碰撞次数已经很少了，形成一个单分子层的时间已经达到以分钟计；极高真空时分子数已很稀少，统

18、计涨落现象比较严重，经典统计规律已产生偏差。3、 从物理现象来看，粗真空以分子相互碰撞为主，即分子自由程容器尺寸d；低真空则是分子相互碰撞与器壁碰撞不相上下；高真空时以分子与器壁碰撞为主，即；超高真空时分子碰撞器壁的次数也很少，形成一个单分子层的时间已达到以分钟计；极高真空时分子数已很少，统计涨落现象已较严重（），经典统计规律产生了偏差。粗真空          1.013×105 1.333×103Pa，76010托低真空      

19、    1.333×103 1.333×10-1 Pa，1010-3托高真空          1.333×10-1 1.333×10-6 Pa，10-310-8托超高真空    1.333×10-6 1.333×10-10 Pa，10-810-12托极高真空      <1.333×10-10 Pa。<10-12托3、简述电离规测量高真空的原理

20、及实验中的注意事项。答：原理：灯丝通电发热发射电子经栅极正偏压加速与栅极和阴极之间的气体分子碰撞使分子电离电子被栅极吸收，形成栅极电流，正离子被阴极和板极间的电压加速而飞向板极形成板极电流，它的大小取决于气体浓度。注意事项：实验中气压降至0.1Pa以下方可打开它，同时是第一个关闭的仪器。十五、使用电离真空计注意些什么？答：因电离真空计是热阴极发射电子器件，必须在被测真空系统内真空度达到1×101帕时才能使用，低于1×101帕，由于气体分子多，会使电离真空计阴极氧化或烧断。答：电离真空计由电离规管和测量电路组成。电离规管类似一个电子三极管。由阴极，栅级和板级组成。工作时灯丝发

21、射电子。电离栅级和与阴极之间的电子形成电流。电流的大小取决于气体分子电离数，气体电离数正比于气体压强。2、试述油扩散泵的工作原理，并说明使用过程中的注意事项及原因。答：原理：在0.67Pa的真空下，加热电炉将扩散泵油加热到沸腾温度，产生大量油气，经导管高速喷出，把气体一起带着喷向下面，到下面后，油气被冷凝重新变成油，流到蒸发器，并释放夹带的气体，气体被机械泵抽走，而油重新加热，如此反复，实现连续抽气的目的。注意事项：在使用中，关机前需断开扩散泵开关，冷却水冷却20分钟再关掉抽气泵。原因：如果高温状态的油气遇到大量空气就会被氧化，损害仪器，且油更换非常麻烦。推拉三通阀时必须迅速且必须推拉至死点；

22、保持水的流通；必须等油扩散泵冷却至室温后，才可以关闭机械泵和冷却水，不能颠倒顺序，否则会损坏仪器；用电离真空计测量真空度必须保证真空度已经小于规定真空度才可开始测量，以免因电流过大而烧坏电离真空计。试述油扩散泵的工作原理，并说明使用过程中的注意事项及原因。答：油扩散泵是利用气体的扩散性质制作的，其机构主要由泵体、喷嘴、导流管、冷却水套和加热器等部分组成。在0.1帕的真空下，将扩散泵油加热到沸腾温度，产生大量油气，经导流管高速喷出。把由进气口扩散来的气体夹带着喷向下方；油气被泵体冷凝，重新变成油返回蒸发器，并释放出来夹带的气体，气体被机械泵迅速抽走，而油又被重新加热循环，如此反复。为防止扩散返回，往往使用三级喷嘴。机械泵不可关，否则被夹带出来的气体无法被抽走。加热前要先通冷却水，关机前要断开加热炉的