近代物理实验复习

1、近代物理实验1.1弗兰克-赫兹实验1.手动模式和自动模式丈量F-H曲线的方法计算氩原子第一激发电位的方法能否用氢气取代氩气做弗兰克赫兹实验,为何?不可以.氢气是双原子分子,激发的能级是分子能级而非原子能级.氢气是危险气体,简单发生爆炸,并且氢气的密度比较小.为何I-U曲线不是从原点开始?电子由热阴极发出,刚开始加快电压主要用于除掉阴极电子的散射的影响,此后电子加快,使其拥有了较大的能量冲过反向拒斥电场而到达板极形成电流,并为微电流计所检验出来,故曲线不是从原点开始的.为何I不会降到零?跟着第二栅极电压的不停增添,电子的能量也随之增添,在与氩原子相碰撞后还留下足够的能量,可以战胜反向拒斥电场到达

2、板极,这时电流又开始上涨,不致降落到零.为何I的降落不是蓦地的?因为K极发出的热电子能量是遵从麦克斯韦统计分布规律,所以极电流降落不是蓦地的.7.在F-H实验中,获取的I-U曲线为何呈周期性变化?当G2k间的电压达到氩原子的第一激发电位U0时电子在第二栅极周边与氩原子相碰撞,将自己从加快电场中获取的所有能量给了氩原子,即便穿过了第二栅极也不可以战胜反向拒斥电场而被驳回第二栅极,所以,板极电流将明显减小.跟着第二栅极电压的不停增添,电子的能量也随之增添,在与氩原子碰撞后还留下足够的能量,可以战胜反向拒斥电场而达到板极A,这时电流又开始上涨,直到G2K间的电压是二倍的第一激发电位时,电子在UG2k

3、间又会因第二次碰撞而失掉能量,因此又会造成第二次板极电流的降落,同理,凡UG2k之间电压满足:UG2k=nU0(n=1,2,3.)时,板极电流IA都会相应下跌,形成规则起伏变化的I-U曲线.8.在F-H管内为何要在板级和栅极之间加反向拒斥电压?这样能保证阴极发射的热电子不会轻易到达阳极,只有穿过栅极并且动能足够大的电子才能战胜这个电场到达阳极。假如没有这个排斥电压,一个电子只需略微有动能就能到达阳极,这样也能观察到阳极电流,这样IP的变化便不明显,实验现象难以观察。9.在F-H管的I-U曲线上第一个峰的地点能否对应于氩原子的第一激发电位?不是,实质的F-H管的阴极和栅极常常是不一样的金属资料制

4、成的,所以会产生接触电位差.而进入加快区的电子已经拥有必定的能量,使真实加到电子上的加快电压不等于UG2k.这将影响到F-H实验曲线第一个峰的地点,是它左移或右移实验中，取不一样的减速电压Vp时，曲线IpVG2应有何变化？为何？答；减速电压增大时，在同样的条件下到达极板的电子所需的动能就越大，一些在较小的拒斥电压下能到达极板的电子在拒斥电压高升后就不可以到达极板了。总的来说到达极板的电子数减小，所以极板电流减小。实验中，取不一样的灯丝电压Vf时，曲线IpVG2应有何变化？为何？答；灯丝电压变大概使灯丝实质功率变大，灯丝的温度高升，从而在其余参数不变得状况下，单位时间到达极板的电子数增添，从而极

5、板电流增大。灯丝电压不可以过高或过低。因为灯丝电压的高低，确立了阴极的工作温度，依据热电子发射的规律，影响阴极热电子的发射能力。灯丝电位低，阴极的发射电子的能力减小，使得在碰撞区与汞原子相碰撞的电子减少，从而使板极A所检测到的电流减小，给检测带来困难，从而以致曲线IpVG2曲线的分辨率降落；灯丝电压高，按照上边的分析，灯丝电压的提升能提升电流的分辨率。但灯丝电压高,以致阴极的热电子发射能力增添，同时电子的初速增大，惹起逃逸电子增加，相邻峰、谷值的差值却减小了。2.2?能谱的丈量?射线与物质互相作用时，其损失能量方式有两种，分别是电离和激发。此中激发的方式有三种，它们是光电效应、康普顿效应和电子

