实验题目：量子纠缠实验（近代物理实验）
王合英孙文博陈宜保葛惟昆
清华大学实验物理教学中心
【实验目的】
通过本实验，不仅让学生更深刻地理解量子力学与非线性光学的相关理论知识，同时使学生在实验技能、科学素养、工作作风等各方面得到全面的培养与训练。由于本实验涉及的理论知识和实验技术范围广、可做的实验内容多，特别鼓励学生在实验过程中大胆提出自己的思路，以激发学生的创新思维，提高学生的综合实验能力。具体来说，本实验的目的可以概括为：
1.了解量子纠缠态的概念、性质及其在量子信息领域的应用，进而深刻理解量
子力学的本质与精髓。
2.学习量子通讯的基本原理和过程，以及与量子通讯相关的一些基本概念和知
识。
3.学习光子纠缠源的性质及产生原理，学习相关的非线性光学的知识，如自
发参量放大与振荡、相位匹配、自发参量下转换、非线性晶体的性质等，熟练掌握光学实验的光路调节和各种光学元件的调整技术。
4.了解光纤传输和耦合的理论与技术，学习单光子计数器的工作原理和单光子
计数技术。
5.学习对光子纠缠源产生的光子纠缠对比度的符合测量方法，并通过测量验算
Bell不等式。
【实验内容】
核心内容：本实验涉及量子力学基本原理和量子通讯技术最基础和核心的内容，不仅包含丰富的物理理论知识，更是各种实验技术特别是光学技术的
综合，因此要求学生在做实验时既要有清楚的物理图像，又具有比较
强的动手操作能力；既要有严谨细致的工作作风，又要有创新精神。基本要求：学生有较好的光学和量子力学的理论基础，比较强的理论自学能力和比较强的光路调节能力，做实验要认真、有耐心、胆大细心。由于做
本实验所需时间较长，要求学生做实验的时间能比较集中。
基础部分：
1.激光器性能判定
2.BBO晶体主光轴校订
3.双光子偏振纠缠态的制备和测量
4.爱因斯坦佯谬和Bell不等式的实验测量
研究型部分：
1.学生在上述实验的基础上，查找资料，自己设计另一种光路实现双光子纠缠
态的制备和测量，设计光路时可以用到其它的非线性光学元件，如PBS等。
并对两种方法的优缺点对比分析。
2.纠缠双光子的干涉实验。对比度曲线反映了两个光子的偏振关系，但此处的
符合测量并不能直接反映两个光子的相干性质，学生可以尝试设计一种关于纠缠双光子的相干性的实验。
【实验原理】
1.引言
上个世纪八十年代，量子力学与现代信息技术相结合产生量子信息学。与以前信息处理方式完全不同的是，在量子信息论中人们利用的是量子态本身，其基本任务是量子态的制备、存储、操纵、传输与读出。量子纠缠态在量子物理研究领域中占据极其重要的地位，同时又是量子信息技术中最基础和核心的内容。光量子纠缠态也是量子光学领域最近的研究热点。非线性晶体中的自发参量下转换过程是目前最普遍的光量子纠缠态的制备方案，而纠缠态特别是双光子纠缠态，已经不再拘泥于当初爱因斯坦等人提出的深奥玄妙的理论概念，而被应用到许多高新技术领域，如量子隐形传态、量子传真、量子密码通讯、量子图像学、量子光刻、量子计算及光探测器量子效率绝对标定及光辐射绝对测量等。
量子纠缠的概念是在1935年分别由薛定谔及Einstein,Podohsky和Rosen 在质疑量子力学的完备性时提出的，并称其为量子力学的精髓。量子纠缠指多个量子系统之间存在非定域、非经典的强关联，它是一种奇特而又十分复杂的纯量子现象，反映了量子力学的本质 相干性、或然性和空间非定域性，已经并且广泛应用于蓬勃发展中的量子信息和量子计算中。
为了让学生在近代物理实验中接触到一些科研的前沿领域，清华大学实验物理教学中心近物实验室以清华物理系量子通讯方面科学研究的最新成果为依托, 把量子通信中包含丰富物理内容和现代技术的核心部分转化为光子纠缠源的教学实验。通过本实验，不仅让学生更深刻地理解量子力学的本质，而且通过各种现代技术把原本让人觉得比较抽象的量子态制备并测量出来，进而了解量子纠缠态在量子信息领域的各种应用。本实验涉及量子力学基本原理和量子通讯技术最基础和核心的内容，不仅包含丰富的物理知识如量子力学、线性光学、非线性光学、量子光学等理论，更是各种实验技术的综合，它涉及到光学及激光技术、光纤传输技术、单光子计数技术、符合测量技术等。实验可操作性强,又有丰富的研究性实验内容，从而保持其可发展的长久生命力，适合理论基础好、动手能力强的学生做设计性、研究性实验。
2.量子纠缠态及其性质
根据量子力学理论，一个孤立的微观体系A，其状态一定可以用一个纯态来
完备地描述，但如果考虑它与外界环境B 之间的相互作用，将导致A 和B 状态
之间的量子纠缠。
玻姆曾用一个假想实验来说明纠缠的这种特性。 假设一个双原子分子的总
角动量为零，由于内部的作用， 两个原子在空间上发生了分离。由于这个过程
的角动量守恒，所以只能有两种结果：原子1自旋向上，原子2自旋向下；或者
原子1自旋向下，原子2自旋向上。由于这两种情况根本无法区分，所以其波函
数可以写为：
121212]ψ=↑↓-↓↑ （1）
当两个原子之间的距离足够远，以至于他们之间不会再有相互作用，此时测
量两个原子的自旋， 结果发现，无论在什么基矢下测量，这两个原子的自旋都
呈现完美的反关联。这一结果是不能用任何经典定域实在论解释的。
当两个系统A 和B 处于量子纠缠时，其最显著的特征是：子系统A 和B 的
状态都依赖于对方而各自处于一种不确定的状态。这个特征可由测量造成的塌缩
得知。量子纠缠态是复合体系中常见的一种态，它除了具有一般量子态的各种特
性如相干性、不确定性等之外，更重要的是还具有子系统间的相互关联的不可分
性、非定域性等奇异特性。
一个典型的纠缠态例子是由两个自旋1/2粒子组成的系统，其自旋单态和自
旋三重态均不能简单地表示为两个粒子各自量子态的直积，从而显示出非经典的
量子关联。
(2) (3)
人们把上述四个态称为Bell 态，它们是纠缠度最高的态。
当由两个自旋为1/2的粒子A 和B 组成的系统处于纠缠态时，粒子A 和B 的
空间波包可以彼此相距遥远而完全不重叠，这时依然会产生关联塌缩。例如对态
中的A 粒子做测量时，A 各有1/2的几率得到自旋向上态和自旋向下态。如果测
)1100(21)0110(214,32,1±=ψ±=ψ)
1100(21B A B A +
得A自旋向上，则这个态就塌缩到|0?A|0?B, 所以如果A的状态塌缩到|0?A ，则B 必为|0?B；；如果A的状态塌缩到|1?A ，则B必为|1?B；。
由此看到，对于处于一个纯态的两个子系统之一进行测量，虽然不能对另一子系统产生直接的相互作用，但却包含了另一子系统的信息，并在瞬时改变了另一子系统的描述。因此纠缠态的关联是一种超空间的、非定域性的关联。
总之，量子纠缠态具有如下的性质：当所研究的体系包括两个或两个以上的子系统时，在某些特定的条件下，子系统之间会具有空间非定域关联特性。此时在任何量子力学表象中，都无法表示为组成它的各子系统量子态矢的直积形式时，这些子系统之间即表现出相互纠缠的不可分特性；即使将它们空间分离，对一个子系统的观察也必然影响另一个子系统的测量结果。
由于量子力学的态叠加原理，量子系统的任意未知量子态，不可能在不遭受破坏的前提下，以100％成功的概率被克隆到另一个量子体系上。正是由于量子纠缠态的这种非定域的关联性和不可克隆性，使得量子通讯有更多的优越性。量子信息处理允许信息、即量子态的相干叠加，当我们用量子态来加载信息时,量子通信系统可以在如下几个方面超越经典通信系统：绝对安全性、高效率和高通道容量。
由于量子纠缠是量子信息科学的基础和核心，所以从实验上制备出纠缠态并研究其性质进而应用于量子信息各个领域就具有特别重要的意义。这也正是我们开设本实验的意义。
3.双光子偏振纠缠态的制备方法与发展历程
量子纠缠态最初是EPR（A. Einstein, B. Podolsky, and N.Rosen）用来非难量子力学而提出的一个特殊态。为了能够在实验的层次上验证EPR的说法是否正确，就必须首先在实验上产生纠缠态。原则上说，任何可以控制相互作用的量子系统之间都可以产生纠缠，但是对微观量子系统进行可控操作并不是一件容易的事。产生纠缠态的方法很多，可以利用原子手段，也可以在固体中产生纠缠态。但迄今为止，实验上技术最成熟、应用最广泛的还是用光学手段产生的光子纠缠。利用非线性晶体中的自发参量下转换（SPDC——spontaneous parametric down-conversion）过程实现双光子纠缠的产生和操纵，探测简便，纠缠纯度高，
相干性保持距离长，所以应用也最为广泛。
非线性晶体中自发参量下转换现象是1967 年Cornell 大学Magde 和Mahr
首次在实验上观察到的。1987年，美国罗切斯特大学的 C.K.Hong 、Z.Y.Ou 和
L.Mandel 利用I 型切割的K D P 晶体产生自发参量下转换双光子对， 1988 年马
里兰大学的Y.H.Shih 和C.O.Alley 首次利用 KDP 的下转换光子对作为 EPR 实验
的纠缠源检验Bell 不等式，结果违背Bell 不等式，有力地证实了量子力学非局
