近代物理实验思考题答案

近代物理实验思考题答案【篇一：近代物理实验练习题参考答案】txt>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.用百分比表示的能量分辨率定义为： r?最大计数值一半处的全宽度?v?100％。

能量分辨率值峰位置的脉冲幅度v0越小，分辨能力越强。

3.?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”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。

弗兰克赫兹实验1、简要解释伏安特性曲线的奇特性？玻尔的原子理论指出：①原子只能处于一些不连续的能量状态E1、E2……，处在这些状态的原子是稳定的，称为定态。

原子的能量不论通过什么方式发生改变，只能是使原子从一个定态跃迁到另一个定态；②原子从一个定态跃迁到另一个定态时，它将发射或吸收辐射的频率是一定的。

如果用Em和En分别代表原子的两个定态的能量，则发射或吸收辐射的频率由以下关系决定：hv＝｜Em－En｜h为普朗克常量。

原子从低能级向高能级跃迁，也可以通过具有一定能量的电子与原子相碰撞进行能量交换来实现。

本实验即让电子在真空中与氩蒸气原子相碰撞。

设氩原子的基态能量为E1，第一激发态的能量为E2，从基态跃迁到第一激发态所需的能量就是E2－E1。

初速度为零的电子在电位差为U的加速电场作用下具有能量eU，若eU小于E2－E1这份能量，则电子与氩原子只能发生弹性碰撞，二者之间几乎没有能量转移。

当电子的能量eU≥E2－E1时，电子与氩原子就会发生非弹性碰撞，氩原子将从电子的能量中吸收相当于E2－E1的那一份，使自己从基态跃迁到第一激发态，而多余的部分仍留给电子。

设使电子具有E2－E1能量所需加速电场的电位差为U0，则eU0＝E2－E1U0为氩原子的第一激发电位（或中肯电位）在充氩的F—H管中，电子由热阴极发出，阴极K和第二栅极G2之间的加速电压UG2K 使电子加速。

第一栅极对电子加速起缓冲作用，避免加速电压过高时将阴极损伤。

在板极P和G2间加反向拒斥电压UpG2 。

当电子通过KG2空间，如果具有较大的能量（≥eUpG2 ）就能冲过反向拒斥电场而达到板极形成板流，被微电流计pA检测出来。

如果电子在KG2空间因与氩原子碰撞，部分能量给了氩原子，使其激发，本身所剩能量太小，以致通过栅极后不足以克服拒斥电场而折回，通过电流计pA的电流就将显著减小。

当UG2K 逐渐增加时，电子在加速过程中能量也逐渐增大，但电压在初升阶段，大部分电子达不到激发氩原子的动能，与氩原子只是发生弹性碰撞，基本上不损失能量，于是穿过栅极到达板极，形成的板流Ip随UG2K 的增加而增大。

实验9-3 γ射线的吸收与物质吸收系数的测定一．【实验目的】1、进一步认识γ射线与物质相互作用的规律。

2、测量不同能量的窄束γ射线在不同物质中的吸收系数。

二．【实验原理】准直成平行束的γ射线，通常称为窄束γ射线。

单能的窄束γ射线在穿过物质时，由于光电效应、康普顿效应和电子对效应三种效应，其强度会减弱，这种现象称为γ射线的吸收。

γ射线强度的衰减服从指数规律，即x x N e I e I I r μσ--==00 （9-3-1）其中I 0和I 分别是穿过吸收物质前、后的γ射线强度，x 是γ射线穿过吸收物质的厚度（单位为㎝），σr 是光电、康普顿、电子对三种效应截面之和，N 是吸收物质单位体积中原子数，μ是吸收物质的线性吸收系数（N r σμ=，单位为㎝-1）。

