1 近 代 物 理 习 题 课
Ⅰ 教学基本要求
狭义相对论力学基础
1.了解爱因斯坦狭义相对论的两个基本假设。
2.了解洛伦兹坐标变换。了解狭义相对论中同时性的相对性以及长度收缩和时间膨胀概念。了解牛顿力学中的时空观和狭义相对论中的时空观以及二者的差异。
3.理解狭义相对论中质量和速度的关系、质量和能量的关系。
量子物理基础
1.理解氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论。
2.理解光电效应和康普顿效应的实验规律以及爱因斯坦的光子理论对这两个效应的解释，理解光的波粒二象性。
3.了解德布罗意的物质波假设及其正确性的实验证实。了解实物粒子的波粒二象性。
4.理解描述物质波动性的物理量（波长、频率）和粒子性的物理量（动量、能量）间的关系。
5.了解波函数及其统计解释。了解一维坐标动量不确定关系。 了解一维定态薛定谔方程。
6.了解如何用驻波观点说明能量量子化。了解角动量量子化及空间量子化。了解施特恩·格拉赫实验及微观粒子的自旋。
7.了解描述原子中电子运动状态的四个量子数。了解泡利不相容原理和原子的电子壳层结构。
Ⅱ 内容提要
一、狭义相对论
1. 基本原理
(1)爱因斯坦相对性原理; (2)光速不变原理.
2.洛伦兹坐标变换式
???
????='='='='2222
211/c v -vx/c -t t z z y y /c v -vt
-x x ???????'+'='='='+'=2222211/c v -/c x v t t z z y /c v -t v x x 3. 时空观
(1).同时的相对性?t=()2221/c v -/c x v t '?+'?
(2). 长度收缩 l=220
1/c v -l (3). 时间延缓 ?t=2201Δ/c v -t 4. 相对论力学
(1).相对论质量
2201/c v -m m = (2).相对论动量 2201/c v -m m v
v p == (3).质能关系式
①静能 E 0=m 0c 2
②运动的能量 E=mc 2=222
01/c v -c m ③动能 E k =E －E 0=22201/c v -c m －m 0c 2
④ E k =?mc 2 ?E =?mc 2
(4). 动量能量关系式E 2=E 02+p 2c 2 .
二.光的粒子性
1.普朗克黑体辐射公式
(1).普朗克的量子假设(略)
(2).普朗克黑体辐射公式
M ν(T )d ν=()1
e d 223-kT h c h νννπ M λ(T )d λ =()1
e d 252-λλλπkT c h hc
2 (3)斯特藩－玻耳兹曼定律 M (T )=σT 4
(4)维恩位移定律 λm T = b
2. 光子 能量ε=h ν 动量p=h/λ
3.光电效应
(1)爱因斯坦方程 h ν=mv 2/2+A
(2)红限频率 ν0=A /h
(3)遏止电势差 U c =( h ν-A )/e
4.康普顿效应 ?λ=()[]()sin 220θc m h
三、量子物理
1.氢原子的玻尔理论
(1)三条假设
①定态假设,
②量子化条件 L=n?=nh /(2π)
③频率条件 h ν=E i -E f
(2)氢原子中电子轨道半径 r n =n 2r 1
(玻尔半径r 1为电子第一轨道半径n=1)
(3)氢原子能级公式 E n =E 1/n 2
氢原子的基态能量( n=1) E 1=－13.6eV
(3)能级跃迁时辐射光子的频率和波长公式
ν=Rc (1/n f 2-1/n i 2) 1/λ= R (1/n f 2-1/n i 2)
2.德布罗意波 能量E=h ν 动量p=h/λ
德布罗意波长 λ=h/p=h/ (mv )
3.不确定关系 ?x ?p x ≥h ?y ?p y ≥h
?z ?p z ≥h ?E ?t ≥h
4.量子力学简介
(1) 波函数
自由粒子的波函数 ()()px -Et h t x Ψ
πψ2i -0e ,= 找到粒子的概率密度为?ψ?2=ψψ*；
波函数必须是单值、有界、连续并满足归一化条件:
?∞∞-=1d 2
V Ψ (2) 薛定谔方程
①一维含时薛定谔方程 t Ψh U Ψx
Ψm h ??=+??-ππ2i 82222
②一维定态薛定谔方程 ()()()08d d 2222=+x ψU -E h
m x x ψπ ③三维定态薛定谔方程
()08222
=+?ΨU -E h m Ψπ (3)对应原理：新理论的极限与旧理论一致.
(4)原子状态的四个量子数：
①主量子数n 决定量子化的能量 E n =E 1/n 2
②角量子数l=0,1,2,…,(n -1). 决定量子化的角动量 L=()π
21h l l + ③磁量子数m l =0,±1, ±2,…,±l.决定角动量量子化的空间取向 L z =m l h /(2π)
④自旋磁量子数m s =±1/2说明自旋角动量在特定方向只能取两个值 S z = m s h /(2π)
(5)多电子原子中电子的壳层分布
①泡利不相容原理；
量子数为n 时,电子的量子态数(或第n 壳层最
多能容纳的电子数)为
z n =
()∑==+1022122-n l n l
②能量最小原理
近 代 物 理 习 题
一、选择题
1. 如图3.1所示,一维势阱中的粒子可以有若干能态,如果势阱的宽度L 缓慢地减小，则
(A) 每个能级的能量减小. (B) 能级数增加.
