近代物理实验练习题参考答案

《近代物理实验》练习题参考答案 一、 填空 1.核物理实验探测的主要对象是核衰变时所辐射的射线、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.探测器的能量分辨率是指探测器对于能量很接近的辐射粒子加以区分的能力。用百分比 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示的能量分辨率定义为： 。能量分辨率值越小，分辨能力越强。 3.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。其中激发的方式有三种，它们是光电效应、康普顿效应和电子对效应。 4.对于不同的原子，原子核的质量  不同      而使得里德伯常量值发生变化。 5.汞的546.1nm谱线的塞曼分裂是  反 常塞曼效应。 6.由于氢与氘的  能级  有相同的规律性，故氢和氘的巴耳末公式的形式相同。 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  。 8.射线探测器主要分“径迹型”和“信号型”两大类。径迹型探测器能给出粒子运动的轨迹，如核乳胶、固体径迹探测器、威尔逊云室、气泡室、火花室等。这些探测器大多用于高能核物理实验。信号型探测器则当一个辐射粒子到达时给出一个信号。根据工作原理的不同又可以分成气体探测器、闪烁探测器和半导体探测器三种，这是我们在低能核物理实验中最常用的探测器。 9.测定氢、氘谱线波长时，是把氢、氘光谱与铁光谱拍摄到同一光谱底片上， 利用 线性插值  法来进行测量。 10.在强磁场中，光谱的分裂是由于 能级  的分裂引起的。 11.原子光谱是 线状  光谱。 12.原子的不同能级的总角动量量子数J不同，分裂的子能级的 数量  也不同。 13.盖革－弥勒计数管按其所充猝灭气体的性质，可以分为 有机管和 卤素管两大类。坪特性是评价盖革－弥勒计数管的重要特性指标。包括起始电压、坪长、坪斜等。一只好的计数管，其坪长不能过短，对于 有机管，其坪长不能低于150伏，对于 卤素管，其坪长不能低于50伏。坪斜应在 0.1----0.01%每伏___以下。计数管工作时工作点应选在坪区的 左1/3-1/2__处。 14.由于光栅摄谱仪的色散接近线性，所以可以使用  线性插值法  测量光谱线波长。 15.必须把 光源  放在足够强磁场中，才能产生塞曼分裂。 二、简答题 1.如何区分盖革－弥勒计数管的正负极？ 答：盖革－弥勒计数管的结构通常有两个电极，其中和外部阴极筒相连的电极是阴极（负极），和中间阳极丝相连的是阳极（正极）。 2、 在单道闪烁谱仪实验中，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0－10V。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。 3、氢原子光谱含有几个独立的光谱线系，它们的名称是什么？其中哪个线系位于可见区？ 答：氢原子光谱含有5个独立的光谱线系，它们分别是：赖曼系、巴尔末系、帕邢系、布拉开系、普丰特系。其中，巴尔末系位于可见光区。 4、何为真空系统？ 答：真空系统是由真空获得设备（真空泵）、真空测量设备（真空计）、被抽容器和真空管道及真空法门等组成。真空系统的简单与复杂，是根据需要 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的。    5、在测量未知源射线的能量时为什么要对谱仪进行刻度？如何刻度？ 答：用谱仪测量未知源射线的能量属于相对测量方法。 根据谱仪测量原理可知，谱仪测量的实际上是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射线损失的能量，在一定能量范围内，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，需对谱仪进行能量刻度。 刻度方法是首先利用一组已知能量的放射源，在相同的放大条件下，测出它们的射线在谱中相应的光电峰位置，然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、解释什么是同位素效应？ 