近代物理实验绪论课-课件PPT讲义(精)

433.93nm 410.062nm
五、数据处理
根据波尔理论
R 2 me z
2 4 4
4 0
2
h c
3
R 10973731 .568549 m
1
算出实验中测得的 R 求出平均值及不确定度
光泵磁共振
• 一、实验目的
• 1、了解光泵磁共振的基本原理，学习光抽运信号 的观测方法。 • 2、 测量铷原子的g因子。
源的相干性，用普通光源就可以了。
⑥在同一张底片上用连续曝光方法可以重叠几个影象，而每
一张影象又不受其它影象的干扰而单独显现。在同一张全息底
片上，可以采用不同的角度多次拍摄不同的物体，再现时，在 不同的衍射方向上能够互不干扰地观察到每个物体的立体图象。
实验步骤
• • • • 1、调整光路 2、拍摄照片 3、洗照片 4、全息再现
氢与氘原子光谱
一、实验目的
1、熟悉光栅光谱仪的性能与用法。
2、用光栅光谱仪测量氢（氘）原子光谱巴 尔末线系的波长，求里德伯常数
二、实验原理
1885 年瑞士数学家巴耳末发现氢原子光谱可见 光部分的规律 2 n :H B 2 n 4
H ：氢原子谱线在真空中的波长
B 364 .56 nm
全息干版
2、拍摄
• 注意事项： • 1、胶片粗糙的一面涂有AgI，要对着光 • 2、拍摄前和拍摄后一分钟不准走动，不准 说话，更加不准按手机
3、洗照片
定影剂 漂白剂 自然水
显影剂中放置3分钟 漂洗1分钟 放入定影剂中3分钟 漂洗1分钟 放入漂白剂中3分钟 漂洗1分钟
显影时间与温 度有关，25度 3分钟就可以 了
m R Rz 2 3 2 3 4 0 h c 4 0 h c 1 m 1 m M M 2 e z

（原2子）不弗断兰地克1向-9外赫1辐兹0射实年能验量结，，果 在卢瑟福的实验室里，盖勒和马斯汀完成了这类实
验测量，结果发现α粒子大角度（ （2） 弗兰克-赫兹实验结果
（2）正确地指出定态和角动量量子化的概念；
>900
）散射的概率大约
2光、谱学氢中原，子1经光0常谱-用波4波！数数的表与公示式：上推导述期望值相差很大。
即使是氦原子理论计算与实验结
假3、设弗α粒兰子克不-赫进兹相入实到验反核内的，在力散射是时它地受到球整 引力，它以力F=mg 作用物体上. 在这二力
作用下，物体会处于平衡状态. 一旦物体偏离平衡位置一个 （2）不能解释谱线具有的精细结构，
α粒子能被散射到大角度上去的实验事实暗示，原子与α粒子间有更强的相互作用，且是一次性散射的结果.
1、 卢瑟福的核式模型或称行星模型
D R
F
M 结果：大多数 粒子经过 金属箔后与原来运
动方向偏离不多， 较小；少数粒子
的 角很大，有的
近似 1800，几乎被
S
弹回！
a粒子:质量是电子的7500倍； 电量是电子的2倍 选其速度 v=c/15
R:粒子 源；D：狭缝；F：金属箔；S：可沿圆弧运动的 荧光屏M：放大镜；：散射角。
卢瑟福原子有核模型
原子中央是一个几乎占有
全部原子质量的带有正电
的核，电子在核的周围绕
核运动。核的半径比原子
半径小得多，约为10-14—
10-15m
α粒子与核型原子的散射可以用下图表示. 假设α粒子不进入到核内，在散射时它受到整 个核的正电荷 Ze的作用，库仑排斥力为：
F
(Z 'e)(Ze)
4 0 r 3
以有关水的表面张力的论文获得丹麦皇家科学文学院的金质奖