(C) 每个能级的能量保持不变. (D) 相邻能级间的能量差增加.
2. 根据量子力学原理，氢原子中电子绕核运动动量矩的最小值为 (A) 2?. (B) ?. (C) ? /2. (D) 0.
3. 按氢原子理论，当大量氢原子处于n =4的激发态时，原子跃迁将发出：
(A) 三种波长的光. (B) 四种波长的光. (C) 五种波长的光. (D) 六种波长的光.
4. 设某微观粒子运动时的能量是静止能量得k 倍,则其运动速度的大小为
(A) c /(k -1). (B) c 21k -/k . (C) c 12-k /k . (D) c ()2+k k /(k+1).
5. 把表面洁净的紫铜块、黑铁块和白铝块放入同一恒温炉膛中加热达到热平衡. 炉中这三块金属对某红光的单色辐出度(单色发射本领)和单色吸收比(单色吸收率)之比依次用M 1/a 1、M 2/a 2和 M 3/a 3表示,则有
(A) M 1/a 1>M 2/a 2>M 3/a 3. (B) M 1/a 1=M 2/a 2=M 3/a 3. (C) M 3/a 3>M 2/a 2>M 1/a 1.(D) M 2/a 2>M 1/a 1>M 3/a 3.
二、填空题
1. 氢原子基态的电离能是 eV . 电离能为0.544eV 的激发态氢原子，其电子处在n = 的轨道上运动.
2. 分别以频率ν1、ν2的单色光照射某一光电管,若ν1>ν2(ν1、ν2均大于红限频率ν0),则当两种频率的入射光的光强相同时,所产生的光电子的最大初动能E 1 E 2(填<、=、>),为阻止光电子到达阳极,所加的遏止电压|U a 1| |U a 1|(填<、=、>),所产生的饱和光电流I S 1 I S 2(填<、=、>).
3. 夜间地面降温主要是由于地面的热辐射.如果晴天夜里地面的温度为27℃,按黑体辐射计算,1m 2地面散失热量的速率为 .
三、计算题
1. 氢原子光谱的巴耳末线系中，有一光谱线的波长为λ = 434nm ，试求：
(1) 与这一谱线相应的光子能量为多少电子伏特.
(2) 该谱线是氢原子由能级E n 跃迁到能级E k 产生的，n 和k 各为多少.
(3) 最高能级为E 5的大量氢原子，最多可以发射几个线系，共几条谱线(不必计算波长值). 请在氢原子能级图中表示出来，并说明波长最短的是哪条谱线.
2. 铀核的线度为7.2×10-15m .试用不确定关系估算核中α粒子(m α=6.7×10-27kg)的动量值和动能值.
图3.1
解答
一、选择题 D D D C B
二、填空题
1 13.6eV , 5.
2 >, >, <.
3. 459W/s
三、计算题
1. (1)ε =h ν=hc/λ=
2.86eV
(2) 巴耳末系k =2,
(3) 可发射四个线系, 共10条谱线;波长最短的谱线是从n =5的能态跃迁到n =1的能态而发射的光譜线
2 ?p ?x ≧?/2 ?p ≧?/(2?x )
取 p ≈?p ≧?/(2?x )=7.3?10-21kgm/s
E k = p 2/(2m )≈[?/(2?x )]2/(2m )
=?2/[8 m (?x )2]=2.5?104eV
E n =E 1/n 2=E 2+ε =-0.54eV
E 2=E 1/22=-13.6/4=-3.4eV
n =(E 1/E n )1/2=5
n =1 n =5 n =4 n =3 n =2
作业习题 第一部分：力学部分 1、长度、密度测量 ⑴使用游标时，怎样识别它的精度？ ⑵如何从卡尺和螺旋测微计上读出被测的毫米整数和小数？ ⑶用静力秤衡法测固体密度，在秤浸入液体中的固体质量时，能否让固体接触烧杯 壁和底部，为什么？ ⑷如要测定一块任意形状的固体的密度，试选择一种实验方法，写出测量的步骤。 2 、三线悬盘测刚体转动惯量 ⑴为什么实验时必须要求两盘水平，三根悬线长度相等？ ⑵如何启动三线摆才能防止晃动？ ⑶为什么三线摆的扭转角不能过大？ ⑷仪器常数m0、m1、m2应选用什么仪器测量？a和b分别表示什么距离？为什么 周期T要通过测量50周的时间50T计算得到，直接测量行吗？为什么？ 3、碰撞和动量守恒 ⑴分析实验过程中的守恒原理，动量和能量是否遵守同一守恒定律、你能给出什么 结论？ ⑵比较以下实验结果： 把光电门放在远离及靠近碰撞位置； 碰撞速度大和小； 正碰与斜碰 导轨中气压大与小。 4 、拉伸法测杨氏模量 ⑴仪器调节的步骤很重要，为在望远镜中找到直尺的象，事先应作好哪些准备，试 说明操作程序。 ⑵如果在调节光杠杆和镜尺组时，竖尺有5度的倾斜，其它都按要求调节。问对结 果有无影响？影响多大？如果竖尺调好为竖直而小镜有5度的倾斜，对结果有无影响？ ⑶本实验中各个长度量用不同的仪器（螺旋测微计、钢卷尺等）来测量是怎样考虑