域性的存在。由于对光子的偏振在实验上操作较为方便，后来人们开始制备偏振
纠缠的双光子对。1 9 9 4 年，Y . H .Shih 等利用BBO 晶体的II 型参量下转换产
生偏振纠缠的双光子对，以共线匹配实现偏振纠缠的四阶干涉和差拍干涉等实
验。随着双光子纠缠的实验和理论研究的不断深入，自发参量下转换制备双光子
纠缠的基本理论也日臻成熟。
4. EPR 佯谬和Bell 不等式的实验测量，验证纠缠量子态的非局域性
1935年爱因斯坦斯坦等三人对量子力学的完备性提出了质疑，即著名的EPR
佯谬。在他们的文章中提出了考察量子力学完备性的三个前提。（1）任何两个互
不接触并不可能直接作用的系统，对其中任何一个系统的测量，量子力学的预言
是正确的。（2）要是对一个系统没有干扰，如果能够确定地（以概率一）预测一
个物理量的值，那么对应于这一物理量，必定存在一个物理实在元素。（3）对于
任何两个分开的系统，对其中一个系统做的任何物理操作不应对另一个系统有任
何影响，也就是说自然界没有超距作用。
1951年玻姆（Bohm ）将EPR 的观点用在自旋表象中具体化。玻姆希望能用
一种所谓的局域隐变量理论来解决EPR 对量子力学的非难。 问题的关键就是隐
变量理论能否和量子力学的对易关系相协调。这种争论在1965年以前主要都是
从哲学的观点上进行辩论。而1965年J.S.Bell 的工作改变了这种局面。Bell 的工
作将多年公案数学化为一个可供实验判别的具体表达式。许多人分别从理论和实
验上对此进行了广泛研究，推出了支持量子力学而否认定域论导出的不等式。
1965年，Bell 从Einstein 的定域实在论和有隐变量存在这两点出发，推导出
二粒子的自旋纠缠态关联函数满足一个不等式。
()()()c b P c a P b a P ρρρρρρ,1,,+≤-
为a 、b 两个方向测量结果的关联函数。Bell 不等式指出，基于隐变量和定域实在论的任何理论都遵守这个不等式，而量子力学的
理论却可以破坏这个不等式。
实验上容易检验的Bell 不等式是1969年Clauser, Horne,Shimony 和Holt 提
出的CHSH 不等式：
为AB 两路极化片分别为 时的符合计数。 第一个检验CHSH 不等式的实验是Freedman 和Clauser 1972年用原子级联辐
射(J = 0 → J = 1 → J = 0)做的实验，实验结果为R=0.300±0.008，隐变量理论的
最大值为0.25。此外还有很多使用原子级联辐射检验CHSH 不等式的实验，大多
数的实验结果都支持量子力学，其中最著名的实验就是Aspect, Grangier, and
Roger 1981年的实验。实验结果与量子力学符合极好，以40倍标准偏差破坏贝
尔不等式。精确度最高的实验是用纠缠光子做出的。因此实验上对于Bell 不等式
的测量和验证将是对量子力学是否具有完备性的最有力的说明。CHSH 不等式的
实验检验无论是对量子力学基本原理的检验方面还是对量子信息安全性的保证
方面都有很重要的意义，所以这方面有大量的实验工作。CHSH 不等式的实验测
量及验证也是本实验的一个研究性内容。
5. 非线性光学效应 -- 光学参量放大与振荡
自发参量下转换是晶体的非线性光学效应。当光场 E 作用于介质，会在介
质中产生电极化强度 P 。在线性光学范畴，
E P χε0= (4)
其中 χ 为极化率，ε0 为真空的介电常数，它的出现是由于采用了国际单位
制。考虑到非线性作用后，P 可展开为 E 的幂级数：
][)(3)3(2)2()1(0ΛΛ+++++=n n E E E E P χχχχε (5)
其中χ(1), χ(2), χ(3),... χ(n) 分别称为线性以及2，3，...，n 阶极化率。正
()()()()
?=λλλλρ,,,b B a A d b a P ρρρρ2)()()()(''''<++-=B A B A B A B A E E E E S φφφφφφφφA
B B A B B A A A B B A B B A A N N N N N N N N E B A φφφφφφφφφφφφφφφφφφ+++--+=),(B A N φφB
A φφ和
是这些非线性极化项的出现，导致了各种非线性光学效应的产生。例如二阶极化
强度P (2)可导致一些典型的二阶非线性光学效应: 光学二次谐波；光学和频与差
频；光学参量放大与振荡等。
光学参量放大与振荡：
设一个频率为ω p 的强光波（称为泵浦光）入射到介质，同时入射一个频率
为ωs （ωs < ωp ）的弱光波（称为信号光）。由于二阶非线性极化的差频效应，
便可能产生频率为 ωi = ωp - ωs 的光波（称为空闲光）。一旦空闲光产生，泵浦光
与空闲光又可差频得到频率为信号光频率ωs = ωp - ωi 的光波, 使信号光得到放
大，这就是光学参量放大效应。 由于泵浦光的强度远大于信号光和空闲光的强
度，在满足相位匹配条件下，上述非线性混频过程持续进行，泵浦光的能量不断
耦合到信号光和空闲光中去。当泵浦光足够强时，参量放大可转换成参量振荡。
此时，即使没有信号光入射，也可产生一对输出光，它们的频率之和等于泵浦光
频率。
光学参量放大是三波混频过程。由非线性光学三波混频原理，当两束频率不
同的光入射到非线性晶体上，将产生频率不同的极化行波，如果极化行波在晶体
中传播的速度与电磁波自由传播的速度一致，将引起累积增长。由Manley-Rowe
关系：
)()()(221133ωωωI dz d I dz d I dz d -=-= (6)
可知在光波相互作用过程中，频率为ω3（高频）的光波每湮没一个光子，同时产
生两个频率为ω1和ω2的低频光子。由于
213ωωω＋＝，从Manley-Rowe 关系式
得到： 常数=++=++3213210)(I I I I I I dz
d (7)
表明在三波相互作用过程中，三个光波的总能量是不变的，也就是说，能量
只在光波之间交换，介质不参与，只起媒介作用。这是一切参量作用的特点。
6. 自发参量下转换（含大量相位匹配内容）
自发参量下转换（SPDC ）光场的产生原理类似于上述的参量混频过程，都
是强光泵浦的非线性光学现象，但又有本质的区别。一般的参量混频需要有两束
光入射非线性晶体，而SPDC 过程中只有一束泵浦光作用在非线性晶体上。它是
由单色泵浦光流和量子真空噪声对非中心对称非线性晶体的综合作用而产生的
一种非经典光场。量子真空噪声与原子相互作用产生自发辐射，自发辐射光子与
泵浦光子在非线性晶体中进行混频，并经参量放大后输出。也就是说，SPDC 光
场可理解为自发辐射的参量放大过程，由于自发辐射为连续光谱，SPDC 光场就
具有从泵浦频率到晶格共振频率的宽光谱分布。理论和实验都表明SPDC 过程中
产生的双光子具有量子相关性，由这两个光子构成的态称为双光子纠缠态，它们
具有频率、时间、偏振和自旋纠缠特性以及全同的时间涨落。SPDC 光场的空间
分布取决于非线性晶体折射率的色散特性和泵浦光场电场波矢与晶体光轴方向
之间的夹角θ。
光学非线性参量下转换产生双光子纠缠态，是纠缠态制备的一个重大突破，
很多纠缠态的实验都在这个基础上展开。但一般情况下，参量下转换产生纠缠光
子对的效率比较低，大约在10-10数量级，并且在出射空间中分散呈圆锥分布。
如果单光子探测器效率不高，就给实验捕捉纠缠光子对造成困难，而且符合计数
率低，实验时间长，实验误差也随之增大。为提高产生纠缠光子对的效率，这一
领域的实验工作者提出了几种改进的SPDC 方案。1995年两个量子光学小组联合
报道了非共线II 类相位匹配产生较高强度的偏振纠缠光子对的实验方案。另一个
比较有效的改进方案是双块晶体中的II 类相位匹配SPDC 方案。本实验采用非共
线II 类相位匹配的方法产生偏振纠缠光子对。这部分内容将在后面详细讨论。
1) 相位匹配：
在非线性光学中，特别是在参量过程中，相位匹配是一个重要的物理概念。
它决定着在介质与光波相互作用中诸多可能产生的非线性光学现象哪些能真正
产生。事实上，在参量相互作用中，光波之间不仅要满足能量守恒，
i s p ωωω+= （8）
还要满足动量守恒。即：
)
()()(i s p k k k ωωω???+= （9） 只有入射光束在介质中的配置满足条件（9）后，参量过程才能实现。这个条件
在非线性光学中称为相位匹配条件。 相位匹配问题在非线性光学的光学混频和参量过程中具有普遍性。任何混频
或参量过程产生的光波，都是由介质中经非线性作用形成的同频率的极化波产生
的。由整个介质辐射的光波应是每一点辐射的光波的相干叠加。只有当叠加不是
相消而是相长时，参量过程才能发生。这就要求介质中每一点辐射的光波具有相
同的位相。由于介质的极化是以波的形式存在，所以只有当极化波的相速度与所
辐射的光波相速度相等时，这个要求才能满足。又因为极化波与所辐射的光波具
有相同的频率，如果极化波与所辐射的光波具有相同的相速度，它们就必须具有