答：同一元素的不同同位素由于原子核质量不同而使它们的光谱随着原子核质量的增大向波数增大的方向出现一个位移，这种现象称为同位素效应。 7、什么是放射性计数的统计性？ 答：由于放射性衰变存在统计涨落，当我们做重复的放射性测量时，即使保持完全相同的实验条件，每次测量的结果也不会相同，而是围绕其平均值m上下涨落，有时甚至有很大的差别，这种线性称之为放射性计数的统计性。 8、发生塞曼分裂时，谱线跃迁时M的选择定则是什么？ 答：选择定则是： =M2-M1=0， 1（当 =0时 =0的跃迁是禁戒的）。 9、单道闪烁谱仪主要由哪几部分组成？射线图谱测的是什么粒子的能量？ 答：单道闪烁谱仪的组成如下图所示： 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组成。 根据单道闪烁谱仪的探测原理，谱仪测量得到的图谱实际上是射线与NaI晶体相互作用产生的次级电子能量的分布谱。因而其实质测量的是次级电子的能量。 核磁共振实验中使用的振荡器有什么特点？核磁共振法测磁场的原理和方法是什么？ 10、如何判定 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 具两个内表面是严格平行？ 答：当用单色光照明标准具时，从它的透射方向可以观察到一组同心干涉圆环，如果让观察的眼睛上下左右移动，而看到的花纹大小不随眼睛的移动而变化，说明标准具两个内表面是严格平行的。 11、G-M实验中，如果要求测量过程中的测量精度小于1％，如何确定测量所需要的时间？ 答：如果测量要求测量精度小于1％，则根据 可知， N应该大于等于10000，此时可以先选择一个测量时间，比如10秒，测量一个数据，计算出单位时间的计数，然后用10000除以得到的计数率，即可以得到测量所需的时间。 12、什么是塞曼效应？ 答：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。 13、核磁共振条件是什么？如何调节才能出现较理想的核磁共振信号？ 答：核磁共振条件是： 。 调节：1、加大调制场。2、调节边振调节使振荡器处于边缘振荡状态。3、通过扫场（或扫频）调出核磁共振信号。4、调节样品在磁场中的位置。 14、微波在波导管中传输时有哪几种工作状态？其反射系数和驻波比分别为多少？ 答：核磁共振条件是： 。 调节：1、加大调制场。2、调节边振调节使振荡器处于边缘振荡状态。3、通过扫场（或扫频）调出核磁共振信号。4、调节样品在磁场中的位置。 15、如何鉴别塞曼效应实验中的圆偏振光的左旋和右旋？ 答：让入射光先依次通过F-P标准具、四分之一波片、偏振片，然后转动偏振片的透振方向，如果在Ⅰ-Ⅲ象限发现有消光现象，说明入射光是左旋圆偏振光，如果发现在Ⅱ-Ⅳ有消光现象，说明入射光是右旋圆偏振光。 16、真空蒸发镀膜的质量与哪些因素有关？ 答：真空蒸发镀膜的质量与系统中真空度、被镀物的清洁程度、蒸发物的纯度、蒸发器的纯度、蒸发速度有关。 17、塞曼效应的偏振定则是什么？ 答：偏振定则 观察方向 垂直于磁场方向 平行于磁场方向 =0 线偏振、π线 无光 =+1 线偏振、σ线 右旋圆偏振、σ线 =-1 线偏振、σ线 左旋圆偏振、σ线       18、真空镀膜实验中如何提高薄膜质量？ 答：实验中要保证真空度10－2帕以上，被镀物清洗干净，蒸发物清洗干净、选择纯度高的蒸发物蒸发器，镀膜时速度越快越好。 19、核磁共振实验中使用的振荡器用什么特点？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缘振荡状态。 核磁共振法测磁场的原理和方法是：可选用一个已知旋磁比的样品，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： 。则可根据测出的共振频率和样品的旋磁比计算出磁场。 20、真空蒸发镀膜的质量与哪些因素有关？ 答：与系统中真空度、被镀物的清洁程度、蒸发物的纯度、蒸发器的纯度、蒸发速度有关。 21、什么是波导波长？如何由波导波长求自由空间波长？如何测量波导波长？ 答：微波在波导管中传输时的波长为波导波长。 ，其中 ,称为波导截止波长， 为自由空间波长。 先将测量线终端接短路片，移动探针位置，两个相邻波节之间的距离即为波导波长。 22、简述光栅摄谱仪的工作原理。 