6、对效应。（射线能量在30MeV以下时）?射线与物质有哪些互相作用？在能谱中如何表现？答：光电效应（光电峰即全能峰）、康普顿散射（康普顿平台）和电子对效应（射线能量大于1.02MeV时，可以发生电子对效应）。137Cs(Er=0.662MeV)的?射线与物质的互相作用有哪几种形式？为何？答：光电效应、康普顿散射，因为Er=0.662MeV1.02MeV，不会发生电子对效应。什么是全能峰（光电峰）？它有什么特色？在能谱中如何找寻？答：入射射线的能量所有损失在探测器敏捷体积内时，探测器输出脉冲形成的谱峰；特色是其峰位的能量对应于射线的能量；在能谱中最高的尖峰即为全能峰。什么是能量分辨率？有什么作用？

7、如何丈量？答：（此中FWHM为分布曲线极大值一半处的全宽度即半高宽，为全能峰对应的道址）；检验与比较谱仪性能的好坏；观察137Cs谱形，调理高压和线性放大器的放大倍数，使137Cs谱形中四个峰的地点分布适合，当计数达到要求，找寻全能峰，即可求出。如何测未知源的?能量？答：在实验顶用系列标准源，在同样的条件下丈量它们的能谱，用其全能峰峰位横坐标与其对应的已知的粒子能量作图，即可求出能量刻度曲线E=Gx+E0，利用这条能量刻度曲线就可以求出未知源的能量。7.单道闪耀谱仪主要由哪几部分构成？射线图谱测的是什么粒子的能量？由探头、线性放大器、单道、定标器、线性率表、示波器、低压电源和高压电源构成。依据

8、单道闪耀?谱仪的探测原理，?谱仪丈量获取的图谱其实是?射线与NaI晶体互相作用产生的次级电子能量的分布谱。因此其实质丈量的是次级电子的能量。用闪耀?能谱仪丈量单能?射线的能谱，为何呈连续的分布？因为单能射线所产生的这三种次级电子能量各不同样，甚至对康普顿效应是连续的，所以相应一种单能射线，闪耀探头输出的脉冲幅度谱也是连续的。反散射峰是如何形成的？如何从实验上减小这一效应？反散射峰主要由打到光电倍增管上或晶体四周物质上后反散射回到晶体中的?射线产生。?射线在源衬底资料上的反散射也会对反散射峰有贡献。放射源辐射C射线的方向拥有必定的随机性,它在源衬底资料上的反散射我们没法加以控制。对于射向光电倍增

9、管的射线我们也不可以加以限制,因为最后对能谱的丈量和观察全靠光电倍增管将晶体中产生的光脉冲变换成电脉冲。所以我们只好限制射向晶体四周物质的射线，这有以下两种方式：（1）经过加大探头和放射源之间的距离以加大射线对晶体四周物质的入射角并观察反散射峰和光电峰计数率的变化。距离改变较小时计数率的变化不明显,而距离拉得太远又影响探头的探测成效。（2）在放射源和探头之间加一个准直装置。10.如何从示波器上观察到的137Cs脉冲波形图，判断谱仪能量分辨率的利害？（放大倍数、高压等）对能量分辨率有何影响？谱仪的工作条件因为输出幅度可以变换为射线的能量，假如线性优异，可以直接变成表示出谱仪可以划分能量很凑近的两

10、条谱线的本事，也许说它代表了谱仪可以分辨开（两种能量很周边）的能量差的相对值的极限。明显W越小越好，表示它能将靠得很近的谱线分开。对于一台谱仪来说，近似地有，即谱仪的分辨率还与入射粒子的能量有关。谱仪的稳固性在本实验中是很重要的，谱仪的能量分辨率，线性的正常与否与谱仪的稳固性有关。所以在丈量过程中，要求谱仪一直能正常的工作，如高压电源，放大器的放大倍数，和单道脉冲分析器的甑别阈和道宽。假如谱仪不稳固则会使光电峰的地点变化或峰形畸变。在丈量过程中常常要对137Cs的峰位，以考据丈量数据的靠谱性。为防范电子仪器随温度变化的影响，在丈量前仪器一定预热半小时。在丈量未知源?射线的能量时为何要对?谱仪进