的，为什么？ ⑷利用光杠杆把测微小长度△L变成测D等量，光杠杆放大率为2D／l，根据此式 能否以增加D减少1来提高放大率？这样做有无好处？有无限度？应怎样考虑这个问题？ ⑸加砝码后立即读数和过一会读数，读数值有无区别，从而判断弹性滞后对测量有无 影响。由此可得出什么结论？ 5、焦利氏秤测液体的表面张力系数 ⑴焦利氏秤的弹簧为什么要做成锥形？ ⑵实验中应注意哪些方面因素才能减小误差？ 6 、落球法测液体的粘滞系数 ⑴本实验中可能引起误差的因素有哪些？ ⑵本实验所采用的测液体粘滞系数的方法是否对一切液体都适用？ ⑶什么是雷诺系数？说明其物理意义，结合以上实验，分析其影响。 第二部分：电学部分 7、万用表及电路 ⑴为什么不宜用欧姆计测量表头的内阻？ ⑵万用表使用完毕后，为什么不能让功能旋钮停在欧姆挡？ ⑶选择两个电位器，组成一个可以进行粗调和细调的分压电路（画出电路图，标明 电位器的阻值）。 8 、电流计的研究 ⑴灵敏电流计之所以有较高的灵敏度是由于结构上做了哪些改进？ 9、单臂电桥测电阻 （1）电桥采用什么方法测电阻？ （2）单臂电桥适合测多大的电阻？能读几位有效数字？ 10、双臂电桥测低电阻 ⑴如果将标准电阻和待测铜棒的电压接头与电流接头互相颠倒，等效电路是怎样的 这样做好不好？ （2）双臂电桥是怎样消除导线电阻及接触电阻的影响的？
思考题 （程守诛 江之永 《普通物理学》） 1两个相同的物体A 和B,具有相同的温度，如A 物体周围的温度低于A ，而B 物休周围的温度高于B.试问:A 和B 两物体在温度相同的那一瞬间．单位时间内辐射的能量是否相等？单位时间内吸收的能量是否相等？ 2绝对黑体和平常所说的黑色物体有何区别？绝对黑体在任何温度下，是否都是 黑色的？在同温度下，绝对黑体和一般黑色物休的辐出度是否一样？ 3你能否估计人体热辐射的各种波长中，哪个波长的单色辐出度最大？ 4有两个同样的物体，一个是黑色的，一个是白色的且温度相同．把它们放在高温的环境中，哪一个物体温度升高较快？如果把它们放在低温环境中．哪一个物体温度降得较快？ 5 若一物体的温度（绝对温度数值）增加一倍．它的总辐射能增加到多少倍？ 6在光电效应的实验中，如果：(1)入射光强度增加1倍；(2)入射光频率增加1倍，按光子理论，这两种情况的结果有何不同？； 7已知一些材料的逸出功如下：钽4.12eV ,钨4.50eV ,铝 4.20eV ,钡2. 50eV ，锂2. 30eV .试问：如果制造在可见光下工作的光电管，应取哪种材料？ 8在彩色电视研制过程中．曾面临一个技术问题：用于红色部分的摄像管的设计技术要比绿、蓝部分困难，你能说明其原因吗？· 9光子在哪些方面与其他粒子（譬如电子）相似？在哪些方面不同？ 10用频率为v 1的单色光照射某光电管阴极时，测得饱和电流为I 1，用频率为v 2的单色光以与v1的单色光相等强度照射时，测得饱和电流为I2,:若I2>I1,v 1和v 2的关系如何？ 11用频率为v1的单色光照射某光电管阴极时，测得光电子的最大动能为E K1 ；用频率为v 2的单色光照射时，测得光电子的最大动能为E k2 ,若E k1 >E k2，v 1和v 2哪一个大？ 12用可见光能否观察到康普顿散射现象？ 13光电效应和康普倾效应都包含有电子与光子的相互作用，这两过程有什么不同？ 14在康普顿效应中，什么条件下才可以把散射物质中的电子近似看成静止的自由电子？ 15在康普顿效应中，反冲电子获得的能量总是小于入射光子的能量 这是否意味着入射光的光子分成两部分，其中的一部分被电子吸收．这与光子的粒子性是否矛盾？ 16 (1) 氢原子光谱中．同一谱系的各相邻谱线的间隔是否相等？(2) 试根据氢原子的能级公式说明当量子数n 增大时能级的变化情况以及能级间的间距变化情况． 17了由氢原子理论可知．当氢原子处于 n=4的激发态时，可发射几种波长的光？ 18如图所示．被激发的氢原子跃迁到低能级时，可发射波长为λ1、 λ2、 λ3的辐射．问三个波长之间的关系如何？ 19设实物粒子的质量为m, 速度为v, 由德布罗意公式 mV h mc hv /,2==λ 得 V c v /2=λ
《 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。用百分比表示的能量分辨率定义为： ％峰位置的脉冲幅度宽度最大计数值一半处的全 1000V V R 。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①有机管和 ②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 ③有机管，其坪长不能低于150伏，对于④卤素管，其坪长不能低于50伏。坪斜应在⑤每伏___以下。计数管工作时工作点应选在坪区的⑥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？
近代物理课后答案 光电11 2.5根据能量和动量守恒定律，证明：光子和自由电子相碰撞不可能产生光电效应。 证：假定自由电子可以吸收一个光子，不失一般性设电子初始静止，光子未被吸收前，能 量和动量守恒 2 / h m c E h c P ν ν ?+= ? = ? ，吸收后的能量和动量守恒 / E h c P ν ?= ? ? == ? ? 。得到 =2 m c=，但这是不可能的。故题设正确 2.7波长为0.1 nm的X射线光子的动量和能量各为多少？ 解：动量34924 / 6.6310/0.110 6.6310/ p h kg m s λ--- ==??=?? 能量/1240/0.112.4 E hc keV λ === 2.8由50 KeV电压加速的电子，在轫致辐射中产生最短X射线波长是多少？ 解：3 /1240/50100.0248 hc E nm λ==?= 2.13已知电子的动能分别为1 MeV和1 GeV，求它们的德布罗意波长是多少? 解：电子能量太大，需考虑相对论效应，波长 h hc p pc λ=== 1MeV 的电子波长872fm λ== 1GeV 的电子波长 1.24fm λ== 2.13微观粒子的波动性可以用波长和频率表征，试问用实验方法能够直接确定其中的哪一个？对另一个的确定能说些什么？ 答：戴维斯-革末实验测量了物质波的波长，不能直接测量物质波的能量 2.14根据电子的德布罗意波长说明：在原子中电子的轨道概念已失去意义，在电视机显像管中运动的电子为什么仍旧可以用电子轨道概念？（设显像管加速电压为10 KeV，管长为0.5 m）
