《粒子物理和核物理实验方法》核与粒子物理实验方法
粒子物理和核物理实验方法试题2009
1、 实验室常用的三种放射源有哪些，每种列举其一？宇宙射线测大面积闪烁体使用的源是？
实验室常用的有三种放射源是α源（241Am 、226Ra ）、β源（90Sr 、14C ）、γ源（60Co 、137Cs 、22Na ）。宇宙射线测量大面积闪烁体使用的源是宇宙射线中的μ子。
2、 带电粒子与γ与物质相互作用的反应类型以及其发生条件（作业原题）；
1. 带电粒子与介质的相互作用主要是电磁相互作用。
● 电离：当入射带电粒子与介质原子较远时，使介质的原子产生电离或激发。 ● 击出: 当入射带电粒子与介质原子距离 ≈ 原子大小（10-8cm ）时，粒子与原子的电子相互碰撞，使电子从原子中发射出来。
● 库仑散射：当入射带电粒子与介质原子距离 < 原子半径，粒子在核的库仑场中受到核的库仑散射，并伴随弱的电磁辐射。
● 韧致辐射：当入射粒子为电子时，将受核的阻尼而发射出光子。
● 契仑柯夫辐射：当入射带电粒子速度超过光在介质中的相速度时，粒子会辐射出可见光。
● 穿越辐射：当高速带电粒子穿过两种折射系数不同的界面时，辐射出X 光。 ● 同步辐射：当电子在磁场中偏转时，相当于受到加速而产生辐射。
2. γ射线与物质的相互作用主要有三个过程：光电效应、Compton 效应和电子对产生。 ● 光电效应：低能γ光子被介质原子吸收而放出电子的效应。
● 康普顿－吴有训效应（散射）：当光子能量上升到原子最高能级以上时，成为主要过程是γ光子与原子外层电子作用,可看作在自由电子上的散射。
● 电子对效应：γ光子从原子核旁经过，当γ光子能量超过2个电子静止质量之和即1.02MeV 时， 在原子核库仑场作用下，γ光子转化为正负电子对，正负电子能量之和等于入射γ光子能量。入射γ光子能量越大，正负电子的发射方向越前倾。
3、 探测中微子的方法，举两个；
一、 带电流质子反应：l p l n ν+→+，我们通过测量轻子的动量、能量来探测。 ● 低能e ν ~e p e n ν+
+→+
液体闪烁体中含有大量的质子，闪烁体既是靶子又是探测器，测量 e 、n 。 ● 高能v μ ~p n μνμ++→+
高动量μ可以从靶中飞出，所以可将靶与探测器分开安排
二、 e v ，e 散射 e e v e v e --+→+
● 弹性散射
● 通过测量e 的出射方向和动量大小来得到e v 的能量与入射方向。
● 在反应堆中微子，太阳中微子或大气中微子实验常用的反应。
三、 e v 与核子的非弹性散射 *()(,)()(,1)e e v v A Z e e A Z ++→+±
*()(,)(,)'(')e e e e v v A Z A Z v v +→+
● 通过测量这些受激核 (A, Z ±1)*或(A, Z )*的特征X 射线来得到νe 的强度。常用的
核有11B,12C,37Cl…等
4、正比室与G-M 管的工作原理，优缺点；
（ps 计数和计数率、时间、能量、动量、位置、粒子的分辨）
? 正比室：
工作原理：
● 工作于正比区，发生气体放大现象，即被加速的原初电离电子在电离碰撞中逐
次倍增而形成电子雪崩。
● 收集极上的感应的脉冲信号幅度V 是原初电离感生应脉冲幅度的M 倍。
● 电子向阳极漂移；电场在距阳极丝几十μm 处很大(>10kV/cm)；电子发生雪崩 ● 气体雪崩放大，当电场增高（提高极间电压或者减小阳极的半径）电子在与气
体原子的一个平均碰撞自由程内从电场获得足够能量，导致增殖电离，一个变