相同的波矢量，即必须满足条件： )()()(i s p k k k ωωω???+= ，这就是相位
匹配的物理内涵。总之，相位匹配条件就是要求极化波与所辐射的光波具有相同
的相速度。只有满足该条件，极化波在所有空间位置上辐射的光波才是同相位的，
因而相干叠加后是相长的，从而有最大的输出。反之，在相位失配时，极化波在
不同空间位置上辐射的光波是不同相的，光波也不会有效地产生。
2) 实现相位匹配的方法：
由上面的讨论知道，只有相位匹配（?k=0）时，才会有足够的非线性增益使
参量放大得以实现。但如何实现参量放大中的相位匹配？
在泵浦光、信号光和闲置光共线传播的前提下，考虑到波矢与频率的关系
c
n k j j j /)(ωω=（j=p, s, i ）, 相位匹配条件 0=--=?i s p k k k k 可改
写为： 0)()()(=--i i s s p p n n n ωωωωωω （10）
将(8)式代入上式，（10）式又可改写为
0)]()([)]()([=-+-i p i s p s n n n n ωωωωωω (11)
显然，若不考虑双折射，在正常色散情况下由于()s p n n ωω>)(以及
()i p n n ωω>)(，该条件是无法实现的。但若借助于晶体的双折射，恰当选取泵
浦光、信号光和闲置光的偏振方向以及光束传播方向与晶体光轴的夹角 θ ，则
可以实现上述相位匹配条件。
各向异性介质（晶体）总存在一个或两个特殊方向，沿该方向传播的光波不
存在双折射，即两个本征折射率相等。此方向称为晶体的光轴。只有一条光轴的
晶体称为单轴晶体。若令光轴为 z 轴，则三个主折射率的关系为 n 1 = n 2 = n o , n 3
= n e. 当n e > n o 时，称为正单轴晶体；当n e < n o 时称为负单轴晶体。当 n 1 ≠ n 2 ≠
n 3 时称为双轴晶体。
单轴晶体的折射率椭球是一个旋转椭球。此时，通过原点 O 并垂直于任意
传播方向 k 的平面与该椭球相截的截面是一个椭圆，且该椭圆两条轴中的一条
总是落在 oxy 平面内。因此沿任意方向传播的两个本征光波中的一个，其偏振
方向一定落在 oxy 平面内，且相应的折射率一定等于 n o ，不随传播方向改变，
此光波称为寻常光（o 光）。另一本征光波，其偏振方向与 o 光偏振方向垂直且
落在椭圆截面的另一根轴上，相应折射率 n e (θ) 随 k 与 z 之间的夹角θ 而改
变，称为非常光（e 光）。
2/12222)sin cos ()(-+=e o e n n n θθ
θ （12）
对单轴晶体，通常称光波传播方向 k 与光轴 z 形成的平面为主平面。从几何学
不难看出，o 光垂直于主平面偏振，e 光在主平面内（即平行于主平面）偏振。
图 1 给出频率为 ω 和 2ω 两束光的折射率面： 前者由较小的球面（表示
o 光折射率）和椭球面（表示 e 光折射率）构成，后者由较大的球面和椭球面
构成。因为无论 o 光或 e 光，都有 ()ωωn n >)2(>)(ωn 。按照折射率面的定
义，由原点 O 至较小球面与较大椭球面交点连线的方向 k , 即是能实现相位匹
配的光波共线传播方向。因为这时沿该方向传播的 o 光和 e 光有相同的折射率
ωo n 和 )(2θωe n 。 这时光束传播方向 k 与晶体光轴 z 之间的夹角 θm 称为
匹配角。θm 满足下列关系式：
2
2
2
2
2
2
2
2
)
(
)
(
)
(
)
(
sin
-
-
-
-
-
-
=
ω
ω
ω
ω
θ
o
e
o
o
m
n
n
n
n
（13）其中
ω
o
n
和
ω
e
n及
ω
2
o
n
和
ω
2
e
n
分别是不同频率光的两个主折射率。
图1 负单轴晶体的折射率面
以上叙述的是在光波的特定偏振配置下，通过调节光波传播方向与晶体光轴之间的夹角θ，使之等于θm以实现相位匹配，称之为角匹配。由于随着温度的改变，晶体的折射率和双折射特性也在变化，所以有时也采用所谓温度匹配。这时是在光波的特定偏振配置下，固定光波传播方向与晶体光轴的夹角θ，调节温度，使之实现相位匹配。
3)I型和II型自发参量下转换：
由于晶体的双折射导致不同偏振的光在晶体内的折射率不同，同时晶体的色散作用使得在某些晶体中可以满足上述相位匹配条件，因而可以通过选择适当的非线性晶体材料来实现自发参量下转换。
根据晶体相位匹配的类型可将参量下转换分为I型和II型，下面分别介绍这两种类型的特征（以负单轴晶体为例）。
对于I型参量下转换，其中自发参量下转换过程可以表示为e →o + o，也
就是产生的双光子偏振相同，且均垂直于泵浦光偏振方向。产生的参量光的空间
分布是以抽泵浦光为轴成锥状分布，如图 2 。这种类型产生的是在时间、空间
和频率上纠缠的双光子态。
图 2 表示非频率简并、非共线的情况。当频率简并时，下转换光子对在空
间上呈对称分布。
与I 型下转换相反，II 型下转换可表示为 e → e + o ，即产生的双光子对偏
振方向互相垂直。理论计算表明，在二类匹配的自发参量下转换过程中，两个下
转换光子的出射模式为两个圆锥。如图3所示：当切割角度大于共线匹配的切割
角θm 时两个圆锥相交，当切割角度等于θm 时两个圆锥相切，当切割角度小于θm
时两个圆锥相离。
图3 下转换光子空间分布随切割角θ的变化关系示意图
图2 I 型自发参量下转换
II 型下转换通常采用频率简并情况，这时可产生偏振纠缠双光子对。如图 4
所示 ，参量光在非共线匹配时的分布为两个圆锥，图中上半圆为 e 光，下半圆
为 o 光，而其交叉的两点则可能是 e 光也可能是o 光，但如果其中一个为 e
光，则另一个为 o 光，这样在这两方向上的一对光子形成偏振纠缠的双光子态。 )
(
212121H V e V H i α+=
ψ
图4 II 型参量下转换示意图
图中 V 和 H 代表垂直（e 光）和水平（o 光）两个偏振态，α为两路光的相位
差，与晶体内双折射效应有关。与单纯的SPDC 方案比较，非共线II 类相位匹配
SPDC 光场产生的纠缠光子对更多，而且偏振纠缠比动量-空间纠缠、能量-时间纠
缠应用起来更方便，物理图像更明晰，实验装置也相对简单。
7. 走离效应与补偿
因为II 类相位匹配时下转换双光子分别为 o 光和 e 光， o 光在晶体中的
波前传播方向与能量传播方向一致，而 e 光波前传播方向与能量传播方向不一
致，因此晶体中 o 光和 e 光的能量传播方向不一致，相互分开的角度 δ 称为
离散角。这种效应称为横向离散，或走离（walk ）效应。在相位匹配时，δ 由下
式决定：
θθδ2sin )11)((21tan 2222e o e n n n -=
由于离散效应，当光束截面有限时，两束光行进一段距离 L 后便分离开而
不再相互作用。若光束截面宽度为 d, 那么δtan /d L d = 称为有效临界长度。
在设计纠缠源时，必须考虑由于晶体的双折射效应产生走离效应导致纠缠度
的降低，所以必须加以补偿。双折射效应会导致下转换光子在晶体内的横向走离
与纵向走离效应。横向走离效应指的是在双折射晶体中由于电场矢量 E 与电位
移矢量 D 的方向并不一致，而是存在一个夹角 δ，这使得波矢量 K 与能流方
向 S 之间也存在同样大小的一个夹角，这个夹角会使得原本重合的寻常光与非
常光在空间上发生走离。而纵向走离效应指的是在双折射晶体中不同偏振的 o
光和 e 光由于群速度的不同而造成的传播时间上的走离。这些效应都有可能破
坏光子对的相干性，必须用量子擦除技术使相干恢复。恢复的办法就是在下转换
光路中加入半波片与一块厚度为主BBO 晶体一半的辅助BBO, 使横向空间走离与
纵向时间的走离都得到补偿。
横向走离补偿的原理如图5所示。若下转换光子在主BBO 晶体的中间产生，
则其走离大小相当于由晶体一半的厚度产生。出射的o 光和e 光经过 45 度放
置的半波片，它们的偏振方向各自改变 90?，即原来垂直偏振的o 光变成水平
偏振的e 光，而原来水平偏振的 e 光变成垂直偏振的 o 光，再进入厚度为主
BBO 一半的补偿BBO 。 由于主BBO 与补偿用的辅助BBO 晶体空间取向完全相同，
所以改变偏振方向以后的o 光和e 光经过厚度为主BBO 晶体厚度一半的辅助BBO
晶体后，两光子在主BBO 晶体内由于双折射效应产生的横向空间走离和纵向时
间走离都得到完全补偿。若下转换不是发生在主BBO 的正中间，只要在泵浦光
的横向相干长度内，在主BBO 中间两侧相等距离上产生光子发生的走离是不可
区分的，相干性仍然可以恢复。
横向走离的大小可由式（14）计算：
222222()sin 22sin cos e o o e n n L X n n θθθ-?=?+ （14）
其中，ΔX 表示o 光与 e 光在离开晶体表面时分开的距离，θ为晶体的切割角，
L 为晶体的厚度，n o , n e 分别为晶体中寻常光与非常光的折射率。图6给出了横向
走离大小随晶体厚度变化的关系。从中可以看出当产生下转换的BBO (θ=42.8°)