答：以氢原子基态为例，电子的动能为13.6eV ，对应德布罗意波长约0.34nm ，氢原子半径才0.053nm ，轨道概念在原子中失去意义；而电视显像管中10keV 电子的德布罗意波长0.0124nm ，远小于显像管的长度0.5m ，显像管中的电子仍旧可以使用轨道概念 2.17动能为5.0 MeV 的α粒子垂直入射到厚度为0.1μm ，质量密度为41.7510?3Kg/m 的金箔，试求散射角大于090的粒子数是全部入射粒子的百分之几？ 解：2 22221231cos /2[()()]4sin /24 dn a a Nt d Nt b b Nt n θθπθθπθθπθ==-=??，12/2,θπθπ== 其中436 232121.7510100.110 6.0210 5.3410197A t Nt N m A ρ--????==??=? 而2102 1.4427945.545 Z e a fm E πε==??=，所以散射角大于900的概率为 2.18 α粒子质量比电子质量大7300多倍，若速度为v 的非相对论α粒子与一静止的自由电子相碰撞，试证明α粒子的最大散射角约为410-rad 。 证：正碰时α粒子动量改变最大，α粒子与电子碰撞前后能量、动量守恒得 2221212 /2/2/2Mv Mv mv Mv Mv mv ?=+?=+?， 由此得到12Mv Mv mv -=和2222 1111/()()2()mv M v v v v v v v v v =-=+--，于是有 12()2M v v mv P m tg P Mv Mv M θ-?==，即422~107400 m rad M θ- 2.21对一次电离的氦粒子+He 和两次电离的锂离子++Li ，分别计算： （1）电子的第一玻尔轨道半径； （2）电子处在基态时的能量； （3）电子由第一激发态跃迁到基态时所发射的光子的波长。 解：类氢离子的轨道半径和能量分别为2 11,n n r r r Z ==0.053nm ， 221122,13.6n hcRZ Z E E E eV n n =-==-，2121(1)hc Z E n λ=-，波长为
一．选择题 1．在狭义相对论中，下列说法中哪些是正确的？ (1) 一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速；光速不变原理 (2) 物体的密度的测量结果不随物体与观察者的相对运动状态而改变的；m=m(v), V=V(u) (3) 在一惯性系中发生于同一时刻，同一地点的两个事件在其他一切惯性系中也是同时发生的；?t ’=0, ?x ’=0 ? ?t=0, ?x=0 洛伦兹变换 (4) 惯性系中的观察者观察一个与他作匀速相对运动的时钟时，会看到这个时钟比与他相对静止的相同的时钟走得慢些。时间的膨胀 (A) (1)，(3)，(4)． (B) (1)，(2)，(4)． (C) (1)，(2)，(3)． (D) 全部正确。 ［ ］ 2． 宇宙飞船相对于地面以速度u 作匀速直线飞行，某一时刻飞船头部的宇航员向飞船尾部以相对于飞船u 的速率发出一个子弹，经过t ?(飞船上的钟)时间后，被尾部的接收器收到。地面上的观测者测到这个子弹的飞行时间间隔为τ?。这两个时间间隔之间的关系是 子弹相对于地球静止(由速度变换可得), 因此?τ为原时(同一地点不同时间先后发生的两个事件) （A ）τ??t ； （C ）τ?=?t ； （D ）不能确定。 ［ ］ （可以用物理事件的概念来算，也可用时间膨胀的概念处理。但用后者时要小心。） 3． 粒子的静止质量为0m ，速度在水平方向从0增加到v (和光速可以比拟)，它的能量为： E=mc 2, m=γm 0为动质量 （A ）221mv ； （B ）2022 20/1c m c c v m --； （C ） 2220 /12v c v m -； （D ）2220/1c c v m -。 ［ ］ 4. 车站上一机械手的两个手指间距为0.1米，这两个手指在一列高速火车留下两个与火车运动方向相同的两个小抓痕，火车上两抓痕的间距为L ，则 ?t=0, ?x=l ? ?x ’=L=γ(?x)= γl 洛伦兹变换 （A ）1.0