显然μ的大小反映了吸收物质吸收γ射线能力的大小。

考虑到σr 是光电、康普顿、电子对三种效应截面之和，那么线性吸收系数μ就可以表示为p c ph μμμμ++= （9-3-2）式中ph μ、c μ、p μ分别为光电、康普顿、电了对效应的线性吸收系数，且⎪⎩⎪⎨⎧∝∝∝25Z Z Z p c ph μμμ （9-3-3） 从中可以看出线性吸收系数μ与吸收物质的原子序数Z 之间的复杂关系。

对于线性吸收系数μ与γ射线能量γE 之间的关系也比较复杂，并且随吸收物质的不同而存在显著差别。

图9-3-1给出了铅、锡、铜、铝对γ射线的线性吸收系数μ与γ射线能量γE 之间的关系曲线。

图9-3-1 铅、锡、铜、铝对γ射线的吸收系数和能量的关系实际工作中常用质量吸收系数m μ表示物质对γ射线的线性吸收系数μ，m μ与μ的关系为 ρμμ=m （9-3-4） 其中ρ是吸收物质的密度（单位为3cm g ）。

用m μ表示的γ射线强度的指数衰减规律为m m x e I I μ-=0 （9-3-5）式中的ρx x m =为吸收物质的质量厚度，单位为2/cm g 。

因为()p c ph Ar m AN N σσσρσρμμ++===（9-3-6） 其中N A 是阿佛加德罗常数，A 是原子量数。

一、光学全息照相1.全息照相原理：全息照相是以物理光学理论为基础的，借助参考光与物光的相互作用，在感光板上以干涉条纹的形式记录下物体的振幅和位相的全部信息。

2.全息照相的过程分两步：（1）造像，设法把物体光波的全部信息记录在感光材料上；（2）建像，照明已被记录下的全部信息的感光材料，使其再现原物的光波。

3.全息照相的主要特点：①立体感强②具有可分割性③同一张全息片上可重叠拍摄多个全息图④全息照片再现时，像可放大缩小⑤全息照片再现时，像的亮度可变化。

4.拍摄系统的技术要求：①对光源的要求：拍摄全息图必须用具有高度空间和时间相干性的光源；②对系统稳定性的要求：需要一个刚性和防震性都良好的工作台；③对光路的要求：参考光和物光两者的光程差要尽量小；两者之间的夹角应小于45°；④对全息干板的要求：需要制作优良的全息图，一定要有合适的记录介质。

二．光电效应法测普朗克常数1.截止电压：光电流随加速电压的增加而增加，加速电压增加到一定值后，当光电流达到饱和值I M，I M，与入射光强成正比。

当U变成负值时，光电流迅速减小，当U<=U0时，光电流为0，这个相对于阴极是负值的阳极电压U0被称为截止电压。

（对于不同频率的光，其截止电压不同）2.为了获得准确的截止电位，实验所用光电管需要满足的条件：①对所有可见光谱都比较灵敏；②阳极包围阴极，当阳极为负电压时，大部分光子仍能射到阳极；③阳极没有光电效应，不会产生反向电流；④暗电流很小。