光
产生
谱 线状谱
特点
连续分布的包含从红光到紫光各种色光的光谱 由炽热的固体、液体,高压气体产生 只含有一些不连续的亮线的光谱,又称为原子光谱
产生
由单原子的稀薄气体或金属蒸气产生
带状谱
特点
由一系列光谱带组成
产生
由分子辐射产生
高温物体发出的白光通过某种物质后,某些波长的光被物质吸收后形成的光谱
特点
连续光谱的背景上出现一些暗线
(1)证明了爱因斯坦光子说的正确性 (2)揭示了光子不仅具有能量,还具有动量 (3)揭示了光具有粒子性的一面 (4)证实了在微观粒子的单个碰撞事件中动量守恒定律和能量守恒定律仍然成立
说明 光子的动量
由动量的定义有p=mc,结合光子能量E=hν、爱因斯坦的质能方程E=mc2及
c=λν可得p= h 。
λ
|W νc
|
,而tanθ
=h,即图像中纵轴截距的绝对值在数值上等于金属的逸出功。
由题给条件无法求单位时间逸出的光电子数。
答案 ABC
考点二 原子、原子核
考向基础
栏目索引
一、原子的核式结构 1.α粒子散射实验与原子核式结构 1909—1911年,英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔 的实验,实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进, 但有少数α粒子发生了大角度偏转,偏转的角度甚至大于90°,也就是说它们 几乎被“撞”了回来。 为了解释α粒子的大角度散射现象,卢瑟福在1911年提出了核式结构模 型。在原子的中心有一个很小的核,叫原子核,它集中了原子的全部正电荷 和几乎全部的质量,带负电的电子在核外空间绕核运动。
四、光的波粒二象性与物质波 1.光的波粒二象性

探针
+ + + + ++ +
+
+
+ + + + +++
中子衍射显示的苯结构
注意:物质波被广泛用作探索手段.例核反应产生的中
子(=0.1nm)可作为晶体探测器.
14
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感谢您的欣赏Βιβλιοθήκη 15第15页/共15页
1.物质波的引入
光具有粒子性，又具有波动性。
光子能量和动量为 E mc2 h
P mc h h c
1923年,德布罗意最早想到了这个问题，并大胆设想，光 子的波粒二象性是否也适用于实物粒子。
一切实物粒子都有具有波粒二象性。
实物粒子：静止质量不为零的微观粒子。 2 第2页/共15页
实物粒子的波粒二象性的意思即是微观粒子既表现出 粒子的特性，又表现出波动的特性。
sin 0.777 k
k 1, sin 1, 51
与实验值 50 相差很小，
这表明电子具有波动性，实物粒子具有波动性是正确的。
12
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2. 电子衍射实验2
电子束在穿过细晶体粉末 或薄金属片后，也象X射线 一样产生衍射现象。
阴极 栅极
K
G
多晶 薄膜
Cs
1927年 G.P.汤姆逊
电子枪
U K
D
电子束
探测器
B
G
戴维逊和革末的实验是
用电子束垂直投射到镍单
晶，电子束被散射。其强
度分布可用德布罗意关系 镍单晶
和衍射理论给以解释，从
而验证了物质波的存在。
10

• 了解与掌握现代高科技的基础．
六、学习近代物理学应注意的问题
• 实践是检验真理的标准． • 科学是逐步地不断地发展的． • 对微观体系不能要求都按宏观规律来描述．微
观现象需由量子理论来描述，宏观现象是由经 典理论描述的，而经典理论是量子理论的近 似． • 要善于观察、勤于思考、开拓进取，不断创 新．
中国
墨翟（公元前468-376）："端：体之无序最前者也." 即"端"是组成物体的不可分割的最原始的东西.
第2页/共10页
公孙龙（公元前468-376年）： “一尺之棰，日取 其 半,万世不竭．”也就是说物质水、火、土 构成”．阴阳说：“物质由阴、阳二气组成”等等．
感谢观看！
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七、课堂反馈
• 举例说明近代物理学的研究方法． • 举例说明近代物理学在高科技中的应用．
八、课堂小结
• 总结近代物理学的研究方法． • 强调近代物理学与现代高科技的紧密关
系．
九、布置作业
• 查阅文献资料，了解近代物理学的作用和 发展方向，撰写读书笔记．
第8页/共10页
部分参考文献：
第4页/共10页
• 1869，1周9期世表纪，末—20世纪初，重门大捷列实夫验发
• 1885，现氢：原子光谱规律，
巴耳末
• 1895， X射线，
伦瑟
• 1896， 放射线，
贝克勒耳
• 1897， 电子，
汤姆逊
• 1890， 黑体辐射理论（能量子），普朗克
• 1911，原子核式结构，
卢瑟福
• 1913，玻尔量子理论，
验手段．
四、近代物理学的地位和作用
• 在材料科学中的应用 • 在宇观研究领域中应用：星际分子、宇宙起源等 • 在激光技术及光电子研究领域的应用 • 在生命科学领域中的应用 • 在化学研究领域的应用