近代物理课后答案 光电11根据能量和动量守恒定律，证明：光子和自由电子相碰撞不可能产生光电效应。证：假定自由电子可以吸收一个光子，不失一般性设电子初始静止，光子未被吸 收前，能量和动量守恒 2 / h m c E h c P ν ν ?+= ? = ? ，吸收后的能量和动量守 恒/ E h c P ν ?= ? ? == ? ? =，该式成立要求2 m c=，但这是不可能的。故题设正确 波长为 nm的X射线光子的动量和能量各为多少 解：动量34924 / 6.6310/0.110 6.6310/ p h kg m s λ--- ==??=?? 能量/1240/0.112.4 E hc keV λ === 由50 KeV电压加速的电子，在轫致辐射中产生最短X射线波长是多少 解：3 /1240/50100.0248 hc E nm λ==?= 已知电子的动能分别为1 MeV和1 GeV，求它们的德布罗意波长是多少 解：电子能量太大，需考虑相对论效应，波长 h hc p pc λ=== 1MeV 的电子波长872fm λ== 1GeV 的电子波长 1.24fm λ== 微观粒子的波动性可以用波长和频率表征，试问用实验方法能够直接确定其中的哪一个对另一个的确定能说些什么 答：戴维斯-革末实验测量了物质波的波长，不能直接测量物质波的能量
根据电子的德布罗意波长说明： 在原子中电子的轨道概念已失去意义，在电视机显像管中运动的电子为什么仍旧可以用电子轨道概念（设显像管加速电压为10 KeV ，管长为 m ） 答：以氢原子基态为例，电子的动能为，对应德布罗意波长约，氢原子半径才，轨道概念在原子中失去意义；而电视显像管中10keV 电子的德布罗意波长，远小于显像管的长度，显像管中的电子仍旧可以使用轨道概念 动能为 MeV 的α粒子垂直入射到厚度为μm ，质量密度为41.7510?3Kg/m 的金箔，试求散射角大于090的粒子数是全部入射粒子的百分之几 解：2 22221231cos /2[()()]4sin /24 dn a a Nt d Nt b b Nt n θθπθθπθθπθ==-=??，12/2,θπθπ== 其中436 232121.7510100.110 6.0210 5.3410197A t Nt N m A ρ--????==??=? 而2102 1.4427945.545 Z e a fm E πε==??=，所以散射角大于900的概率为 α粒子质量比电子质量大7300多倍，若速度为v 的非相对论α粒子与一静止的自由电子相碰撞，试证明α粒子的最大散射角约为410-rad 。 证：正碰时α粒子动量改变最大，α粒子与电子碰撞前后能量、动量守恒得 2221212 /2/2/2Mv Mv mv Mv Mv mv ?=+?=+?， 由此得到12Mv Mv mv -=和2222 1111/()()2()mv M v v v v v v v v v =-=+--，于是有 12()2M v v mv P m tg P Mv Mv M θ-?==，即422~107400 m rad M θ- 对一次电离的氦粒子+He 和两次电离的锂离子++Li ，分别计算： （1）电子的第一玻尔轨道半径； （2）电子处在基态时的能量；
狭义相对论基本假设、洛伦兹变换、狭义相对论时空观 17. 2两火箭A 、B 沿同一直线相向运动，测得两者相对地球的速度大小分别是 = 0.9c, v B = 0.8c.则两者互测的相对运动速度大小为： (A) 1.7c ； (B) 0.988c ； (C) 0.95c ； (D) 0.975c. 答：B . 分析：以 A 为 S ，系，则 w=0.9c, V v =-0.8c, 由相对论速度变换关系可知： S A S' 爪 VB -0.8c-0.9c ?0& ??。.9疽一 第十七章相对论 17. 1在狭义相对论中，下列说法哪些正确？ (1) 一切运动物体相对于观察者的速度都不能大于真空中的光速， (2) 质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的运动状态而改变的， (3) 在一惯性系中发生于同一时刻，不同地点的两个事件在其它一切惯性系中 也 是同时发生的， (4) 惯性系中观察者观察一个与他作匀速相对运动的时钟时，会看到这时钟比 与 他相对静止的相同时钟走得慢些. (A) (1) (3) (4) ； (B) (1) (2) (4)； (C) (2) (3) (4) ； (D) (1) (2) (3). [ ] 答：B. 分析： (1) 根据洛仑兹变换和速度变换关系，光速是速度的极限，所以(1)正确； (2) 由长度收缩和时间碰撞(钟慢尺缩)公式，长度、时间的测量结果都是随 物体 与观察者的运动状态而改变的；同时在相对论情况下，质量不再是守恒量，也 会随速度大小而变化，所以(2)是正确的； (3) 由同时的相对性，在S'系中同时但不同地发生的两个事件，在S 系中观察不 是同时的。只有同时、同地发生的事件，在另一惯性系中才会是同时发生的，故排 除⑶； (4) 由于相对论效应使得动钟变慢，故(4)也是正确的。 所以该题答案选(B) 所以选(B)