答：光栅摄谱仪主要由三透镜照明系统、入射狭缝、平面反射镜、凹面反射镜、衍射光栅等组成。三透镜照明系统的作用是使入射狭缝得到均匀照明，并消除彗差及渐晕现象；通过入射狭缝的光由反射镜反射到处于摄谱仪端面的凹面反射镜上，经该反射镜准直变为平行光，并反射到衍射光栅上，经光栅衍射得到入射光的光谱，该光谱经凹面反射镜成像在照像底片上。 23、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1×10－1帕时才能使用，低于1×10－1帕，由于气体分子多，会使电离真空计阴极氧化或烧断。 24、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 迭加到稳恒磁场 上去，这样有利于寻找和观察核磁共振吸收信号。其作用原理如下： 从原理公式 可以看出，每一个磁场值只能对应一个射频频率发生共振吸收。而要在十几兆赫的频率范围内找到这个频率是很困难的，为了便于观察共振吸收信号，通常在稳恒磁场方向上迭加上一个弱的低频交变磁场 ，那么此时样品所在处的实际磁场为 ，由于调制磁场的幅值不大，磁场的方向仍保持不变，只是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 也相应地在一定范围内发生周期性的变化，这时只要将射频场的角频率 调节到 的变化范围之内，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吸收信号。因为只有与 相应的共振吸收磁场范围 被（ ）扫过的期间才能发生核磁共振，可观察到共振吸收信号，其他时刻不满足共振条件，没有共振吸收信号。磁场变化曲线在一周期内与 在两处相交，所以在一周期内能观察到两个共振吸收信号。 25、说明测量频率的微波电路的组成，如何用吸收式直读频率计测量微波频率？ 答：微波电路由等效电源、频率计、检波器和微安表组成。 旋转频率计并观察微安表示数，当微安表示数突然变小时，读出频率及此时的读数即可。 26、光谱从外部特征上有几种分类？ 答：可分为：线状光谱、带状光谱、连续光谱。 27、真空蒸发度膜为什么需要10－2帕以上真空度？ 答：真空度在10－2帕以上时，真空中气体分子平均自由程大于50cm，大于蒸发物和被镀物之间距离的2－3倍，蒸发出的分子和原子，才能无阻挡地镀在被镀物上。 G-M 1.计数管在什么情况下出现连续放电？ 出现连续放电时怎徉处理？ 如何延长计数管的使用寿命？ 当电场强度大到一定程度时，由于放大后的次级离子数足够多，电离电荷所产生的电场抵消一部分外加电场，即所谓空间电荷效应，这时气体放大系数不是恒定的，而与原电离有关。区域Ⅴ为G-M区，进入该区后，离子倍增更加猛烈，空间电荷效应越来越强，此时电离电流强度不再与原电离有关，反映在曲线上是α和β两根曲线重合，并且随电压的变化较小。工作在该区的气体探测器是G-M计数管。当工作电压超过 继续升高时，计数率将急剧上升，这时计数管已进入“连续放电区”。 计数管经过一次连续放电，就会使猝熄气体大量分解。使用时，要小心避免发生连续放电。升高电压时，应该特别注意其计数情况，如发现计数率剧增，要立刻降低电压！ 计数管每计数一次，就有部分猝熄气体分子被分解(每次约1010个)，从而失去猝熄作用，所以G-M计数管有一定的寿命。在正常条件下，有机管约为 次计数。卤素气体分解后有可能重新复合，因此尽管含量少，但计数寿命可达 次计数。G-M计数管必须在一定温度范围内才能正常工作。温度太低时，部分猝熄气体会凝聚，使猝熄作用减弱，坪长缩短直至完全丧失猝熄能力而连续放电。一般有机管的工作温度约为0～40℃，卤素管约为-10～50℃。 2.G-M计数管的计数与哪些因素有关？ 能否用它来测量能量和区分射线种类？ 与坪曲线、分辨时间、探测效率和寿命等因素有关。 在一定的外加电压下，不论射线在计数管内打出多少正负离子对，最后形成的正离子鞘总是一样的。因此，G-M计数管不能区分不同种类，不同能量的粒子，只要射入的粒子引起电离，就可以被记录。 3.分辨时间的存在对计数有什么影响？ 能否克服？ 如何用示波器来测量分辨时间？ 一般情况下，G-M计数管的分辨时间在100μs～400μs之间。由于分辨时间较长，故G-M计数管不能进行快速计数。由于存在分辨时间τ，每次计数后的τ时间内进入计数管的射线粒子就会被漏计，从而影响测量的准确性，对此可进行如下修正。