成两个，两个变4个…
● 在离阳极中心r 的小元dr 内，增殖的量；α=1/λ 称为第一汤逊系数；λ为平均
电离自由程
优点：
1）脉冲幅度较大，比电离室大 ~ 104倍；
2）灵敏度高，适合于探测低能电子和X 射线；
3）脉冲幅度几乎与原初电离位置无关。
所以，既能用于粒子计数器又能做能谱测量。
缺点：
1）能量分辨率不高，通常为20%，主要受空间电荷效应限制
2）不能用来位置分辨
3）时间响应慢，信号产生时间较长，前沿由电子的收集决定（10~100ns ），后沿由离子的收集决定（~几百μs ）
? G-M 管
工作原理：
● 电子倍增和气体放大
● 光子－光电子倍增
入射粒子除了产生电离效应以外，还会使原子激发，原子退激发过程中产生的
光子，可能在阴极或气体内打出光电子，这些光电子在向阳极漂移过程中经电
场加速又引起新的增殖。又会引起雪崩电离。
● 在G －M 计数器中， M 0已经很大，所以γM 0→1，即一次光子－光电子增殖
过程后产生的光子数比倍增前的光子数多，或者说一个电子倍增后产生的光电
子数大于1，故新的增殖过程将继续，在气体放大中起主要作用。
● 由于光子各向同性发射，气体放大不再只局限在初始电离所限定的小范围内，
而是在气体内或阴极上到处产生光电子，使离子增殖沿阳极丝方向扩展，以至
整个阳极丝附近都会产生正负离子对。这种现象称作雪崩再生。
优点：
1）灵敏度高；2）脉冲幅度大；3）稳定性高
4）计数器大小和几何形状可以按要求有较大变化；
5）使用方便，成本低，制作工艺和仪器电路均较简单。
缺点：
1）不能鉴别粒子的类型和能量；
2）分辨时间长，不能用于高计数率场合；
3）正常工作的温度范围小；
4）有假计数。
5、绘出dE/dx并解释最小电离，说明测dE/dx怎样鉴别粒子；
●最小电离：
电离损失与粒子速度有关，在非相对论性速度时，与v2成反比。随着入射粒子能量的增加，电离损失很快减小，当β→1，电离损失达到一个很宽范围的极小值区域。这个极小值区域最低点在βγ~3－4附近，且与介质无关。大多数相对论性粒子的能量损失与这个最低点的值很接近。称最小值处的能量损失为最小电离，把能量损失为最小值的粒子称为最小电离粒子(Minimum Ionizing Particles或MIP)。
●怎样鉴别粒子：
dE/dx→β结合动量测量得到粒子质量
6、137Cs能谱分析，能量分辨率的两种表示及其关系；
能谱分析：
1.全能峰
●γ射线能量较小时，主要是光电效应贡献；随着γ射线能量增大，电子对效应贡献逐步增
大。
●光电效应：外层电子跃迁到K层，多余的结合能以X射线或俄歇电子形式辐射。因X
射线能量很低，光电吸收截面很大，几乎被探测器完全吸收，能量迭加到E e上，构成全能峰
●电子对效应：正电子在探测器内损失能量湮灭生成2个能量为m e c2的γ射线，它们可能
1个或2个被探测器光电吸收，也可能发生康普顿效应。若2个γ射线都被吸收，其能量迭加到E pair上构成全能峰
●康普顿效应：一次或多次散射的γ射线被探测器光电吸收，由于各次作用时间间隔比闪
烁光的产生和衰减时间小很多它们所产生的闪烁光迭加贡献在全能峰。
全能峰对应的能量精确等于γ射线能量，所以用全能峰测量γ射线能量。选用大尺寸高Z探测器将显著增大全能峰减小康普顿连续谱。
https://www.360docs.net/doc/c63845017.html,pton连续谱
●由康普顿效应形成，此时被散射的γ射线跑出探测器反冲电子被记录。