11、行刻度？如何刻度？答：用?谱仪丈量未知源?射线的能量属于相对丈量方法。依据?谱仪丈量原理可知，?谱仪丈量的其实是?射线与探测物质互相作用后所产生的次级电子能量的分布状况。在同样的放大条件下，每个脉冲幅度都对应?射线损失的能量，在必定能量范围内，?谱仪输出的脉冲幅度与次级电子能量之间表现必定的线性关系。为确立该线性关系，需对?谱仪进行能量刻度。刻度方法是第一利用一组已知能量的?放射源，在同样的放大条件下，测出它们的射线在谱中相应的光电峰地点，而后做出?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一样的能量。实验中平时采纳137Cs（0.662MeV）和60Co（1.17MeV，1.

12、33MeV）来进行刻度。3.4光学信息办理认识空间频率、空间频谱和空间滤波器的基本看法答：空间频率是空间周期的倒数，是单位长度内某个空间周期性分布的物理量重复变化的次数，其量纲为L-1；空间频谱是用空间频率fx做横坐标，空间周期函数g(x)（空间频率为fx=1/x0,3/x0,5/x0,的函数集来描述的）的各项正弦项系数S(n)为纵坐标获取的；空间滤波器是可以改变光信息的空间频谱的器件。掌握激光光束的准直和平行光的检验准直：使光经过准直镜，射于白屏上，挪动白屏，使光斑中心地点不随之改变。平行：在准直镜后边放平面平行平晶，移准直镜使白屏上出现干涉条纹，且条纹间距最大。掌握二维正交光栅空间滤波（低

13、通、高通、方向）的实现学会阿贝成像原理关系式考据答：阿贝成像原理以为，透镜的成像过程可以分成两步：第一步是经过物的衍射光在透镜后焦面(即频谱面)上形成空间频谱，这是衍射所惹起的“分频”作用；第二步是代表不一样空间频率的各光束在像平面上相关叠加而形成物体的像，这是干涉所惹起的“合成”作用。关系式：fx=。理解空间滤波器的意义波前变换：物经过透镜1实现了第一次傅里叶变换，空间滤波器有一个透过率函数，改变了物频谱，形成了新的频谱，经过透镜2实现第二次傅里叶变换。频谱分析：第一步发生夫琅禾费衍射，起分频作用，空间滤波器起选频作用，第二步发生干涉，起合成作用。光栅的空间滤波；经过滤波器的频谱与像的对应关

14、系。（1）空间滤波经过的衍射图像状况简要解说A所有像面上有清楚的竖直物体发出的所有光辉均到达像面，像面上成物条纹，条纹精密等距体清楚真实的像B0级像面上有模糊的正方依据频谱分析理论，谱面上的中心亮点是零级形的亮斑，平均背景衍射，是零频成分，在像面上为平均背景，有中有花斑花斑是因为扩束镜上不干净以致。C0，1级像面上出现模糊的竖依据频谱分析理论，1级衍射代表物面上仅直条纹次于0级的低频成分，反响物的粗轮廓D0，2级有较为清楚的竖直条依据频谱分析理论，2级衍射代表物面上空纹出现，且条纹间距间频率稍高于1级衍射的成分，它反响的物较窄的轮廓比1级衍射就要更加清楚、认真E除0级外有清楚的竖直条纹出依据频