信息商务学院《近代物理基础》 期末练习题 计算用物理常数: 1eV=1.6×10-19J 1uc2=931.5Mev 电子静止质量：m0=9.11×10-31kg 普朗克常数：h=6.63×10-34J·s 一、填空题（共30分，每题3分） 1．狭义相对论的两条基本原理是； 和。 2．电介质的极化有两种，一是； 二是。 3．在硅基体中掺进了3价元素锑，则形成了型半导体，其杂质能级叫 4．频率为ν 的光子的能量ε = ，动量p = ，静质量m0= 。5．在下列给出的条件中那些是产生激光的条件，将其标号列出。 （1）自发辐射（2）受激辐射（3）粒子数反转（4）两能级系统（5）谐振腔 6．在太阳能电池中，本征半导体锗的禁带宽度是0.67eV，它能吸收的辐射的最大波长是m。 7．放射性衰变的三种形式是衰变、衰变、衰变。8．光电效应中从铝中逸出一个电子最少需要4.2eV的能量，铝的红限波长为nm。9．在布喇菲晶体点阵分类中，三维晶格的布喇菲胞共有种。 10．氢原子中的电子处于量子数为n=4，l=3的量子态，则该电子角动量L的值为 二、分析与计算题（共50分，每题10分） 1．一静止长度为l0的火箭（可看作S’系）以恒定速度u相对参考系S运动，某时刻从火箭头部A发出一光信号。 (1)对火箭上的观察者，求光信号从火箭头部A到达火箭尾部B所需的时间？ (2)对S系中的观察者，求光信号从火箭头部A到达火箭尾部B所需的时间？
2、一电子与光子的波长都为0.2nm ，不考虑相对论效应，他们的动量和能量各为多少？ 3、设粒子在一维无限深势阱中运动，波函数为； 求粒子在第一激发态（n=2）中，几率最大的位置。 （1）写出密度函数； （2）求几率最大的位置。 4、在氦氖激光器中，从氖的5s 到3p 能级跃迁时辐射632.8nm 的激光，已知将氖原子从基态激发到3p 能级需吸收18.8eV 的能量，求将氖原子从基态激发到5s 能级需要多大的抽运能量？ 5、一维原子链，链上原子等间距分布，最近邻原子间的力常数相间地为β和10β，各原子质量相等为m 。 (1)画出一维单原子链模型图（要求表示出原子位移及力常数）； （2）写出第2n 个原子的振动方程 二、应用题（10分） 1．1932年，科可洛夫赫瓦尔顿用加速后的质子轰击锂（Li 73）原子发生裂变反应，产 生了两个完全相同的粒子，并放出大量能量。 （1）写出此裂变反应式 （2）求反应放出的能量（单位取Mev ）。（锂核（Li 73）质量7.016005u ，氦核(He 4 2)质量 4.002603u ，质子(H 11)质量1.007825u ） 四、综述题（10分） 按要求写出本学期学过的量子力学部分所满足的下列物理规律。
10量子力学 一、选择题 1．4185：已知一单色光照射在钠表面上，测得光电子的最大动能是1.2 eV ，而钠的红限波长是5400 ?，那么入射光的波长是 (A) 5350 ? (B) 5000 ? (C) 4350 ? (D) 3550 ? ［ ］ 2．4244：在均匀磁场B 内放置一极薄的金属片，其红限波长为λ0。今用单色光照射，发现有电子放出，有些放出的电子(质量为m ，电荷的绝对值为e )在垂直于磁场的平面内作半径为R 的圆周运动，那末此照射光光子的能量是： (A) (B) (C) (D) ［ ］ 3．4383：用频率为ν 的单色光照射某种金属时，逸出光电子的最大动能为E K ；若改用频率为2ν 的单色光照射此种金属时，则逸出光电子的最大动能为： (A) 2 E K (B) 2h ν - E K (C) h ν - E K (D) h ν + E K ［ ］ 4．4737： 在康普顿效应实验中，若散射光波长是入射光波长的1.2倍，则散射光光子能量ε与反冲电子动能E K 之比ε / E K 为 (A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 5 ［ ］ 5．4190：要使处于基态的氢原子受激发后能发射赖曼系(由激发态跃迁到基态发射的各谱线组成的谱线系)的最长波长的谱线，至少应向基态氢原子提供的能量是 (A) 1.5 eV (B) 3.4 eV (C) 10.2 eV (D) 13.6 eV ［ ］ 6．4197：由氢原子理论知，当大量氢原子处于n =3的激发态时，原子跃迁将发出： (A) 一种波长的光 (B) 两种波长的光 (C) 三种波长的光 (D) 连续光谱 ［ ］ 7．4748：已知氢原子从基态激发到某一定态所需能量为10.19 eV ，当氢原子从能量为－0.85 eV 的状态跃迁到上述定态时，所发射的光子的能量为 (A) 2.56 eV (B) 3.41 eV (C) 4.25 eV (D) 9.95 eV ［ ］ 8．4750：在气体放电管中，用能量为12.1 eV 的电子去轰击处于基态的氢原子，此时氢原子所能发射的光子的能量只能是 (A) 12.1 eV (B) 10.2 eV (C) 12.1 eV ，10.2 eV 和 1.9 eV (D) 12.1 eV ，10.2 eV 和 3.4 eV ［ ］ 9．4241： 若α粒子(电荷为2e )在磁感应强度为B 均匀磁场中沿半径为R 的圆形轨道运动，则α粒子的德布罗意波长是 (A) (B) (C) (D) ［ ］ 10．4770：如果两种不同质量的粒子，其德布罗意波长相同，则这两种粒子的 (A) 动量相同 (B) 能量相同 (C) 速度相同 (D) 动能相同 ［ ］ 11．4428：已知粒子在一维矩形无限深势阱中运动，其波函数为： ( - a ≤x ≤a )，那么粒子在x = 5a /6处出现的概率密度为 (A) 1/(2a ) (B) 1/a (C) (D) ［ ］ 12．4778：设粒子运动的波函数图线分别如图(A)、(B)、(C)、(D)所示，那么其中确定粒子 动量的精确度最高的波函数是哪个图？ ［ ］ 0λhc 0λhc m eRB 2)(2 +0λhc m eRB +0λhc eRB 2+)2/(eRB h )/(eRB h )2/(1eRBh ) /(1eRBh a x a x 23cos 1)(π?= ψa 2/1a /1x (A) x (C) x (B) x (D)