能．
（2）又知地球上与太阳垂直的每平方米截面上，每秒通过的心的距离r＝
1.5×1011 m．试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年
的寿命．（估算结果只要求一位有效数字．）
精选PPT
34
解：
r 日
ΔE=4.2×10-12
精选PPT
t=3.2×17s
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2．原子核衰变 的半衰期
某种放射性元素的原子核有半数发生衰 变所需的时间，称为这种元素的半衰期．
衰变规律可用如下公式表示：
N
N0
(1) 2
t
或
m
m0
(1) 2
t
半衰期的长短由核内部的因素决定,跟原
子所处的物理或化学状态无关
半衰期是一个对放射性元素的大量原子核而
言的统计概念
精选PPT
21
3．放射性的应用与防护
（1）利用它放射出的射线，
应用：
如γ射线探伤等
（2）做为示踪原子，如确定
防护：
肿瘤的部位和范围
过量的放射性对人体有伤害，
应把放射源放在重金属箱内，
尽可能远离放射源．
放射性物质的
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国际通用标志22
三、核反应 核能
1．核反应
原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核 的过程，称为核反应．
质量数和核电荷数守恒．
力学 热学 电磁学 光学 近代物理初步
经典物理
量子论 原子核 相对论★
宏观
微观
19世纪以前 低速 19世纪末20世纪初 高速
精选PPT
26
理论和实践表明：
经典物理理论在微观领域不适用
但守恒定律仍然适用，如动量守恒、能 量守恒、电荷守恒等．

分析实验数据，解释观察到的光谱线和原子的能级结构。
六、总结与展望
1 实验总结和心得
总结各个实验的目的、原理、实验结果和分析，并分享个人的实验心得。
2 近代物理实验的意义和应用前景
探讨近代物理实验对科学研究和技术应用的重要性，并展望其未来的发展方向。
七、参考文献
注：本PPT课件仅供学习参考，不得用于商业用途。
《近代物理实验》PPT课 件
近代物理实验 PPT 课件是一份引人入胜的演示文稿，旨在介绍近代物理实验 的重要性以及各个实验的目的、原理、步骤和结果分析，帮助学习者更好地 理解和掌握其中的知识。
一、引言
1 实验目的和重要性
2 实验器材和原理
介绍近代物理实验的目的，以及实验所具 有的重要性和应用价值。
2
介绍进行光电效应实验所需要的器材
和相应的操作方法。
3
实验目的和原理
研究光电效应的基本原理，并探索光 电效应与粒子性质之间的关系。
实验结果和分析
分析实验数据，解释光电效应的现象， 以及实验中的观测和测量结果。
四、康普顿散射实验
1
实验器材和方法
2
介绍进行康普顿散射实验所需的器材
和相应的实验方法。
3
实验目的和原理
介绍实验所使用的器材和所涉及的物理原 理。
二、黑体辐射实验
1
实验流程和步骤
2
详细介绍进行黑体辐射实验所需的操
作步骤和流程。
3
实验目的和原理
探究黑体辐射的特性和规律，理解黑 体辐射定律和普朗克公式。
实验结果和分析
分析实验数据，探讨黑体辐射的规律， 并给出相关的图表和结论。
三、光电效应实验
1
ห้องสมุดไป่ตู้

B、为经典它力将学速的度创立保奠持定不了变基地础持续运动下去。 C、开创了突近出代成科就学，：被创誉立为自“由近落代科体学定之律父”。
牛顿出生于英国的林肯郡，1665年毕业于著名 的剑桥大学三一学院，获得学士学位。三年后又获 得文学硕士学位。牛顿曾经长期担任英国皇家学会 会长，他还担任过英国议会议员，授予爵士称号。 1727年，他病逝，被安葬于威斯敏斯特教堂，这 是一种极高的荣誉。
(2)广义相对论
①提出：1916年
②爱因内斯容坦：相对论的意义： A.物是质对存近在代的物现理实学空理间论不框是架平的坦重的大，突而破是，弯它的不。
仅B揭.空示间了的空结间构、取时决间于的物可质变的性质，量时及空其的分变布化情和况时。 空C结.空构间同弯物曲质的的程运度动体和现状为态引密力不场可强分度。。
2、经典力学的建立者—牛顿（17世纪中期、英国）
（1）成就
经
物理运动
典
三大定律
力
学
万有引力
体
定律
系 （2）特点：
惯性定律 加速度定律 作用和反作用定律
（3）标志：1687《自然哲学 的数学原理》
——标志经典力学体系初 步形成、标志科学时代的开始。
（4）牛顿经典力学体系的历史地位
①牛顿力学体系对自然界的力学现象 做了系统合理的说明，从而完成了人类对 自然界认识史上的第一次理论大综合。
②标志近代科学的形成。标志科学时 牛顿（ 1642—1727） 代的开始
③三具有百惊年人前的，预人见类性和的巨思大想的还理充论斥指着导意迷义信和恐惧， 水今为 天ABC、 、 、什 看发准正么 来现确确往简了算 地出 解海低单了 释王处之了地星流极球潮；？ 的的汐太 问平的阳 题均成为 ，密因度；什 在和么 当扁升 时平起却率落是；下根？本这无些法 认识和把握的。直到牛顿出现，人类才终于结束 了这种状态。