3. 红限：所谓红限是指极限频率。

以为光从红到紫频率逐渐升高。

发生光电效应的条件是：光的频率大于等于某一极限频率。

也就是比这个频率高的光（比这种光更靠近紫色那一端）能发生光电效应。

而频率比它更低（也就是更靠近红色那一端）的光不能发生光电效应。

所以就把这个极限频率叫做靠近红端的极限。

简称红限！4.反向电流：入射光照射阳极或从阴极反射到阳极之后都会造成阳极光电子发射。

加速电压U为负值时，阳极发射的电子向阴极迁移形成阳极反向电流。

2hg 厂 1-6思考题1. 通过用电子称测量质量并代入式（1・3）计算加速度和由所测速度计算出的加速度两者是 否一致？并作解释。

答：不一致。

式（1-3）是在不忽略摩擦力的情况下计算加速度，而实际测量时摩擦力不可 避免，因此实际测量的加速度比由式（1・3）计算得到的加速度小。

2. 分析本实验谋羌的主要原因？计算一下在这种实验条件下滑块受到的平均阻力有多大？ 答：误差的主要原因是摩擦力。

考虑摩擦力时，式（1・3）应为= 其屮 f 为摩擦力,a 为实际测量的加速度。

因此，f=mg-（M+m ）a 03-6思考题1. 根据你学过的大学物理的内容，请你说说转动惯量的物理意义。

答：转动惯量是表征刚体在转动过程屮惯性的大小。

刚体的转动惯量与刚体的形状和质量分 布、转轴有关。

2•请问如何测量出木实验屮所使用的仪器的摩擦力矩？答：根据转动定律物体所受的合外力矩为绳了的拉力的力矩乃”和摩擦力矩M “的和。

质量为加的物体以加速度G 下落时，有T = M （g-a ）。

设从静止开始下落高度为力，所用时间为f,则有h = -at 2 2a = rf32h 由以上各式得到m （g 一a ）r — =丿二r rt"实验过程中保持d g ,贝惰到mgr-M a =J-^ ' rr2h M, 在实验过稈屮，保持不变。

把上式变化为加=丿一百可+」 g 厂广 gr则得到m=K^+cr作m-4关系曲线，求岀截距c,进而求出M “4-6思考题1. 分析书上（4-3）式屮各测量值对测量结果和谋羌的影响大小，测量时必须注意的事项是哪 些？gF答: AL厶（，2-人）厶—厶厶（，2 -人）根据误羞分析，可以得到其绝对误并的形式:Aa - AL> + —、——-AL〕+ —亠—+ —―^—r Ar2厶O2 -片）厶亿一勺）厶（右一（］）从上式各项的系数（即误差传递系数）可以看出：谋羌的主要来源是乙度时铜杆长度的测量厶，其次是八度时铜杆长度的测量厶；而温度心和°的测量所形成的误并是最小的，所以我们要尽量减小谋并，就要减小测最不同温度下铜杆长度的所产生的误差，所以我们是通过光杠杆放大视角的方法来测量的。

1、电磁感应【Q】在实验中我们发现，旋转的铝盘会对磁铁产生牵引力，发过来磁铁也会对铝盘有一个反作用力〔磁阻尼力〕，这个阻尼力会影响实验精度吗？【A】并不会影响实验精度，且铝盘会以一个恒定的频率在转动！原因：步进电机的工作原理，是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。

因此，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。

【Q】大家是否发现在我们这个实验中，铝盘上面挖了六个小孔，你们认为这些小孔会对牵引力产生影响吗？【A】小孔会对牵引力产生影响，牵引力相比没孔的铝盘会变小；每一根铝丝两端都会产生感应电动势，铝盘就相当于多个电源的并联，但是由于小孔的存在，产生的电流可能不稳定，牵引力会有小幅波动，但是小孔并不是改变磁通量的“罪魁祸首【Q】测量磁悬浮力或牵引力时，永磁体的位置对结果有什么影响？比方正对着铝盘圆心与偏离角度的区别；还有永磁体靠近铝盘中心时所受的力与磁体位于铝盘边缘时相比，大小如何？【A】做了几次试验，发现当磁铁在盘内较大距离时力不大，到盘边时较大，远离盘后减小。

可推知力与磁铁到盘中心的距离是一个单峰的函数，有水平渐近线。

【Q】大家想一下，如果那个轴承完全无摩擦，那么它的转速会无限增大吗？【A】【Q】如何改良？？【A】此实验的磁悬浮力和磁牵引力装置应增加一个角度指针，因为我们在做距离和力的大小的关系试验中，每次都要将测力器杆取出，然后重新固定，这当中是不是会因为角度的不同产生较大的误差呢？所以可以增加一个角度小指针，来校正测力杆放置的方向，减免误差我们是准备加一个升降装置的，最好带刻度的。