15、谱分析理论，此时描述物的粗轮廓和细现，但条纹亮度较暗节部分的光辉所有经过，到达像面，所以成清晰的像，但0级反响在像面上是平均的亮背景，且0级衍射在所有衍射中光强度最大，故零级不经过时，像的亮度较暗（2）滤波器滤波现象解说高通滤波器细节、轮廓清楚，但图像亮度高频信息主要反响物的细节，高频成分较低经过后，物的细节及边沿清楚；而被滤去的低频信息强度较大，故图像亮度低。低通滤波器细节较粗糙，但图像亮度较高滤去低频成分后，图像的精巧结构消失，黑白交变处也变得模糊，但因为低频部分光强度大，故图像亮度高。3.5椭圆偏振法丈量薄膜厚度、折射率和金属复折射率认识椭圆偏振法丈量薄膜厚度折射率和金属复折射率的基本源

16、理及思路起偏器产生的线偏振光经取向必定的1/4波片后成为特别的椭圆偏振光，把它投射到待测样品表面时，只需起偏器取适合的透光方向，被待测样品表面反射出来的将是线偏振光。依据偏振光在反射前后的偏振状态变化（振幅、相位），即可确立样品表面的光学特征。起偏器、检偏器、1/4波片调理的原理和方法学会用椭圆偏振法仿真软件丈量样品的过程和数据办理掌握用HST-1型椭偏测厚仪丈量薄膜厚度、折射率和金属复折射率的过程椭偏法的偏差本源方向角偏差包含起偏器、检偏器和14波片方向角产生的偏差，产生偏差的主要原由是机械缺点光束偏离偏差是由光学元件端面不严格平行造成的，光从该元件透射出来时便会有角偏离，从而影响入射角的正

17、确丈量。色散偏差是光源发出来的光拥有必定带宽的准单色光，各光学元件和资料都对其有色散，从而影响椭偏角正确丈量。光源偏振元件消偏振的产生的偏差，光源的偏振状态会影响消光点的丈量。偏振分布不平均以致的极小值有一较宽的分布带来的偏差。当待测表面的实质性质和理想性质不同样时带来的模型偏差。样品丈量点的选择也会影响椭偏角的丈量。6.4霍尔效应半导体霍尔效应丈量能应用于判断和丈量半导体资料的什么性质？可以确立半导体的导电种类和载流子浓度。进一步丈量霍尔系数随温度的变化，还可以确立半导体的禁带宽度、杂质的电离能及迁徙率的温度特征。霍尔效应实验中的热磁副效应有几种？如何除掉其对丈量结果的影响？埃廷斯豪森效应，

18、里吉-勒迪克效应，能特斯效应，不等位电势差。可经过改变流过样品上的电流和磁场方向，使V0,VN,VRL,VT从结果中除掉。掌握半对数变温曲线中三个温区的判断和作用；掌握霍尔系数表达式、电导率表达式掌握依据lgR-1/T曲线计算禁带宽度的方法8.1微波的传输特征和基本丈量波导波长、驻波比、频率、功率丈量方法，基本看法。微波频率范围：300MHz-300GHz，波长范围：1mm-1m什么是波导波长？如何由波导波长求自由空间波长？如何丈量波导波长？答：微波在波导管中传输时的波长为波导波长。此中c=2a，称为波导截止波长，为自由空间波长。先将丈量线终端接短路片，挪动探针地点，两个相邻波节之间距离的2倍

19、即为波导波长。说明丈量频率的微波电路的构成，如何用汲取式直读频率计丈量微波频率？答：微波电路由等效电源、频率计、检波器和微安表构成。旋转频率计并观察微安表示数，当微安表示数忽然变小时，读出频率及此时的读数即可。功率的丈量反射极电压从零开始调，看功率计能否超量程，若超，调衰减器，从零开始调反射极电压。连接微波测试系统时，应注意哪些问题？注意连接的密切性,防范实验中微波泄漏,以致实验的正确性降落6.3用电容-电压法测半导体杂质浓度分布电容-电压法合用于什么半导体二极管，此中的电容指的是什么？答：单边突变pn结型半导体，电容指势垒电容。丈量杂质浓度分布一般是低混淆还是高混淆浓度的一侧？答：低混淆浓度

