近代物理实验复习.docx

代物理1.1弗兰克-赫兹实验1. 手动模式和自动模式测量F-H曲线的方法2. 计算氩原子第一激发电位的方法3. 能否用氢气代替氩气做弗兰克赫兹实验,为什么?不能.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,容易发生爆炸,而且氢气的密度比较小.4. 为什么I-U曲线不是从原点开始?电子由热阴极发出,刚开始加速电压主要用于消除阴极电子的散射的影响,后来电子加速,使其具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.5. 为什么I不会降到零?随着第二栅极电压的不断增加,电子的能量也随之增加,在与氩原子相碰撞后还留下足够的能量,可以克服反向拒斥电场到达板极,这时电流又开始上升,不致下降到零.6. 为什么I的下降不是陡然的?因为K极发出的热电子能量是服从麦克斯韦统计分布规律,因此极电流下降不是陡然的.7. 在F-H实验中,得到的I-U曲线为什么呈周期性变化?当G2k间的电压达到僦原子的第一激发电位U0时电子在第二栅极附近与僦原子相碰撞，将自己从加速电场中获得的全部能量给了氩原子,即使穿过了第二栅极也不能克服反向拒斥电场而被驳回第二栅极,所以,板极电流将显著减小.随着第二栅极电压的不断增加,电子的能量也随之增加，在与僦原子碰撞后还留下足够的能量，可以克服反向拒斥电场而达到板极A,这时电流又开始上升，直到G2K间的电压是二倍的第一激发电位时，电子在UG2k间又会因第二次碰撞而失去能量,因而又会造成第二次板极电流的下降,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管内为什么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克服这个电场到达阳极。

如果没有这个排斥电压,一个电子只要稍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曲线上第一个峰的位置是否对应于氩原子的第一激发电位?不是,实际的F-H管的阴极和栅极往往是不同的金属材料制成的，因此会产生接触电位差.而进入加速区的电子已经具有一定的能量，使真正加到电子上的加速电压不等于UG2k.这将影响到F-H实验曲线第一个峰的位置,是它左移或右移10. 实验中，取不同的减速电压Vp时，曲线Ip—VG2应有何变化？为什么？答；减速电压增大时，在相同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升高后就不能到达极板了总的来说到达极板的电子数减小，因此极板电流减小11. 实验中，取不同的灯丝电压Vf时，曲线Ip—VG2应有何变化？为什么？答；灯丝电压变大导致灯丝实际功率变大，灯丝的温度升高，从而在其他参数不变得情况下，单位时间到达极板的电子数增加，从而极板电流增大灯丝电压不能过高或过低因为灯丝电压的高低，确定了阴极的工作温度，按照热电子发射的规律，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，从而致使曲线Ip—VG2曲线的分辨率下降；灯丝电压高，按照上面的分析，灯丝电压的提高能提高电流的分辨率。

但灯丝电压高，致使阴极的热电子发射能力增加，同时电子的初速增大，引起逃逸电子增多，相邻峰、谷值的差值却减小了2.2?能谱的测量1 .?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射线能量在30MeV以下时）2 .?射线与物质有哪些相互作用？在能谱中如何体现？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……）3 .137cs（Er=0.662MeV）j?射线与物质的相互作用有哪几种形式？为什么？答：光电效应、康普顿散射，因为Er=0.662MeVv1.02MeV,不会发生电子对效应4 .什么是全能峰（光电峰）？它有什么特点？在能谱中怎样寻找？答：入射射线的能量全部损失在探测器灵敏体积内时，探测器输出脉冲形成的谱峰；特点是其峰位的能量对应于丫射线的能量；在能谱中最高的尖峰即为全能峰5 .什么是能量分辨率？有什么作用？如何测量？竹AERVHM1|=-=答：ECHA（其中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）；检验与比较丫谱仪性能的优劣；观察137cs谱形，调节高压和线性放大器的放大倍数，使137cs谱形中四个峰的位置分布合适，当计数达到要求，寻找全能峰，即可求出。

6 .如何测未知源的？能量？答：在实验中用系列丫标准源，在相同的条件下测量它们的能谱，用其全能峰峰位横坐标与其对应的已知的丫粒子能量作图，即可求出能量刻度曲线E产G-x+日，利用这条能量刻度曲线就可以求出未知源的丫能量7 .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？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8 .用闪烁？能谱仪测量单能？射线的能谱，为什么呈连续的分布？由于单能丫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，因此相应一种单能丫射线，闪烁探头输出的脉冲幅度谱也是连续的9 .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？也E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wa^.,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。

11.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(1.17MeV,1.33MeV)来进行刻度3.4 光学信息处理1 .了解空间频率、空间频谱和空间滤波器的基本概念答：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，其量纲为匚1；空间频谱是用空间频率仅做横坐标，空间周期函数g(x)(空间频率为fx=1/xo,3/xo,5/xo,……的函数集来描述的)的各项正弦项系数S(n)为纵坐标得到的；空间滤波器是能够改变光信息的空间频谱的器件。

2 .掌握激光光束的准直和平行光的检验准直：使光通过准直镜，射于白屏上，移动白屏，使光斑中心位置不随之改变平行：在准直镜后面放平面平行平晶，移准直镜使白屏上出现干涉条纹，且条纹间距最大3 .掌握二维正交光栅空间滤波(低通、高通、方向)的实现4 .学会阿贝成像原理关系式验证答：阿贝成像原理认为，透镜的成像过程可以分成两步：第一步是通过物的衍射光在透镜后焦面(即频谱面)上形成空间频谱，这是衍射所引起的“分频”作用；第二步是代表不同空间“合成”作用关系频率的各光束在像平面上相干叠加而形成物体的像，这是干涉所引起的5 .理解空间滤波器的意义波前变换：物通过透镜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6 .光栅的空间滤波；通过滤波器的频谱与像的对应关系1)空间滤波通过的衍射图像情况简要解释A全部像面上有清晰的竖直条纹，条纹细密等距物体发出的所有光线均到达像面，像面上成物体清晰真实的像B0级像面上有模糊的正方形的亮斑，均匀背景中后花斑根据频谱分析理论，谱面上的中心亮点是零级衍射，是零频成分，在像面上为均匀背景，有花斑是因为扩束镜上不干净导致。

C0,±1级像面上出现模糊的竖直条纹根据频谱分析理论，土1级衍射代表物面上仅次于0级的低频成分，反映物的粗轮廓D0,±2^有较为清晰的竖直条纹出现，且条纹间距较窄根据频谱分析理论，土2级衍射代表物面上空间频率稍局寸士1级衍射的成分，它反映的物的轮廓比土1级衍射就要更加清晰、细致E除0级外有清晰的竖直条纹出现，但条纹亮度较暗根据频谱分析理论，此时描述物的粗轮廓和细节部分的光线全部通过，到达像面，所以成清晰的像，但0级反映在像面上是均匀的亮背景，且0级衍射在所有衍射中光强度最大，故零级不通过时，像的凫度较暗(2)滤波器滤波现象解释高通滤波器细节、轮廓清晰，但图像亮度较低高频信息主要反应物的细节，高频成分通过后，物的细节及边缘清晰；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，图像的精细结构消失，黑白交变处也变得模糊，但由于低频部分光强度大，故图像亮度高3.5 椭圆偏振法测量薄膜厚度、折射率和金属复折射率1 .了解椭圆偏振法测量薄膜厚度折射率和金属复折射率的基本原理及思路起偏器产生的线偏振光经取向一定的1/4波片后成为特殊的椭圆偏振光，把它投射到待测样品表面时，只要起偏器取适当的透光方向，被待。