西安交通大学大学物理仿真实验报告一
—-核磁共振
实验名称：
核磁共振。
实验目的：
观察核磁共振稳态吸收现象，掌握核磁共振的实验原理和方法，测量1H和19F的γ值和g值。
实验仪器:
核磁共振仪，样品（水和聚四氟乙稀）,磁铁的实验平台.
实验原理：
核磁共振是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂,共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。核磁共振波谱学是光谱学的一个分支,其共振频率在射频波段，相应的跃迁是核自旋在核塞曼能级上的跃迁。
从经典力学观点看，具有磁矩μ和角动量P的粒子,在外磁场B
中受到一个力矩L的作用：
L=μ×B
此力矩使角动量发生变化：
dP/dt=L
故dμ/dt=ϒμ×B
若B
0是稳恒的且沿Z方向，则上式表示μ绕B
进动，进动频率ω
=ϒ B
,
若在XY平面内加一个旋转场B
1，其旋转频率为ω
，旋转方向与μ进动方向一
致，因而μ也绕B
1进动,结果使ϴ角增大，表示粒子从B
1
中获得能量。
如果实验时外磁场为B
，在该稳恒磁场区域又叠加一个电磁波作用于氢核,
如果电磁波的能量hv
0恰好等于这时氢核两能级的能量差B
g
N
µ
N
，即
hv
0=B0g
N
µ
N
，即有g
N
=,从而得
p
N m
e
g
2
⋅
=
γ其中
µN =5.05＊10-27 J·T-1=5.05*10-23 J·G—1,
用扫场法测量时,共振条件在调制场的一个周期内被满足两次，所以在示波器上观察到有两个峰的共振吸收信号。此时若调节射频场的频率，则吸收曲线上的吸收峰将左右移动.当这些吸收峰间距相等时，则说明在这个频率下的共振磁场为B
。
实验内容：
(1)观测1H的核磁共振信号。
样品用纯水,先找出共振信号,再分别改变的大小,观察共振信号位置,形状变化。
（2)观测1H和ϒ
N ，g
N
分别记录下六组不同磁铁间矩d时所对应的以及相应的共振频率
ν，再计算ϒ
N ，g
N
（3）测量19F样品用聚四氟乙稀，分别记录下三组不同磁铁间矩d时所对应的以及相应的共振频率ν，再计算ϒN,gN
实验过程及原始数据：
同样的方法，测量六组数据，得到如下表格：
项目
d/mm
v/kHz B/＊104T
10.181********
10.39140733494
10.67137763446
11.021********
11.33133273334
11.65131533280
改用外扫法，如图：
记录数据如下:
项目
v/kHz B/＊104T
d/mm
10。0814*******
10.33140783499
10。65137663449
11.06136193377
11。29133183335
11。55131543282
再测19F的g
这样得到实验数据：
v/kHz B/*104T
项目
d/mm
10.0814*******
10.72144073438
11.21139563354
改用外扫法：
记录实验数据：
项目 d/mm v/kHz
B/*104T
10。18 14839 3536 10。67
14417 3435 11。23
13967
3359
数据处理：
1。 测量1()H 的γ因子和g 因子
由21836B N p e
m μμ==得：21836p B m e μ= 将实验数据代入原理中所述公式，得到 g=5.571，误差为
因此，
2。测量19()F的 因子和g因子
代入数据求得
g=5。195
因此，
西安交通大学大学物理仿真实验报告二
——钢丝杨氏模量测定
实验名称：
钢丝杨氏模量测定
实验目的：
1．测量钢丝杨氏模量;
2．掌握利用光杠杆测定微小形变的方法；
3．采用逐差法和作图法得出测量结果,掌握这两种数据处理的方法。
实验仪器：
支架和金属钢丝，光杠杆，镜尺组
实验原理:
在胡克定律成立的范围内，应力和应变之比是一个常数，即
E=(F/S）/( △L/L）=FL/S△L（1）
E被称为材料的杨氏模量,它是表征材料性质的一个物理量，仅与材料的结构、化学成分及其加工制造方法有关.某种材料发生一定应变所需要的力大，该材料的杨氏模量也就大.杨氏模量的大小标志了材料的刚性。
通过式(1），在样品截面积S上的作用应力为F,测量引起的相对伸长量Δ
L/L，即可计算出材料的杨氏模量E。因一般伸长量ΔL很小，故常采用光学放大法,将其放大，如用光杠杆测量ΔL.光杠杆是一个带有可旋转的平面镜的支架,平面镜的镜面与三个足尖决定的平面垂直,其后足即杠杆的支脚与被测物接触。当杠杆支脚随被测物上升或下降微小距离ΔL时，镜面法线转过一个θ角,而入射到望远镜的光线转过2θ角.当θ很小时，
Ø≈tanØ=△L/l（2）
式中l为支脚尖到刀口的垂直距离(也叫光杠杆的臂长）.根据光的反射定律,反射角和入射角相等，故当镜面转动θ角时，反射光线转动2θ角
tan2Ø≈2Ø=b/D(3）
式中D为镜面到标尺的距离，b为从望远镜中观察到的标尺移动的距离.
从（2)和(3）两式得到
△L/l=b/(2D)（4）
由此得
△L=bl/(2D）（5）
合并(1）和（4）两式得
E=2DLF/(Slb)（6)
式中2D/l叫做光杠杆的放大倍数。只要测量出L、D、l和d（S=Πdd/4）及一系列的F与b之后，就可以由式（5）确定金属丝的杨氏模量E.
实验内容
1．调节仪器
（1）调节放置光杠杆的平台F与望远镜的相对位置，使光杠杆镜面法线与望远镜轴线大体重合。
（2) 调节支架底脚螺丝，确保平台水平（为什么？），调平台的上下位置，使管制器顶部与平台的上表面共面。
(3）光杠杆的调节，光杠杆和镜尺组是测量金属丝伸长量ΔL的关键部件。光杠杆的镜面（1)和刀口（3）应平行。使用时刀口放在平台的槽内，支脚放在管制器的槽内，刀口和支脚尖应共面。
（4）镜尺组的调节，调节望远镜、直尺和光杠杆三者之间的相对位置，使望远镜和反射镜处于同等高度，调节望远镜目镜视度圈（4），使目镜内分划板刻线（叉丝)清晰，用手轮(5）调焦，使标尺像清晰。
2．测量