晶体为 2 mm 厚时，横向走离的大小约为 140 微米。
图5 补偿横向走离示意图
图6 横向走离大小与晶体厚度的关系
纵向走离效应主要考虑由于寻常光与非常光折射率不同导致的光子到达的
时间不同。补偿原理示意图如图7所示。
主BBO 辅BBO
半波片 12345h mm
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
x mm
图7 补偿纵向走离示意图
最大时间差由式（15）给出：
11()o e T L u u δ=- （15）
其中L 为晶体的长度，u o , u e 分别为晶体中寻常光与非常光的群速度。图8为理
论计算给出的单位厚的BBO 晶体(θ=42.8°)纵向走离随波长变化的关系。从中可
以看出在波长为806nm 附近，2mm 厚度晶体走离大小为0.5ps 。
图8 纵向走离随波长变化的示意图
经过补偿，得到的双光子纠缠态为：
0.60.70.80.9波长m
0.22
0.24
0.26
0.28
0.3
0.32
ps
mm
)(21
2121H V e V H i α+=ψ
其中 α 的数值可以通过微调BBO 晶体调节。
【实验装置】
本实验采用BBO 晶体二类相位匹配产生双光子偏振纠缠态。实验装置示意
如图9所示。
1为德国LG 公司生产的蓝光半导体激光器，其中心波长为408nm, 输出功
率为40mw 。该激光器操作简单，属于即开即用型。输出的蓝光经过两个反射镜
2和3反射后，将出射光的高度调为我们实验室光学系统的统一高度。然后用焦
距为30cm 的凸透镜4对泵浦激光聚焦，聚焦后光斑的直径大约为0.3mm 。使得
聚焦后泵浦光的束腰正好在主BBO 晶体5的中心。BBO 晶体的尺寸为
7mm ?7mm ?2mm ，切割角为θ= 42.8°φ= 30°。 晶体的两个表面都增镀了对
408nm 和816nm 的增透膜。为了调节方便，将晶体装载俯仰倾斜与左右倾斜都
可调的支架内。实验上将BBO 晶体的光轴调在竖直平面内。此时两个波长简并
的光子对在水平面内与泵浦光成大约3.7°角。这样可以使泵浦光与下转换光子
在空间上分开，减少不必要的滤波手段。实验上我们在主BBO 晶体后放置一个
光学垃圾桶8，将不需要的泵浦光收集掉。
图9 产生双光子偏振纠缠的实验装置示意图
在一定范围内，下转换光子的出射角度与其波长成线性关系，通过选择收集带宽可以确定所收集光子模式的发散角。我们实验上选取3nm带宽内的光子为收集目标：
0.123
i
D
i
d
d
θ
θ
λ
==o
对于我们的晶体切割角, dθ/dλ=0.04816°/nm。为了恢复由于晶体双折射效应破
坏掉的量子相干性，两个目标模式分别经过两个红外反射镜（6，7）反射后，都经过一个由半波片（9，13）和尺寸为7mm?7mm?1mm的BBO晶体组成的补偿系统。半波片的光轴角度放置为45度，辅助BBO（10，14）的角度与主BBO一致。11和15是两个极化片，用来分析纠缠光子对的纠缠特性。经过焦距为11mm 的非球面镜聚焦，与单模光纤的模场相匹配。收集纠缠光子对的光纤为Thorlabs 公司的P1-830A-FC-5光纤，其模场直径为MFD=5.6微米。收集到的光子对经过单模光纤直接进入单光子探测器（SPCM-AQR-12）12和16。
1.泵浦激光与聚焦
泵浦激光器的中心波长为408nm，线宽为0.5nm。因此相干长度为
2
0.32
c
l mm
λ
λ
==
?。其技术指标如表1所示。
激光束是高斯光束，光强在横截面上有一定的空间分布，中心最强，向外逐渐变弱。当激光束作用于非线性介质时，由于光强引起的折射率改变与光强成正比，这就使折射率在横截面上也有一定的空间分布。如果非线性折射率n2>0,则中心折射率最大，向外逐渐变小。光束通过这种介质如同通过一个凸透镜而使光激光束是高斯光束，光强在横截面上有一定的空间分布，中心最强，向外逐渐变弱。当激光束作用于非线性介质时，由于光强引起的折射率改变与光强成正比，这就使折射率在横截面上也有一定的空间分布。如果非线性折射率n2>0,则中心折射率最大，向外逐渐变小。光束通过这种介质如同通过一个凸透镜而使光束聚焦，这就是自聚焦效应。如果n2< 0，则中心折射率最小，向外逐渐变大。
光束通过时如同通过一个凹透镜而使光束散焦，这就是自散焦作用。激光束在非
线性介质中传播，由于光束光强在横截面上有一定的空间分布，引起其相位在横
截面上也有一定的空间分布，称为空间自相位调制。
图10 408nm 半导体激光器
为了增加BBO 晶体中的功率密度，必须对泵浦激光进行聚焦。使用多大的
透镜对准直泵浦光进行聚焦是需要仔细考虑的。聚焦太小会使的纠缠对比度降
低，所以一般聚焦后泵浦的光斑大小要大于横向走离效应的大小。图11为计算
所得出的使用不同焦距的透镜可以将泵浦光聚为多大的关系图。从中可以看出当
使用焦距为50cm 的透镜时，泵浦光的束腰聚为105微米左右。此时泵浦光的瑞利长度为20
02217z cm
πωλ=≈。远大于晶体的厚度2mm ，满足平面波近似条件。
假设晶体的中心置于聚焦后的束腰处，此时晶体表面的曲率半径为
20()7z R z z m z =+≈，从另一个角度验证了满足平面波近似条件。
近代物理实验报告 实验题目：高温超导材料的特性与表征作者：李健 时间：2015-09-17
高温超导材料的特性与表征 【摘要】本实验主要通过对高温超导材料Y-Ba-Cu-O特性的测量，理解超导体的两个基本特性，即完全导电性和完全抗磁性，了解超导磁悬浮的原理。本实验利用液氮将高温超导材料Y-Ba-Cu-O降温，用铂电阻温度计测量温度，通过测量铂电阻的大小及查询铂电阻-温度对照表得出相应的温度，再电压表测得超导体电阻，即能得到超导体电阻温度曲线，测得该样品的超导转变温度约为93K；再通过超导磁悬浮实验验证了高温超导材料的磁特性，得到分别在零场冷却，有场冷却下的超导体的磁悬浮力与超导磁体间距的关系曲线。 【关键词】高温超导零电阻现象MEISSNER效应低温恒温器四引线法磁悬浮 【引言】 从1991年荷兰物理学家卡默林·翁纳斯（H.K.Onnes）发现低温超导体，超导科技发展大体经历了三个阶段：1911年到1957年BCS超导微观理论问世，是人类对超导电性的基本探索和认识阶段，核心是提出库珀电子对；第二阶段是从1958年到1985年是超导技术应用的准备阶段，成功研制强磁场超导材料，发现约瑟夫森效应；第三阶段是1986年发现高于30K的超导材料，进入超导技术开发时代。超导研究领域的系列最新进展，为超导技术在更方面的应用开辟了十分广阔的前景。 超导电性的应用十分广泛，例如超导磁悬浮列车、超导重力仪、超导计算机、超导微波器件等，超导电性还可以用于计量标准，在991年1月1日开始生效的伏特和欧姆的新实验基准中，电压基准就是以超导电性为基础。 本实验目的是通过对氧化物高温超导材料的测量与演示、加深理解超导体两个基本特性；了解超导磁悬浮原理；了解金属和半导体的电阻随温度变化以及温差电效应；掌握低温物理实验的基本方法：低温的获得、控制和测量。 【正文】 一、实验原理 1.超导现象、临界参数及实用超导体 （1）零电阻现象 将物体冷却到某一临界温度Tc以下时电阻突然降为零的现象，称为超导体的零电阻现象。不同的超导体的临界温度各不相同。如下图，用电阻法测量临界温度，把降温过程中电阻温度曲线开始从直线偏离处的温度称为起始转变温度Tc,onset，临界温度Tc定义为待测样品电阻从起始转变处下降到一半对应的温度，也称作超导转变的中点温度Tcm。电阻变化10%到90%所对应的温度间隔定义为转变宽度△Tc，电阻全降到零时的温度为零电阻温度Tc。通常说的超导转变温度Tc指Tcm。
近代物理实验教程的实验报告 时间过得真快啊！我以为自己还有很多时间，只是当一个睁眼闭眼的瞬间，一个学期都快结束了，现在我们为一学期的大学物理实验就要画上一个圆满的句号了，本学期从第二周开设了近代物理实验课程，在三个多月的实验中我明白了近代物理实验是一门综合性和技术性很强的课程，回顾这一学期的学习，感觉十分的充实，通过亲自动手，使我进一步了解了物理实验的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。我们所做的实验基本上都是在物理学发展过程中起到决定性作用的著名实验，以及体现科学实验中不可缺少的现代实验技术的实验。它们是我受到了著名物理学家的物理思想和探索精神的熏陶，激发了我的探索和创新精神。同时近代物理实验也是一门包括物理、应用物理、材料科学、光电子科学与技术等系的重要专业技术基础物理实验课程也是我们物理系的专业必修课程。 我们本来每个人要做共八个实验，后来由于时间关系做了七个实验，我做的七个实验分别是：光纤通讯，光学多道与氢氘，法拉第效应，液晶物性，非线性电路与混沌，高温超导，塞满效应，下面我对每个实验及心得体会做些简单介绍： 一、光纤通讯：本实验主要是通过对光纤的一些特性的探究（包括对光纤耦合效率的测量，光纤数值孔径的测量以及对塑料光纤光纤损耗的测量与计算），了解光纤光学的基础知识。探究相位调制型温度传感器的干涉条纹随温度的变化的移动情况，模拟语电话光通信， 了解光纤语音通信的基本原理和系统构成。老师讲的也很清楚，本试验在操作上并不是很困难，很易于实现，易于成功。