《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。用百分比表示的能量分辨率定义为： ％峰位置的脉冲幅度宽度最大计数值一半处的全1000 V V ??=R 。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①有机管和②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③有机管，其坪长不能低于150伏，对于④卤素管，其坪长不能低于50伏。坪斜应在⑤每伏___以下。计数管工作时工作点应选在坪区的⑥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，
实验复习要点 一．微波基本特性测量实验 1.了解微波的基本特点 2.了解矩形波导管的结构及微波在波导中传输的电磁场的分布特性 3.掌握实验中用到的波导元件的名称及作用和功能 4.掌握微波在波导传输线中电磁场分布的三种状态，分析三种状态对应的负载情况， 及相应的驻波比及反射系数计算 二．核磁共振实验 1．了解核磁共振的基本原理及共振条件 2．掌握计算回磁比γF，朗德因子g F，和核磁矩μZF 3．掌握回磁比γF，朗德因子g F，和核磁矩μZF及不确定度的计算和表达式 4．掌握核磁共振实验的磁场关系及各磁场的作用及区别 三．铁磁共振实验 1.了解铁磁共振实验基本原理 2.掌握计算旋磁比γ，g因子和弛豫时间τ的计算 3.了解铁磁共振实验与核磁共振实验的相同和不同之处 4.了解线宽?H是描述铁氧材料的一个重要参数的意义 四．电子自旋共振实验 1.了解微波电子自旋共振实验基本原理 2.掌握电子自旋共振实验的魔T及样品腔的结构与工作原理 3.掌握计算样品g因子及由谐振腔振点计算波导波长λg 4.了解为什么在弱磁场情况下易观察到ESR ,而不易观察到NMR现象 五．光磁共振实验 1．掌握铷原子能级分裂的基本知识 2．掌握铷原子光抽运原理，会解释光抽运信号 3．掌握铷原子光磁共振原理，会解释光磁共振信号 4．会用线行拟合法测量铷原子g F因子及铷原子基态g F理论值 5．能够回答课后思考题 六．光速测量实验 1.掌握形成光拍需要具备的条件 2.熟悉拍频波的数学形式及拍频波波形图，能正确写出拍频波的频率表达式 3.会利用实验要求满足的条件推导出试验中的光速计算公式 4.熟悉获得相拍二光波的两种方法及各方法所得到的衍射光的频率表达式 5.会用不确定度表示测量结果 七．氢氘钠光谱实验 1.掌握氢氘光谱的巴尔末公式，熟悉氢氘光谱的各线系产生的能级跃迁 2.会利用实验得到的巴尔末线系的四条光谱计算氢氘原子的里德伯常数和核质量比 3.根据氢氘光谱各光谱波长值，分析各谱线对应的能级跃迁，并根据上述分析画出氢 氘原子的巴尔末线系的能级跃迁图，并标出前四条谱线对应的能级跃迁和波长八．微波分光实验 1.能写出双缝干涉实验中的干涉极大和极小所对应的衍射角表达式 2.会通过迈克尔逊干涉实验测算微波波长 3.掌握晶体的布拉格衍射定律，会对实验中的数据进行分析处理
近代物理实验习题答案文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
《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。用百分比表示的能量分辨率定义为： ％峰位置的脉冲幅度宽度最大计数值一半处的全1000 V V ??=R 。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①有机管和②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③有机管，其坪长不能低于150伏，对于④卤素管，其坪长不能低于50伏。坪斜应在⑤每伏___以下。计数管工作时工作点应选在坪区的⑥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