1.测量磁悬浮传动系统的轴承转速时，测得的转速不是很稳定，而转速的测定时以一定时间内通过轴承的光束的个数为依据的。

所以我建议增加轴承上计数孔的个数，这样测得的数目会增多，可以减小不稳定因素的干扰，所得读数会相对集中一些。

2.我做实验时的传感器支架稳定性不好，每次垫一个垫片测磁牵引力和磁悬浮力时，旋转的铝盘很容易擦到永磁铁。

一．用牛顿环测透镜曲率半径1．如果将纳光灯换为白光光源,所看到的牛顿还将会有什么特点?所看到的牛顿环中间仍是暗斑,但暗斑往外形成彩纹,由于白光光源有不同波长的单色光组成,所以相干的光程差不同.2为什么说读数显微镜测量的是牛顿环的直径,而不是牛顿环放大像的直径?因为在测量时被放大牛顿环直径时,显微镜内的叉丝(即标尺)也放大,移动叉丝测量的直径为所得直径. 3.为何牛顿环不一样宽,而且随技术增加而减少?怎样可测准D?由于牛顿环上透镜是球面，下透镜是平面，所以靠近中间位置空气膜比较薄，因此光程差小，所以中间条纹宽，而边缘处相反。

牛顿环明环半径r 明 =2)12(入R k ，暗环半径r 暗=入kR从左往右再从右往左测直径D,多次测量取平均值二．迈克尔逊干涉议测光波波长怎么利用迈克尔逊干涉仪测量透明介质的折射率？现就假如已知某透明介质的厚度，要测该透明介质的折射率，我们可以通过以下步骤来实现： ①以钠光为光源调出等倾干涉条纹。

②移动M2镜，使视场中心的视见度最小，记录M2镜的位置；在反射镜前平行地放置玻璃薄片，继续移动M2镜，使视场中心的视见度又为最小，再记录M2镜位置，连续测出6个视见度最小时M2镜位置。

③用逐差法求光程差Δ d 的平均值，再除以该透明介质得厚度，就是折射率 等倾干涉：干涉条纹是一系列与不同倾角θ（出或入射角）相对应的明暗相间的同心圆环条纹等厚干涉：干涉条纹是明暗相间的直条纹1.原理：P96图形调节M1向前或后平移λ/2距离时，可观察到干涉条纹平移过一条，所以，视场中移动的条纹数目ΔN 与M1移动的距离有以下关系：Δd=ΔN λ/2,由移动数ΔN 及M1移动距离Δd ，可得λ=2Δd/ΔN.2.怎样得到等厚干涉条纹？仔细调节平面镜，使其稍许倾斜，转动螺旋，使弯曲条纹向圆心方向移动，可观察到陆续出现一些直条纹，即等厚干涉条纹。

三．光栅衍射光谱及光波波长的测定1. 试分析光栅衍射光谱变化的特点和规律当入射光线为平行单色光是，得到明暗相同的衍射条纹,明条纹很窄,相邻明条纹见的暗区间的暗区很宽,当入摄光为白光时,中央零放明纹们为白光.其两册则形成各种颜色条纹的光谱,不同波长由短到长的次序自中央向外侧依次分开排列,形成由紫到红对称排列的彩色光带.2.实验中狭缝太宽或太窄时将会出现什么现象?为什么?狭缝太宽最终也只会形成白光,由衍射形成条件,当光波波长比缝大得多才能明显衍射;由光栅公式(a+b)sinφ=kλ可知狭缝太窄则给人一种形成单色光的感觉,因为光强太弱,而没有射条纹.四．偏振光分析1.研究光的偏振物性有何意义?有哪些实际应用?研究光的偏振性质可以把它用于各个领域,例如利用偏振光读出光盘记录的信息;利用偏振光放立体电影和做糖度计;利用偏振光分析物质内部产生的应力的光弹性学;利用偏振光的反射研究表面状态等.由于偏振光具有包括偏振方向在内的更多的信息,偏振光可作为高效信息的传输和测试手段,而用计算机进行控制处理,又能将复杂的偏振光通过计算机界面直观地显示出来2.如果在互相正交的偏振片P1.P2中间插入一块λ/2片,使其光轴与起偏器P1的偏振化方向平行,那么,透过检偏器P2的光是亮的还是暗的?为什么?将检偏器P2转动90度后光是亮的还是暗的?为什么?a 暗的，没有设变振的方向b 暗的，相当于180度夹角，振动方向还是一样。