二、光学多道与氢氘：本实验利用光学多道分析仪，从巴尔末公式出发研究氢氘光谱，了解其谱线特点，并学习光学多道仪的使用方法及基本的光谱学技术通过此次实验得出了氢原子和氘原子在巴尔末系下的光谱波长，并利用测得的波长值计算出了氢氘的里德伯常量，得到了氢氘光谱的各光谱项及巴耳末系跃迁能级图，计算得出了质子和电子的质量之比。个人觉得这个实验有点太智能化，建议锻炼操作的部分能有所加强。对于一些仪器的原理在实验中没有体现。如果有所体现会比较容易使学生深入理解。数据处理有些麻烦。不过这也正是好好提高自己的分析数据、处理数据能力的好时候、更是理论联系实际的桥梁。 三、法拉第效应：本实验中，我们首先对磁场进行了均匀性测定，进一步测量了磁场和励磁电流之间的关系，利用磁场和励磁电流之间的线性关系，用电流表征磁场的大小；再利用磁光调制器和示波器，采用倍频法找出ZF6、MR3－2样品在不同强度的旋光角θ和磁场强度B的关系，并计算费尔德常数；最后利用MR3样品和石英晶体区分自然旋光和磁致旋光，验证磁致旋光的非互易性。 四p液晶物性：本实验主要是通过对液晶盒的扭曲角，电光响应曲线和响应时间的测量，以及对液晶光栅的观察分析，了解液晶在外电场的作用下的变化，以及引起的液晶盒光学性质的变化，并掌握对液晶电光效应测量的方法。本实验中我们研究了液晶的基本物理性质 和电光效应等。发现液晶的双折射现象会对旋光角的大小产生的影响，在实验中通过测量液晶盒两面锚泊方向的差值，得到液晶盒扭曲角的大小为125度；测量了液晶的响应时间。观察液晶光栅的衍射现象，在“常黑模式”和“常白模式”下分别测量了液晶升压和降压过程的电光响应曲线，求得了阈值电压、饱
怀化学院 大学物理实验实验报告 系别物信系年级2009专业电信班级09电信1班姓名张三学号09104010***组别1实验日期2009-10-20 实验项目:长度和质量的测量 【实验题目】长度和质量的测量
【实验目的】 1. 掌握米尺、游标卡尺、螺旋测微计等几种常用测长仪器的读数原理和使用方法。 2. 学会物理天平的调节使用方法，掌握测质量的方法。 3. 学会直接测量和间接测量数据的处理，会对实验结果的不确定度进行估算和分析，能正确地表示测量结果。 【实验仪器】(应记录具体型号规格等，进实验室后按实填写) 直尺(50cm)、游标卡尺(0.02mm)、螺旋测微计(0～25mm,0.01mm),物理天平(TW-1B 型，分度值0.1g ，灵敏度1div/100mg),被测物体 【实验原理】(在理解基础上，简明扼要表述原理，主要公式、重要原理图等) 一、游标卡尺 主尺分度值：x=1mm,游标卡尺分度数：n （游标的n 个小格宽度与主尺的n-1小格长度相等）,游标尺分度值： x n n 1 -（50分度卡尺为0.98mm,20分度的为：0.95mm ）,主尺分度值与游标尺分度值的差值为：n x x n n x =-- 1,即为游标卡尺的分度值。如50分度卡尺的分度值为：1/50=0.02mm,20分度的为：1/20=0.05mm 。 读数原理：如图，整毫米数L 0由主尺读取，不足1格的小数部分l ?需根据游标尺与主尺对 齐的刻线数k 和卡尺的分度值x/n 读取：n x k x n n k kx l =--=?1 读数方法（分两步）： (1)从游标零线位置读出主尺的读数.(2)根据游标尺上与主尺对齐的刻线k 读出不足一分格的小数,二者相加即为测量值.即: n x k l l l l +=?+=00,对于50分度卡尺：02.00?+=k l l ;对20分度：05.00?+=k l l 。实际读数时采取直读法读数。 二、螺旋测微器 原理：测微螺杆的螺距为，微分筒上的刻度通常为50分度。当微分筒转一周时，测微螺杆前进或后退mm ，而微分筒每转一格时，测微螺杆前进或后退50=。可见该螺旋测微器的分度值为mm ，即千分之一厘米，故亦称千分尺。 读数方法：先读主尺的毫米数（注意刻度是否露出），再看微分筒上与主尺读数准线对齐的刻线（估读一位）,乖以, 最后二者相加。 三：物理天平 天平测质量依据的是杠杆平衡原理 分度值:指针产生1格偏转所需加的砝码质量，灵敏度是分度值的倒数，即n S m =?，它表示 天平两盘中负载相差一个单位质量时，指针偏转的分格数。如果天平不等臂，会产生系统误差，消除方法：复称法，先正常称1次，再将物放在右盘、左盘放砝码称1次(此时被测质量应为砝码质量减游码读数)，则被测物体质量的修正值为：21m m m ?= 。 【实验内容与步骤】(实验内容及主要操作步骤) 1. 米尺测XX 面积：分别测量长和宽各一次。 2. 游标卡尺测圆环体积：(1)记下游标卡尺的分度值和零点误差。(2)用游标卡尺测量圆环
近代物理实验期末考试试题及答题要点 1.（实验名称：核衰变的统计规律） （1）测量G-M 计数管的坪曲线目的是什么？ （2）某学生用G-M 计数管探测到某一放射源放射的粒子，每次测量的时间为30秒，共测量100次，测量数据如下表所示；用χ2检验方法判断测量结果是否服从泊松分布（2 19.49αχ-=）。已知泊松分布的 概率函数式为： ()P n =! n m m e n - 。 【答题要点】 (1) 检验G-M 管是否正常和确定工作电压。 (2) m=2.51，选用皮尔逊统计量作X 2检验，考虑到计算X 2值时每个区间的频数不能太少，于是把5i k >以上的数据合为一个区间，其余数据均可单独作为一个区间。因,100i i E NP N ==则 2.511 2.51(0)1008.1!0! m k m E k N e e k --===?= 1 2.512 2.51(1)10020.41! E k e -==?= 同理可得3(2)25.5E k ==；4(3)21.3E k ==；5(4)13.4E k ==；6(5)11.3E k >=可求得： 2 6 21() 2.12i i i i N E E χ=-==∑ 选定显著水平 a=0.05，查X 2分布表得2 19.49αχ-=。由于22 1αχχ-<,故可判断观测结果与泊松分 布无显著差异。 2.（实验名称：高真空的获得与测量） （1）真空的基本特点：1） 2） 3） 。 （2）衡量真空泵的两个重要指标是： 和 。 （3）某一真空系统当用机械泵抽到1.2×10-1Pa 后打开扩散泵，几分钟后真空度开始下降，直到几十Pa ， 后又开始上升直到小于1×10-2Pa 。请解释这一现象。 【答题要点】 （1）真空空间气体分子密度极小，仅为大气压下分子密度的万亿分之一；气体分子或带电粒子的平均自由程极长；气体分子与固体表面碰撞的频率极低。 （2）极限压强; 抽气速率 （3）首先是油受热体积膨胀致使压强增大，真空度下降；当油蒸气遇到冷却水冷凝后，压强变小，真空
一、 夫兰克—赫兹实验 1解释曲线I p －V G2形成的原因 答；充汞的夫兰克-赫兹管，其阴极K 被灯丝H 加热，发射电子。电子在K 和栅极G 之间被加速电压KG U 加速而获得能量，并与汞原子碰撞，栅极与板极A 之间加反向拒斥电压GA U ，只有穿过栅极后仍有较大动能的电子，才能克服拒斥电场作用，到达板极形成板流A I 。 2实验中，取不同的减速电压V p 时，曲线I p －V G2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。 3实验中，取不同的灯丝电压V f 时，曲线I p －V G2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A GK I U -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。 二、 塞曼效应 1、什么叫塞曼效应，磁场为何可使谱线分裂？ 答；若光源放在足够强的磁场中时，原来的一条光谱线分裂成几条光谱线，分裂的谱线成分是偏振的，分裂的条数随能级的类别而不同。后人称此现象为塞曼效应。原子中电子的轨道磁矩和自旋磁矩合成为原子的总磁矩。总磁矩在磁场中受到力矩的作用而绕磁场方向旋进从而可以使谱线分离 2、叙述各光学器件在实验中各起什么作用? 答；略 3、如何判断F-P 标准具已调好？ 答；实验时当眼睛上下左右移动时候，圆环无吞吐现象时说明F-P 标准具的两反射面平行了。 4、实验中如何观察和鉴别塞曼分裂谱线中的π成分和σ成分？如何观察和分辨σ成分中的左旋和右旋偏振光？ 答；沿着磁场方向观测时，M ?=+1为右旋圆偏振光，M ?=-1时为左旋偏振光。在实验中，+σ成分经四分之一玻片后，当偏振片透振方向在一、三象限时才可观察到，因此为相位差为π2的线偏振光，所以+σ成分为右旋偏振光。同理可得-σ成分为左旋偏振光。 三、核磁共振 1、 什么叫核磁共振？