近代物理实验课程评分标准及有关注 意事项
• 4。 学生上课不允许迟到，迟到15分钟以 上者,视为旷课。 • 5 。病假必须出示假条，若没有假条，教 师将不安排时间补课。事假应尽早通报教 师并取得任课老师的认可 , 以免造成教学 资源的浪费. • 6 。写报告切忌大段摘抄讲义内容。主要 是做完实验之后，根据自己对实验的理解 和体会简明扼要地把有关的实验原理叙述 清楚。报告中要交代实验的过程，实验数 据的处理要完整，对实验结果要作一定的 讨论。
选题标准
• （1）近代物理学发展史上的著名实验。对学 生学会如何用实验手段研究物理现象和规律以 及了解实验物理在物理学发展中的地位和作用 很有帮助。 • （2）对近代物理学发展的一些重要领域，在 内容上能反映该领域基本的物理现象和规律， 在实验方法与技术上有代表性的实验。 • （3）近代实验物理研究中经常要碰到的一些 实验技术。
新教材简介
• 删除了原教材中有关测量的不确定度和 数据处理方面的内容. • 对一些章的引言作了较大幅度的删减. • 去掉了一些老实验(16),增加了一些新实 验(12). • 每个实验增加了予习要求和实验过程中 的思考题.
2.2 要求:
• 预习 通读一遍讲义，对实验原理和研究 的方法和内容有大致的了解，并能提出 几个问题。 • 做那一章的实验,必须看该章的引言. • 根据书中提出的予习要求, 设计实验的步 骤. • 周三和周四上午,实验室开放供学生予习 . 物理大楼南116房间找贾春燕老师开门.予 习时学生不得动任何仪器装置.
实验室安全注意事项
• 放射源的安全操作与防护. • 低温液体的使用与安全防护. • X射线的防护.X射线源,高能电子的靱致 辐射. • 高压仪器的接地检查. • 激光使用的注意事项:眼不得正视激光,高 压的安全操作. • 实验室水电气的正常操作和使用.

电子 -
2
核+
18
二．放射线 原子核的衰变
1．放射线 1896年 法国 贝克勒尔
Z>83 都有放射性 Z<83有的也具有放射性
对放射线的实验研究表明，存 在三种不同性质的射线
A．a为α射线、b为β射线 B．a为β射线、b为α射线 C．b为γ射线、c为α射线 D．b为α射线、c为γ射线
19
三种不同射线性质的比较：
种类
组成 粒子
衰变方程
出射 贯穿 电离 速度 本领 能力
α射线
β射 线
氦核 电子
A ZXA Z42Y4 2Hec约/10
A ZXZA 1Y01e
能．已知阳极与阴极之间的电势差U，普朗
克常数h，电子电量e和光速c,则可知该X射
线管发出的X光的（ A．最短波长为 h c
eU
C、最小频率为 eU
h
） B、最长波长为 h c
eU
D、最大频率为 eU h
15
解：
eUh hc
m in
hc eU
蓄电池
max
eU h
应选AD 16
第二十一章 原子核
A.
3 A B.
7 A C. 11 A
16
16
16
13 D. 16 A 13
解：
En
A n2
n=∞
n=4 n=3
E212A2(1A 2)34A n=2
n=1
EK
3AA11A 4 42 16

14
例3．在X射线管中，由阴极发射的电子被
加速后打到阳极，会产生包括X光在内的光
子，其中光子能量的最大值等于电子的动
A．用可见光照射锌板，验电器指针会发生偏转 B．用弧光灯照射锌板时，使锌板产生光电效应的 是其中的紫外线成份 C．厚的透明玻璃板能吸收紫外线 D．使验电器指针发生偏转的是正电荷