近代物理一 参考答案 一、 1. B 2. A 3. C 4. C 5. B 6. C 7. B 8. C 解：1. A 选项，光子可达到光速； C 选项，应为不同惯性系中测定… ； D 选项，应为光速不变。 2. 应用洛伦兹变换 （1）S 系中同一地点同一时刻的两事件，即21x x =，21t t =，求' -'12t t 0)()()()(1221212122212=---=---=' -'x x c u t t x c u t x c u t t t γγγγ S '系中同时发生 （2）S 系中同一时刻不同地点的两事件，即21x x ≠，21t t =，求' -'12t t )()()()()(1221221212122212≠--=---=---=' -'x x c u x x c u t t x c u t x c u t t t γγγγγ S '系中不同时发生 3. 以宇航员作参照系，则，光速为c ， 时间t ?， 飞船的长度0l ，则t c l ?=0 宇航员相对于飞船静止，所测得为固有长度 飞船的运动长度01 l l γ = ，选C 4. 尺运动时， x 方向长度收缩，y 方向长度不变，可得结果。 （见例题） 5.脉冲星上的人看到的为固有周期0T ，地球上看到的为s 5.0=T 6. 02 02m c Km mc =?=γ，可得C 选项 7. 2 mc E =可得 8. 动量守恒，质能守恒。 两个小粒子运动，合成一个大粒子不运动 根据质能守恒002 0222M m c M mc mc =?=+γ 二、 1. ??? ? ??-22001c v V m ； 2. 513= L m ， 3 35 arctan =θ； 3. 8.89×10-8 s ； 4. 9.6 m ； 5. 270 m ； 5. 2 00.25m c 6. 8 ； 7. 2.91×108 m/s ； 解： 1. 立方体运动，质量增加为静止质量的γ倍，一个棱的长度缩短为原来的γ倍，设静止棱长为a ， 运动时，质量0m m γ=，体积γ γ V a a a V = ? ?= 所以观察者测得密度??? ? ??-===22 000 2 1/c v V m V m V m γ ρ
《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β射线、γ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。用百分比表示的能量分辨率定义为： ％峰位置的脉冲幅度宽度最大计数值一半处的全1000 V V ??=R 。能量分辨率值越小，分辨能力越强。 3.γ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54 6.1nm 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①有机管和②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③有机管，其坪长不能低于150伏，对于④卤素管，其坪长不能低于50伏。坪斜应在⑤0.1----0.01%每伏___以下。计数管工作时工作点应选在坪区的⑥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γ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
思 考 题 10.1 人体也向外发出热辐射，为什么在黑暗中还是看不见人呢？ 答：人体的辐射频率太低, 远离可见光波段，在远红外波段, 由于为非可见光, 所以是看不到人体辐射的,在黑暗中也是如此。 10.1刚粉刷完的房间从房外远处看，即使在白天，它的开着的窗口也是黑的。为什么？ 答：光线从窗户进去后经过多次反射，反射光的强度越来越弱，能再从窗户射出的光线非常少，窗户外的人看到的光线非常弱，因此觉得窗口很暗。 10.3 在光电效应实验中，如果（1）入射光强度增加一倍；（2）入射光频率增加一倍，各对实验结果有什么影响？ 答：（1）在光电效应中每秒从光阴极发射的光电子数与入射光强成正比。入射光强度增加一倍时，饱和电流增加一倍。（2）当入射光的频率增大时，光电子的最大初动能增大，遏止电压也增大，但入射光的频率和遏止电压两者不是简单的正比关系。 10.4 若一个电子和一个质子具有同样的动能，哪个粒子的德布罗意波长较大？ 答：电子的德布罗意波长较大。 10.5 n=3的壳层内有几个次壳层，各次壳层都可容纳多少个电子？ 答：n=3的壳层内有3个次壳层，各次壳层可容纳的电子数分别为2、6、10。 10.6 完成下列核衰变方程。 （1）?234 238+?→ ?Th U （2）?90 90+?→?Y Sr （3）?29 29+?→?Ni Cu （4）Zn Cu 29 29??→?+ 答：（1） e H Th U 4 2234 90238 92 +?→ ? （2）e Y Sr 0 190399038-+?→? （3）e Ni Cu 0 129282929++?→? （4）Zn e Cu 2930012929?→?++
《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。用百分比表示的能量分辨率定义为： ％峰位置的脉冲幅度宽度最大计数值一半处的全1000 V V ??=R 。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①有机管和②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③有机管，其坪长不能低于150伏，对于④卤素管，其坪长不能低于50伏。坪斜应在⑤每伏___以下。计数管工作时工作点应选在坪区的⑥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