近代物理实验总结 通过这个学期的大学物理实验，我体会颇深。首先，我通过做实验了解了许多实验的基本原理和实验方法，学会了基本物理量的测量和不确定度的分析方法、基本实验仪器的使用等；其次，我已经学会了独立作实验的能力，大大提高了我的动手能力和思维能力以及基本操作与基本技能的训练，并且我也深深感受到做实验要具备科学的态度、认真态度和创造性的思维。下面就我所做的实验我作了一些总结。 一.核磁共振实验 核磁共振实验中为什么要求磁场大均匀度高的磁场?扫场线圈能否只放一个?对两个线圈的放置有什么要求？测量共振频率时交变磁场的幅度越小越好? 1, 核磁共振实验中为什么要求磁场大均匀度高的磁场? 要求磁场大是为了获得较大的核磁能级分裂。这样，根据波尔茨 曼，低能和高能的占据数（population)的“差值增大，信号增强。 均匀度高是为了提高resolution. 2. 扫场线圈能否只放一个?对两个线圈的放置有什么要求? 扫场线圈可以只放一个。若放两个，这两个线圈的放置要相互垂直， 且均垂直于外加磁场。 3. 测量共振频率时交变磁场的幅度越小越好? 不对。但是太大也不好（会有信号溢出）应该有合适的FID信号 二.密立根有实验 对油滴进行测量时，油滴有时会变模糊，为什么？如何避免测量过程丢失油滴？若油滴平很调节不好，对实验结果有何影响？为什么每测量一次tg都要对油滴进行一次平衡调节？为什么必须使油滴做匀速运动或静止？试验中如 何保证油滴在测量范围内做匀速运动？ 1、油滴模糊原因有：目镜清洁不够导致局部模糊或者是油滴的平衡没 有调节好导致速度过快 为防止测量过程中丢失油滴，油滴的速度不要太大，尽可能比较小 一些，这样虽然比较费时间，但不会出现油滴模糊或者丢失现象 2、根据实验原理可知，如果油滴平衡没有调节好，则数据必然是错误 的，结果也是错误的。因为油滴的带电量计算公式要的是平衡时的 数据 因为油滴很微小，所以不同的油滴其大小和质量都有一些差异，导 致其粘滞力和重力都会变化，因此需要重新调节平衡才可以确保实 验是在平衡条件下进行的。
《 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？
近代物理实验报告 实验题目： 1 真空获得与真空测量 2 热蒸发法制备金属薄膜材料 3 磁控溅射法制备金属薄膜材料班级： 学号： 学生姓名： 实验教师： 2010-2011学年第1学期
实验1真空获得与真空测量 实验时间： 地点： 指导学生： 【摘要】本实验采用JCP-350C 型热蒸发/磁控溅射真空镀膜机，初步了解真空获得与测量的方法，熟悉使用镀膜机的机械泵和油扩散泵，能用测量真空的热偶真空计和电离真空计等实验仪器，掌握真空的获得和测量方法。 【关键词】镀膜机；机械泵；扩散泵；真空获得和测量 一、实验目的 1.1、学习并了解真空科学基础知识，学会掌握低、高真空获得和测量的原理及方法； 1.2、熟悉实验设备和仪器的使用。 二、实验仪器 JCP-350C 型热蒸发/磁控溅射真空镀膜机。 三、真空简介 3.1真空 “真空”这一术语译自拉丁文Vacuo ，其意义是虚无。其实真空应理解为气体较稀薄的空 间。在指定的空间内，低于一个大气压力的气体状态统称为真空。 3.2真空的等级 真空状态下气体稀薄程度称为真空度，通常用压力值表示。1958年，第一界国际技术 会议曾建议采用“托”(Torr)作为测量真空度的单位。国际单位制(SI)中规定压力的单位为帕(Pa)。我国采用SI 规定。 ● 1标准大气压(1atm)≈1.013×105Pa(帕) ● 1Torr≈1/760atm≈1mmHg ● 1Torr≈133Pa ● 我国真空区域划分为：粗真空、低真空、高真空、超高真空和极高真空。 ● 粗真空 Pa 35103331~100131???? ● 低真空 Pa 13103331~103331-???? ● 高真空 Pa 61 103331~103331--???? ● 超高真空 Pa 106103331~103331--???? ● 极高真空 Pa 10103331-??< 3.3获得真空的意义 获得真空不仅在科研、教学、工业以及人类生活中应用起到很大的作用，而且给人类的 整个社会文明的进步、财富创造以及科技创新都具有重大的意义。 3.4真空技术的应用 随着真空获得技术的发展，真空科学的应用领域很广，目前已经渗透到车辆、土木工程 呢、机械、包装、环境保护、医药及医疗机械、石油、化工、食品、光学、电气、电子、原
近代物理实验试题
近物实验面试考题 试题 真空镀膜 1．真空镀膜原理； 2．加热烘烤基片对膜的质量有什么影响？ 3．基片性能、蒸发速度、蒸发时的真空度以及蒸发源与基片之间的距离等因素对膜的质量有什么影响？ 4．轰击的物理作用？ 5．真空镀膜的实验操作过程 霍尔效应 1.什么是霍尔效应； 2.若导体中同时有两种极性的载流子参与导电，其综合霍耳系数比单一载流子导电的霍耳系数是增大还是减小，为什么？ 3.如何分离霍尔效应与其它效应？ 4.霍耳系数误差因子0.69的说明？ 5.实际测量与理论相差的原因？ 红外分光测量 1．产生红外吸收的条件是什么？是否所有的分子振动都会产生红外吸收铺？为什么？ 2．以亚甲基为例说明分子的基本振动形式。 3．何谓基团频率？它有什么重要性及用途？ 4．红外光谱定性分析的基本依据是什么？简述红外定性分析的过程。
5．影响基团频率的因素有哪些？ 6．何谓“指纹区”？它有什么特点和用途？ 7．已知HCl在红外光谱中吸收频率为2993cm-1，试求出H-Cl键的键力常数。 红外光谱的用途？ 一.真空的获得与测量 低真空获得过程中，用火花枪激发玻璃系统，呈现出紫色、分红色说明什么？1．低真空获得过程中，加热或激发被抽容器，压强升高说明什么？ 2．激发或加热“热偶规”，压强减小说明什么问题？ 3．低真空测量过程中压强起伏说明什么？ 4．扩散泵油间歇沸腾的物理原因是什么？ 5．前级泵能否将扩散泵油蒸汽抽走？为什么？ 6．如何观察扩散泵油蒸汽流的喷发射程？ 7．简述气体分子在高真空下的扩散过程。 8．突然停电或者结束机械泵的工作时，必须要做什么？ 10.操作高真空的测量。 二. 汽液两相制冷机 1．F12冷凝器中发生的物理过程？ 2．F12蒸发器中发生的物理过程？ 3．环境温度对制冷机的影响？ 4．制冷剂用量对制冷效果的影响？ 5．工质的命名与定义？ 6．在什么情况下，压缩机吸气管会结霜？
南京大学近代物理实验2017版 篇一：南京大学-法拉第效应 法拉第效应 (南京大学物理学院江苏南京 210000) 摘要：平面偏振光穿过介质时，如果在介质中沿光的传播方向加上一个磁场，就会观察到光经过样品后光的振动面转过一个角度，也就是磁场使介质具有了旋光性，这种现象称为法拉第效应。本实验通过测量不同磁场下的法拉第转角，计算出介质的费尔德常数。 关键词：法拉第效应；法拉第转角；费尔德常数；旋光性 一、实验目的 1.了解法拉第效应的经典理论。 2.初步掌握进行磁光测量的方法。 二、实验原理 1.法拉第效应 实验表明，偏振面的磁致偏转可以这样定量描述：当磁场不是很强时，振动面旋转的角度θF与光波在介质中走过的路程l及介质中的磁感应强度在光的传播方向上的分量BH成正比，这个规律又叫法拉第_费尔得定律。 (1) 比例系数V由物质和工作波长决定，表征着物质的磁光特性，这个系数称为费尔得(Verdet)常数，它与光频和温度有关。几乎所有的
物质(包括气体液体固体)都有法拉第效应，但一般都很不显著。不同物质的振动面旋转的方向可能不同。一般规定：旋转方向与产生磁场的螺线管中电流方向一致的，叫正旋（V>0），反之叫负旋（V篇二：法拉第效应南京大学 法拉第效应 引言 1845年，英国科学家法拉第在探究电磁现象和光学现象之间的关系时发现：当一束平面偏振光穿过介质时，如果在介质中沿光的传播方向加上一个磁场，就会观察到光经过样品后光的振动面转过一个角度，也即磁场使介质居于了旋光性，这种现象后来就称为法拉第效应。 法拉第效应有许多方面的应用，它可以作为物质结构研究的手段，如根据结构不同的碳氢化合物其法拉第效应的表现不同来分析碳氢化合物导体物理的研究中，它可以用来测量载流子得得有效质量、迁移率和提供能带结构的信息；在激光技术中，利用法拉第效应的特性，制成了光波隔离、光频环形器、调制器等；在磁学测量方面，可以利用法拉第效应测量脉冲磁场。 实验原理 1.法拉第效应 实验表明，偏振面的磁致偏转可以这样定量描述：当磁场不是很强时，振动面旋转的角度θF与光波在介质中走过的路程l及磁感应强度在光的传播方向上的分量BH成正比，这个规律又叫法拉第—费
物理学本科专业近代物理实验报告 实验题目： 1 真空获得与真空测量 2 热蒸发法制备金属薄膜材料 3 磁控溅射法制备金属薄膜材料 班级：*** 学号：*** 学生姓名：*** 实验教师：*** 2014-2015学年第1学期