智慧树《近代物理实验》2021章节测试（附答案）1、一个完整的格子Boltzmann模型通常由三部分组成：格子、平衡态分布函数及（）A.格子B.平衡态分布函数C.分布函数的演化方程D.边界条件正确答案：C2、对于同一个系统，格子划分得越密，则计算结果精度（）A.变高B.变低C.不变D.与格子划分无关正确答案：A3、每个节点上的全部分布函数的和为该节点的（）A.实际密度B.系统密度C.格子密度D.液体密度正确答案：C4、网格步长和时间步长通常取相等，两者的比值称为（）A.声速B.流速C.光速D.格子声速正确答案：D5、宏观格子压力可以由格子密度和两个物理量计算得出（）A.格子密度B.格子声速C.流体密度D.流体声速正确答案：B6、常用的离散速度模型有二维的D3Q9模型。

（）A.正确B.错误正确答案：B7、对于连续介质，应该使用Navier-Stokes方程组进行描述，当系统比较复杂时，求解此方程组变得很困难，可以使用格子玻尔兹曼方法求解。

（）A.正确B.错误正确答案：A8、对于非连续介质，或者宏观方程不适用的系统，一般采用玻尔兹曼方法进行描述。

（）A.正确B.错误正确答案：B9、在顶盖驱动流中，雷诺数的定义为方腔的尺寸和顶盖的移动速度的乘积除以流体的运动黏度。

（）A.正确B.错误正确答案：A10、Born-Oppenheimer近似认为（）A.每个电子都在各核和其他电子组成的平均作用势场中独立地运动B.同一轨道上的电子在各核和其他电子组成的平均作用势场中运动C.自旋量子数相同的电子在各核和其他电子组成的平均作用势场中运动D.轨道量子数相同的电子在各核和其他电子组成的平均作用势场中运动正确答案：A11、在某时刻，在空间某点处某一速度间隔内的分子数，称为速度分布函数。

（）A.正确B.错误正确答案：A12、HF方法中考虑了（）A.仅考虑了电子之间的关联效应B.仅考虑了电子之间的交换效应C.既考虑交换效应又考虑关联效应D.既未考虑交换效应又未考虑关联效应正确答案：B13、实验中Gaussian09的用途是（）A.计算分子波函数B.计算分子中各原子间的键长C.计算分子轨道能量D.计算分子轨道电子密度正确答案：ABCD14、密度泛函理论计算分子结构时，必须指定的是（）A.交换泛函B.关联泛函C.基组D.分子坐标正确答案：ABCD15、CF2Cl2分子的轨道类型为（）A.a1，a2，b1，b2B.a1，a2，E1，E2C.b1，b2，E1，E2D.b1，b2，σ1，σ2正确答案：A16、在计算轨道波函数时需要指定分子坐标。

实验十七 全息照相全息照相原理是由伽博（D.Gabor ）于1948年首先提出来的,但由于当时缺乏相干性好的光源,因此开发研究进展缓慢。

直到1960年，激光的出现提供了高度相干光源，特别是在1964年利思和乌帕特尼克斯成功地获得了三维全息图像后，全息照相术才有了长足进展，成为科学技术上一个崭新的领域。