20、的一侧。反向电压VR与电容C、结宽L的关系答：，4.掌握杂质浓度ND（L）的表述公式以及对应的L如何计算答：掌握如何依据C-V曲线计算某一结宽处的杂质浓度答：依据公式可以求出曲线上某一结宽处的斜率，就可以求出来ND(L)。9.1核磁共振的稳态汲取氢核、氟核信号丈量方法，基本看法。什么叫核磁共振？答：自旋不为零的粒子，如电子和质子，拥有自旋磁矩。假如我们把这样的粒子放入稳恒的外磁场中，粒子的磁矩就会和外磁场互相作用使粒子的能级产生分裂，分裂若发生在原子核上则我们称为核磁共振。观察NMR汲取信号时要供给哪几种磁场？各起什么作用？各有什么要求？答：两种。第一种恒磁场B0使核自旋与之互相作用，核能级发

21、生塞曼分裂，分裂为两个能级；第二种垂直于B0的B1使原子核汲取能量从低能级跃迁到高能级发生核磁共振。共振条件NMR稳态汲取有哪两个物理过程？实验中如何才能防范饱和现象出现？答；需要稳态汲取和弛豫两个过程。如何利用核磁共振丈量回磁比和磁场强度？核磁共振条件是什么？如何调理才能出现较理想的核磁共振信号？答：核磁共振条件是：调理：加大调制场；调理边振调理使振荡器处于边沿振荡状态；经过扫场（或扫频）调出核磁共振信号；调理样品在磁场中的地点。核磁共振实验中使用的振荡器用什么特色？核磁共振法测磁场的原理和方法是什么？答：核磁共振实验中使用的振荡器处于边沿振荡状态。核磁共振法测磁场的原理和方法是：可采纳一个

22、已知旋磁比的样品，利用扫场或扫频，找出核磁共振信号，并且将信号调到等间距，此时满足核磁共振条件：。则可依据测出的共振频率和样品的旋磁比计算出磁场。实现核磁共振的两种方法是什么？说明调制磁场在核磁共振实验中的作用。答：实现核磁共振的两种方法是扫场和扫频调制线圈的作用，就是用来产生一个弱的低频交变磁场Bm迭加到稳恒磁场0上去，这样有益于B找寻和观察核磁共振汲取信号。其作用原理以下：从原理公式可以看出，每一个磁场值只好对应一个射频频率发生共振汲取。而要在十几兆赫的频率范围内找到这个频率是很困难的，为了便于观察共振汲取信号，平时在稳恒磁场方向上迭加上一个弱的低频交变磁场Bm，那么此时样品所在处的实质磁

23、场为Bm+B0，因为调制磁场的幅值不大，磁场的方向仍保持不变，不过磁场的幅值随调制磁场周期性地变化，核磁矩的拉莫尔旋进角频率0也相应地在必定范围内发生周期性的变化，这时只需将射频场的角频率调理到0的变化范围以内，同时调制场的峰峰值大于共振场范围，便能用示波器观察到共振汲取信号。因为只有与相应的共振汲取磁场范围B0被（Bm0+B）扫过的时期才能发生核磁共振，可观察到共振汲取信号，其余时刻不满足共振条件，没有共振汲取信号。磁场变化曲线在一周期内与B0在两处订交，所以在一周期内能观察到两个共振汲取信号。10.1计算机数值模拟数值模拟分哪几个步骤？答：1）建立物理模型；2）方程和初值、边值条件的失散化

24、；法；4）在计算机上实现数值求解；5）计算结果的诊断。3）选择适合的代数方程组求解方龙格-库塔积分方法的理解答：该方法主若是在已知方程导数和初值信息的基础长进行迭代，就可以计算出此后各个时间的x、y和z值。Xn,X(n+1),dt的意义分别是什么？答：Xn表示第n个迭代点，X(n+1)为第n+1个迭代点，dt为时间步长。在实验中如何提升速度和位移时间的分辨率？答：减小dt。画出程序流程10.5带电粒子数值模拟数值模拟方法的特色，它与理论研究、实验研究有什么关系？答：数值模拟方法是从基本的物理定律出发，用失散化变量描述物理系统的状态，而后利用计算机计算这些失散变量在基本物理定律的限制下的演变，从而表现物理