实验1真空获得与真空测量 地点：福煤实验楼D 栋405 【摘要】本文介绍了真空技术的有关知识，阐述了低真空和高真空的获得与测量方法。 【关键词】机械泵；扩散泵；真空技术；低真空；高真空；获得与测量 1．实验目的 （1）了解真空技术的基本知识。 （2）掌握真空获得和测量的方法。 （3）熟悉有关设备和仪器的使用方法。 2. 实验原理 2.1真空知识 2.1.1真空的概念及真空的区域划分 “真空”这一术语译自拉丁文Vacuo ，其意义是虚无。所谓真空，指的是压强比一个标准大气压更低的稀薄气体状态的空间。气体稀薄的程度称为真空度，通常用气体压强的大小来表示。气体越稀薄，气体压强越小，真空度越高；反之，则真空度越低。 1958年，第一界国际技术会议曾建议采用“托”(Torr )作为测量真空度的单位。国际单位制(SI)中规定压力的单位为帕(Pa )。我国采用SI 规定。 ● 1标准大气压(1atm)≈1.013×105Pa(帕) ● 1Torr≈1/760atm≈1mmHg ● 1Torr≈133Pa 我国真空区域划分为：粗真空、低真空、高真空、超高真空和极高真空。 ● 粗真空 Pa 3 5103331~100131???? ● 低真空 Pa 1 3 103331~103331-???? ● 高真空 Pa 61103331~103331--???? ● 超高真空 Pa 106 103331~10 3331--???? ● 极高真空 Pa 10 103331-??< 2.1.2真空技术的发展及应用 十九世纪初，利用低真空产生压力差的原理发明了真空提升、真空输送、吸尘、过滤、成形等技术。1879年爱迪生发明白炽灯，抽出灯泡中化学成份活泼的气体(氧、水蒸汽等)，防止灯丝在高温下氧化．同年，克鲁克斯发明阴极射线管，第一次利用真空下气体分子平均自由程增大的物理特性．后来，在电子管、电视管、加速器、电子显微镜、镀膜、蒸馏等方面也都应用了这一特性．1893年发明杜瓦瓶，这是真空绝热的首次应用． 真空技术在二十世纪得到迅速发展，并有广泛的应用。二十世纪初，在真空获得和测量的设备方面取得进展，如旋转式机械泵，皮氏真空计，扩散泵，热阴极电离真空计的发明，为工业上应用高真空技术创造了条件．接着，油扩散泵，冷阴极电离真空计的出现使高真空
怀化学院 大学物理实验实验报告系别数学系年级2010专业信息与计算班级10信计3班姓名张三学号**组别1实验日期2011-4-10 实验项目:验证牛顿第二定律
1.气垫导轨的水平调节 可用静态调平法或动态调平法，使汽垫导轨保持水平。静态调平法：将滑块在汽垫上静止释放，调节导轨调平螺钉，使滑块保持不动或稍微左右摆动，而无定向运动，即可认为导轨已调平。 2.练习测量速度。 计时测速仪功能设在“计时2”，让滑块在汽垫上以一定的速度通过两个光电门，练习测量速度。 3.练习测量加速度 计时测速仪功能设在“加速度”，在砝码盘上依次加砝码，拖动滑块在汽垫上作匀加速运动，练习测量加速度。 4.验证牛顿第二定律 （1）验证质量不变时，加速度与合外力成正比。 用电子天平称出滑块质量滑块m ，测速仪功能选“加速度”， 按上图所示放置滑块，并在滑块上加4个砝码(每个砝码及砝码盘质量均为5g)，将滑块移至远离滑轮一端，使其从静止开始作匀加速运动，记录通过两个光电门之间的加速度。再将滑块上的4个砝码分四次从滑块上移至砝码盘上，重复上述步骤。 （2）验证合外力不变时，加速度与质量成反比。 计时计数测速仪功能设定在“加速度”档。在砝码盘上放一个砝码（即 g m 102=），测量滑块由静止作匀加速运动时的加速度。再将四个配重块(每个配重 块的质量均为m ′=50g)逐次加在滑块上，分别测量出对应的加速度。 【数据处理】 (数据不必在报告里再抄写一遍，要有主要的处理过程和计算公式，要求用作图法处理的应附坐标纸作图或计算机打印的作图) 1、由数据记录表3，可得到a 与F 的关系如下： 由上图可以看出，a 与F 成线性关系，且直线近似过原点。 上图中直线斜率的倒数表示质量，M=1/=172克，与实际值M=165克的相对误差： %2.4165 165 172=- 可以认为，质量不变时，在误差范围内加速度与合外力成正比。
近物实验面试考题 试题（朋兴平；三个实验 17题） 真空镀膜 1．真空镀膜原理； 2．加热烘烤基片对膜的质量有什么影响？ 3．基片性能、蒸发速度、蒸发时的真空度以及蒸发源与基片之间的距离等因素对膜的质量有什么影响？ 4．轰击的物理作用？ 5．真空镀膜的实验操作过程 霍尔效应 1.什么是霍尔效应； 2.若导体中同时有两种极性的载流子参与导电，其综合霍耳系数比单一载流子导电的霍耳系数是增大还是减小，为什么？ 3.如何分离霍尔效应与其它效应？ 4.霍耳系数误差因子0.69的说明？ 5.实际测量与理论相差的原因？ 红外分光测量 1．产生红外吸收的条件是什么？是否所有的分子振动都会产生红外吸收铺？为什么？ 2．以亚甲基为例说明分子的基本振动形式。 3．何谓基团频率？它有什么重要性及用途？ 4．红外光谱定性分析的基本依据是什么？简述红外定性分析的过程。
5．影响基团频率的因素有哪些？ 6．何谓“指纹区”？它有什么特点和用途？ 7．已知HCl在红外光谱中吸收频率为2993cm-1，试求出H-Cl键的键力常数。 红外光谱的用途？ 一. 真空的获得与测量（宋长安二个实验19个题）06.6 1．低真空获得过程中，用火花枪激发玻璃系统，呈现出紫色、分红色说明什么？2．低真空获得过程中，加热或激发被抽容器，压强升高说明什么？ 3．激发或加热“热偶规”，压强减小说明什么问题？ 4．低真空测量过程中压强起伏说明什么？ 5．扩散泵油间歇沸腾的物理原因是什么？ 6．前级泵能否将扩散泵油蒸汽抽走？为什么？ 7．如何观察扩散泵油蒸汽流的喷发射程？ 8．简述气体分子在高真空下的扩散过程。 9．突然停电或者结束机械泵的工作时，必须要做什么？ 10.操作高真空的测量。 二. 汽液两相制冷机 1．F12冷凝器中发生的物理过程？ 2．F12蒸发器中发生的物理过程？ 3．环境温度对制冷机的影响？ 4．制冷剂用量对制冷效果的影响？ 5．工质的命名与定义？ 6．在什么情况下，压缩机吸气管会结霜？
近代物理实验报告
2019/8/9 18:29:00近代物理实验报告2 实验名称：铁磁共振 指导教师：鲍德松 专业：物理 班级：求是物理班1401 姓名：朱劲翔 学号：3140105747 实验日期：2016.10.19
实验目的： 1. 初步掌握用微波谐振腔方法观察铁磁共振现象。 2．掌握铁磁共振的基本原理和实验方法。 3．测量铁氧体材料的共振磁场r B ,共振线宽B ?，旋磁比γ以及g 因子和弛豫时间 τ。 实验原理： 根据磁学理论可知，物质的铁磁性主要来源于原子或离子的未满壳层中存在的非成对电子自旋磁矩。一块宏观的铁磁体包含有许多磁畴区域，在每一个区域中，自旋磁矩在交换作用的耦合下彼此平行排列，产生自发磁化，但各个磁畴之间的取向并不完全一致，只有在外磁场的作用下，铁磁体内部的所有自旋磁矩才保持同一方向，并围绕 着外磁场方向作进动。当铁磁物质同时受到两个相互垂直的磁场即恒磁场0B ρ 和微波磁 场1B ρ的作用后，磁矩的进动情况将发生重要的变化。一方面，恒磁场0B ρ 使铁磁场物质 被磁化到饱和状态，当磁矩M ρ 原来平衡方向与0B ρ有夹角θ时，0B ρ使磁矩绕它的方向作进动，频率为h B g B H μν=；另一方面，微波磁场1B ρ强迫进动的磁矩M ρ随着1B ρ的作用
而改变进动状态，M ρ 的进动频率再不是H ν了，而是以某一频率绕着恒磁场0B ρ作进动，同时由于进动过程中，磁矩受到阻尼作用，进动振幅逐渐衰减，如图（8—1）所示，微波磁场对进动的磁矩起到不断的补充能量的作用。当维持微波磁场作用时，且微波 频率ν=H ν时，耦合到M ρ的能量刚好与M ρ 进动时受到阻尼消耗的能量平衡时，磁矩就维持稳定的进动，如图（8—2）所示。铁磁共振的原理图如图（8—3）所示。 在恒磁场0B ρ（即0H ρ ）和微波磁场1B ρ（即h ρ）的作用下，其进动方程可写为： dt M d ρ = -γ（M ρ×H ρ）+ T ρ (8-1) 上式中e m e g 2=γ为旋磁比，g 为朗德因子，B ρ（即H ρ）为恒磁场0B ρ（即0H ρ）和微波 磁场1B ρ（即h ρ）合成的总磁场，T ρ 为阻尼力矩，此系统从微波磁场1B ρ中所吸收的全部 能量，恰好补充铁磁样品通过某机制所损耗的能量。阻尼的大小还意味着进动角度θ减少的快慢，θ减少得快，趋于平衡态的时间就短，反之亦然。因此这种阻尼可用弛豫时间τ来表示，τ的定义是进动振幅减小到原来最大振幅的e 1所需要的时间。 图（8—1）进动振幅逐渐衰减 图（8—2）微波磁场作用抵消阻尼，趋于平衡