一、 实验目的（1）了解全息照相的基本原理。

（2）学习静物全息照相的拍摄方法。

（3）了解再现全息物像的性质和方法。

二、 实验原理普通照相只记录了物体各点的光强信息（反映在振幅上），丢掉了位相信息，得到的是一个二维平面图像，毫无立体感。

全息照相是利用相干光叠加而发生干涉的原理，借助于所谓参考光波与原物光波的相互作用，记录下二种光波在记录介质上的干涉条纹，被记录进干涉条纹不仅保存了物光波（从物体反射的光波）的振幅信息同时还保存了物光波的位相信息，它只有在高倍显微镜下才能观察得到。

记录了干涉条纹的全息照片可以看作是个复杂的衍射光栅，当用与原参考光波相同的光再照射该光栅时，其衍射波能重现原来的物光波，在照片后原物的位置就可以观察到物的三维图像。

1． 全息照相记录过程以利思乌帕特尼克斯光路图（图1-1）为例说明该光路记录强度信息和位相信息的原理。

设x-y 平面为干涉场中照相底版所在平面，物光波0和参考光波R 均为平面波，令：(,)(,)exp[(,)]o o o x y o x y i x y =ψ 1(,)(,)exp[(,)]o R R x y R x y i x y =ψ 2根据叠加原理，底版上的总场为：(,)(,)(,)U x y O x y R x y =+e x p [(,)]e x p [(o o R i x y R i x y=ψ+ψ 3它们在底版上的光强是它们合振幅的平方，即：22(,)()exp[()]exp[()]o o o o o R o o o R I x y O R O R i O R i =++ψ-ψ+-ψ-ψ 4 式中22,o oO R 分别是物光波与参考光波各自独立照射底版时的光强度；第三、四项为物光与参考光之间的相干项。

实验四、波器及其应用1．在示波器状况良好的情况下，荧光屏看不见亮点，怎样才能 找到亮点？显示的图形不清晰怎么办？首先将亮点旋钮调至适中位置,不宜过大,否则损坏荧光屏，也不宜聚焦。

在示波器面板上关掉扫描信号后（如按下x－y键），调节上下位移键或左右位移键。

调整聚焦旋钮，可使图形更清晰。

2．如果正弦电压信号从Y轴输入示波器，荧光屏上要看到正弦波，却只显示一条铅直或水平直线，应该怎样调节才能显示出正弦波？如果是铅直直线，则试检查x方向是否有信号输入。

如x－y键是否弹出，或者（t/div）扫描速率是否在用。

如果是水平直线，则试检查y方向是否信号输入正常。

如（v/div）衰减器是否打到足够档位。

3.观察正弦波图形时，波形不稳定时如何调节？调节（t/div）扫描速率旋钮及（variable)扫描微调旋钮，以及（trig level)触发电平旋钮。

4.观察李萨如图形时，如果只看到铅直或水平直线的处理方法？因为李萨如图形是由示波器x方向的正弦波信号和y方向的正弦波信号合成。

所以，试检查CH1通道中的（v/div)衰减器旋钮或CH2通道中的（v/div)衰减器旋钮。

5.用示波器测量待测信号电压的峰－峰值时，如何准确从示波器屏幕上读数？在读格数前，应使“垂直微调”旋到CAL处。

建议用上下位移（position)旋钮将正弦波的波峰或波谷对齐某一横格再数格数，就不会两头数格时出现太大的误差。

6.用示波器怎样进行时间（周期）的测量？在读格数前，应使“垂直微调”旋到CAL处。

根据屏幕上x轴坐标刻度，读得一个周期始末两点间得水平距离（多少div),如果t/div档示值为0.5ms/div，则周期＝水平距离（div）×0.5ms/div。

7.李萨如图形不稳定怎么办？调节y方向信号的频率使图形稳定。

实验六、霍尔效应（Hall Effect）1、实验过程中导线均接好，开关合上，但Vh无示数，Im和Is示数正常,为什么?（1） Vh组的导线可能接触不良或已断。