若单位时间内共计数n次，每次计数后有τ时间漏计，则单位时间内有nτ时间漏计。设没有漏计情况下单位时间内的计数应为n0，则nτ时间内应有计数n0nτ，也就是说单位时间内漏计数n0-n＝n0nτ，于是得到计数率修正公式 4.放射性测量中的统计误差由什么决定？ 有哪些途径可以减小统计误差？ 放射性测量中统计误差决定于测量的总计数N的大小，计数N越大，测量的绝对误差越大而相对误差却越小，测量的精确度就越高。 在单次测量中延长测量时间和在多次测量中增加测量次数，都可以提高测量精确度，当总计数相等时，其效果一样。一般在核幅射测量中，根据误差的要求，来确定一次测量所需用的时间或总计数。 5.测量 射线的吸收系数时，为什么选用钟罩形G-M计数管？ β射线的穿透能力比较小，因此选用端窗式钟罩形有机G-M计数管合适，其窗材料为聚酯薄膜，对射线吸收很少。 r闪烁能谱 1、用闪烁 能谱仪测量单能7射线的能谱，为什么呈连续的分布？ 由于单能γ射线所产生的这三种次级电子能量各不相同，甚至对康普顿效应是连续的，因此相应一种单能γ射线，闪烁探头输出的脉冲幅度谱也是连续的。 2、反散射峰是怎样形成的？ 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周围物质上后反散射回到晶体中的 射线产生。 射线在源衬底材料上的反散射也会对反散射峰有贡献。 放射源辐射C射线的方向具有一定的随机性, 它在源衬底材料上的反散射我们无法加以控制。对于射向光电倍增管的射线我们也不能加以限制, 因为最终对能谱的测量和观察全靠光电倍增管将晶体中产生的光脉冲转换成电脉冲。因此我们只能限制射向晶体周围物质的射线，这有以下两种方式： （1）通过加大探头和放射源之间的距离以加大射线对晶体周围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效果。 （2）在放射源和探头之间加一个准直装置。 3、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好坏？ 谱仪的工作条件（放大倍数、高压等）对能量分辨率有何影响？ 因为输出幅度可以变换为射线的能量，如果线性良好，可以直接变为 W表示出谱仪能够区分能量很靠近的两条谱线的本领，或者说它代表了谱仪能够分辨开（两种能量很相近）的能量差的相对值的极限。显然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。 谱仪的稳定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定性有关。因此在测量过程中，要求谱仪始终能正常的工作，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。如果谱仪不稳定则会使光电峰的位置变化或峰形畸变。在测量过程中经常要对137Cs的峰位，以验证测量数据的可靠性。为避免电子仪器随温度变化的影响，在测量前仪器必须预热半小时。 4、测量能谱时，单道分析器上选“微分”档。若选“积分”档，将会测出怎样的谱线？ 在作微分测量时，当幅度为V的脉冲通过脉冲分析器，反符合电路的输出有三种情况：①VV2时，也无输出；③V1 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ？ 突然停电时，要立即打开K2使机械泵的内部与外界大气相通并断开各个电源开关 5．为何机械泵和扩散泵用油（特别是扩散泵）的饱和蒸汽压要小？ 机械泵的极限真空达到 数量级，而扩散泵的真空度可以达到 ，但我们最终的数据与理论数据存在一定的差距，都偏大，原因在于真空泵在长时间不使用的状态下，装置内部吸附了大量的气体分子，使得抽气结果不能达到较为理想的值，与此同时，装置的密封性不能百分之百的不漏气，所以由此两个原因，实验所测定的真空极限值都高于理论值。 在这里直到复合计的示数为Pa数量级的时候才进行下面的步骤，原因在于下面需要运用扩散泵进行进一步的抽气，而扩散泵的启动最低压强为小于1Pa，因为在这样一个压强下，可以保证绝大部分的气体分子以定向扩散的形式进入高速蒸汽流；除此之外，如果扩散泵在较高的空气压强下加热，会导致具有大分子结构的扩散泵油分子的氧化或裂解。所以，要求压强低于1Pa的时候才能用扩散泵进行抽气。