弗兰克－赫兹实验 一、实验内容 测量氩原子的第一激发电位，分析误差及其原因。 二、实验步骤 参阅实验课件 三、注意事项： 1、实验过程不允许离开仪器； 2、板极电压不允许超过85V 。 四、思考题 1、在夫兰克－赫兹实验中，为什么I A －U G2K 曲线的波峰和波谷有一定的宽度？ 2、为什么I A －U G2K 曲线有的波谷电流不等于零，并且随着U G2K 的增大而升高？ 3、试分析，当夫兰克—赫兹管的灯丝电压变化时，I A －U G2K 曲线应有何变化？为什么？ 4、夫兰克—赫兹实验中，为什么说我们测到的是汞原子从10S 跃迁到31P 的第一激发电位，而不是10S 跃迁到30P 或32P 的第一激发电位。 5、测量氩原子的第一激发电位时，如果G 2-A 两极间没有反向拒斥电场，I A －U G2K 曲线会是什么样的一条曲线？这条曲线能求出激发电位吗？ 6、I A －U G2K 曲线中，第一个波谷对应U G2K 不是汞原子的第一激发电位，为什么？ 7、实验测出的氩原子I A －U G2K 曲线中，为什么峰-峰间距随U G2K 的增大而略有变大？
全息照相 一、实验内容 拍摄菲涅尔变换全息图 二、实验步骤 1、设计光路系统，光路系统应 满足下列条件： 1）、用透镜将物光束扩展到一定 程度以保证被摄物体能均匀照亮，参 考光也应扩展使感光板得到均匀光照。 2）、参考光应强于物光，在感光板的地方两光束的强度比约为4:1－10:1。 3）、物光与参考光束的夹角为30°－50°之间，两光束的光程大致相等（光程差小于1cm）。 （光学元件调整好后，关上照明灯，有条件的用照度计测量参考光与物光的强度（略），并调整符合要求。） 2、根据光强调好曝光器的曝光时间，（参考值：1－2秒），关上快门，在暗室下装上底片，底片的乳胶面向入射光（用手摸干片一角，有粘手感的一面为乳胶面），走到曝光器后静置2分钟后按曝光按钮曝光。取下曝光后的干片用黑纸包好放到纸盒中，再用黑布包好，拿到暗房显、定影。 3、显影及定影：先显影后定影，显影过程中应不断轻微摇动干片，显影完后放到清水中稍为洗一下，然后放入定影液中，并轻轻摇动干片，定影结束后取出再用清水洗2分钟。 显影时间：40 －100秒，由曝光时间、显影液浓度和温度决定。 定影时间：3－5分钟。 4、物像再现 1）、将全息片的乳胶面向着参考光，并尽可能使光照方向与原来参考光束的方向一致，从照片背面迎着参考光观察。 2）、试改变观察角度，看看物像有什么变化。 3）、移去扩束镜，使激光只照在全息片的一小部分，看看能否观察到整个物像。
浙江大学实验报告 课程名称：嵌入式原理实验类型：计算机实验 实验项目名称：实验四熟悉交叉编译环境和开发工具 学生姓名：何斯琼、姚冠红专业：计算机学号：3043027075、3043027076 同组学生姓名：指导老师：陈文智 实验地点：东四五楼嵌入式实验室实验日期：2007 年 3 月 5 日 实验目的和要求（必填） 目的：熟悉交叉编译环境和开发工具 实验内容和原理（必填） 对交叉编译工具进行熟悉和运用。 主要仪器设备 PC机 操作方法与实验步骤 进入/home/student/XSBase/XSBase255_Linux_B/Toolchain; 解压缩hybus-arm-linux-R1.1.tar.gz； 将解压缩得到的文件夹复制到/usr/local/下； 进入/root, 执行ls –a, 可见隐藏文件.bash_profile； 用vim编辑器编辑此文件：将$PA TH=/bin: /usr/local/hybus-arm-linux-R1.1/bin; 再执行命令source .bash_profile已更新此文件； 此时arm-linux-gcc命令(即交叉编译指令)已经可以执行； 以下为我们进行此实验时的全部过程： [student@localhost student]$ su Password: [root@localhost student]# ls XSBase [root@localhost student]# cd XSBase/ [root@localhost XSBase]# ls XSBase255_Linux_B [root@localhost XSBase]# cd XSBase255_Linux_B/ [root@localhost XSBase255_Linux_B]# ls app Datasheet Filesystem Image Kernel Source Toolchain BootLoader Documents GDB Jflash-XSBase255 RPM Tiny-X [root@localhost XSBase255_Linux_B]# cd Toolchain [root@localhost Toolchain]# ls hybus-arm-linux-R1.1 hybus-arm-linux-R1.1.tar.gz [root@localhost Toolchain]# tar -zxf hybus-arm-linux-R1.1.tar.gz [root@localhost Toolchain]# ls hybus-arm-linux-R1.1 hybus-arm-linux-R1.1.tar.gz [root@localhost Toolchain]# pwd /home/student/XSBase/XSBase255_Linux_B/Toolchain ......cp -a /usr/local/hybus-arm-llinux-R1.1
2017年六安市中考物理实验操作考试试题及实验报告2017年六安市中考物理实验操作考试试题及实验报告 叶集区平岗中学揭茂功 实验A 探究天平的使用 说明:1、考生除发现仪器有损坏或缺少向监考老师提出外，不得问 其它问题; 2、考试时间:15分钟。 3、满分15分 4、考生只需要填写第“四”题表格中的数据，不需要回答第“一”、“二”题中的问题。 一、提出问题: 如何使用天平测物块的质量, 二、猜想与假设: 使用天平测量物体的质量时，物体应放在天平的左侧托盘还是右侧托盘中, 三、制定计划与设计实验 1、设计实验方案，制定实验步骤; 2、从桌面上选取实验器材。四、进行实验与收集证据 1、安装调试好天平。 2、思考本实验的注意事项。 3、按正确方法、步骤进行实验。 4、将测量的数据记录在下表中: 被测物体质量M/克 物块 五、实验完毕整理好器材。 2017年六安市中考物理实验操作考试考核要点及评分标准准考证号姓名学校 实验A 探究天平的使用
评分得 操作考核内容满分点分 1 正确安放天平、调节横梁平衡 3 物体放在天平左边托盘、砝码放在右边托 2 3 盘上 3 能用镊子取砝码和移动游码 3 4 读数正确 2 5 数据记录正确 2 6 整理器材、保持整洁。 2 合计 15 实验合计得分监考教师签名 2017年六安市中考物理实验操作考试试题及实验报告 (考试时间15分钟) 准考证号姓名学校 实验B 探究电流表的使用 说明:1、考生除发现仪器有损坏或缺少向监考老师提出外，不得问其它问题2、考试时间:15分钟。3、满分15分4、考生只需要填写第“四”题表格中的数据，不需要回答第“一”、“二”题中的问题。一、提出问题: 如何用电流表测量小灯泡的电流, 二、猜想与假设: 用电流表测量小灯泡电流时，与小灯泡串联还是并联, 三、制定计划与设计实验 1、设计设计电路如右图所示。 2、从桌面上选取实验器材。四、进行实验与收集证据 1、思考本实验的注意事项。
变温霍尔效应 摘要：本实验采用范德堡测试方法，利用由控温仪、恒温器、电磁铁、恒流电源、电输运性质测试仪和装在恒温器内指上的锑化铟，碲镉汞单晶样品等组成的VTHM —1型变温霍尔效应仪首先测量室温条件下的电流和磁场不同方向的霍尔电压，又通过控温的方式测量了碲镉汞单晶样品的霍尔系数，得到并分析了实验与理论对比的T R H /1ln -曲线. 关键词：霍尔效应 半导体 载流子 霍尔系数 一：引言 对通电的导体或半导体施加一与电流方向垂直的磁场，则在垂直于电流和磁场方向上有一横向电位差出现，这个现象于1879年为物理学家霍尔所发现，故称为霍尔效应。在20世纪的前半个世纪，霍尔系数及电阻率的测量一直推动着固体导电理论的发展，特别是在半导体纯度以及杂质种类的一种有力手段，也可用于研究半导体材料电输运特征，至今仍然是半导体材料研制工作中必不可少的一种常备测试手法。在本实验中，采用范德堡测试方法，测量样品霍尔系数随温度的变化。 二:实验原理 2.1 半导体内的载流子 半导体内载流子的产生有两种不同的机制：本征激发和杂质电离 2.1.1本征激发 在一定温度下半导体产生自由电子和空穴，半导体内的两种载流子：自由电子和空穴的产生过程叫做本征激发，与导带和价带有效能级密度，导带底和价带顶的能量温度等有关，确切地说与禁带宽度和温度以及波尔兹曼常数有关。 2.1.2杂质电离 绝大部分的重要半导体材料都含有一定量的浅杂质，它们在常温下的导电性质，主要由浅杂质决定。从能带角度来看，就是价带中的电子激发到禁带中的杂质能级上，使硼原子电离成硼离子，而在价带中留下空穴，参与导电，这种过程称为杂质电离。由受主杂质电离提供空穴导电的半导体叫做P 型半导体，由施主杂质电离提供电子导电的半导体叫做N 型半导体。 2.2 载流子的电导率 p n pq nq μμσ+= 2-2-1