●康普顿谱是连续谱，能量从0－E e(最大)。谱分布较平缓，仅在E e(最大)处有个不明显
的峰，称作康普顿峰或康普顿边限。
3.反散射峰Backscattering Peak
●当γ射线打到放射源衬托物或探测器周围的物质上，由于康普顿效应，θ=90o-180o时，
散射光子可能进入探测器被吸收，形成不大的反散射峰，迭加在康普顿连续谱上。为了减少反散射峰，必须减少源与探测器周围的物质，并尽可能使用轻元素材料，将谱仪远离墙壁和地板。
●利用全能峰与反散射峰峰位之比，可以方便地粗略估计谱仪的线性。
7、测小闪烁体的时间相应框图及工作原理；
对于小的闪烁体，时间测量过程可以分解为：一个带电粒子南路闪烁体，产生光脉冲传输到光电倍增管，经光电转换并放大变为一个电压脉冲信号，电压脉冲的前沿达到某一阈值 时触发甄别器，给出一个方波信号，以方波信号的前沿代表粒子击中的时刻，这个时刻与带
电粒子发生作用时刻有一个相对的延迟时间。时间测量的精度除物理学上的影响因素外，还受到电子学的影响。当带电粒子击中闪烁体某一固定位置，假设光电倍增管输出脉冲的起始点对每次击中都是相同的，其脉冲前沿过甄别阈的时间受到电子学的两个因素的影响：一是脉冲幅度大小对过阈时间的影响；另一具是叠加在脉冲前沿上的小扰动（jitter ）对过阈时间的影响。
8、契伦科夫辐射，n=1.02，计算最小辐射角、π/k 分辨动能范围； (
)max 0022001
11.02
1111.02
:139.58;:134.97:493.71;:497.71,139.58 3.525T n n MeV MeV
MeV MeV
E m c c E GeV πθβλθβθθππκκγ±±±=→===
=
=-1-1当最小辐射角=0时，==0.98，为产生切伦科夫辐射的最小速度，称作切伦科夫辐射的阈速度。
当=cos =cos =11.365时，，
最大辐射角。493.7112.467E GeV κ±== 9、量能器按结构分为哪两种，各自优缺点及应用；
● 全吸收型（全灵敏型）：由一块均匀介质组成，它既是簇射介质，又是对簇射次级粒子
灵敏的探测器介质。如NaI(Tl),CsI(Tl)晶体；介质分为闪烁体和切伦科夫辐射体两大类；用光敏器件（PMT ，PD 、APD ）读出。
优点：若量能器有无限大的体积，则能量分辨率仅由簇射次级粒子的统计涨落决定。能量分辨率好。
缺点：高能时造价昂贵且体积庞大，位置分辨较差
● 取样型：由簇射介质和探测器灵敏层相间堆砌而成。
介质通常是铁(强子的量能器)，铅(电磁量能器)，灵敏层通常有塑料闪烁体,气体探测器,液体电离室等
优点：造价低廉，位置分辨好。
缺点：本征能量分辨率取决于簇射在探测器灵敏层中沉积能量的涨落，它与取样结构和灵敏层介质特性有关。能量分辨相对较差。
10、谱仪结构及其怎样实现粒子鉴别；
1. 电子和强子的鉴别
? 利用电磁簇射和强子簇射的纵向发展和横向发展的区别
? 最好在高Z 介质中， λI ~ A 1/3 ， X 0 ~ A/Z 2
? 通常用纵向发展的区别：分为电磁和强子量能器两部分
? 也可仅利用横向发展的差异来辨认电子。
如 横向粒度精细的SPACAL ，电子效率95%@40-150GeV
? 利用薄的前置簇射计数器（1-2X 0的高Z 介质）改善对电子的鉴别。
? 受电荷交换反应 π-p → π0n （或 π+n → π0p ）限制。
由于π0簇射的起点取决于λI ，可用薄的前置簇射计数器减少这种限制。
?利用电子和强子信号的时间特性的差异
2. μ子和强子的鉴别
?利用能量的横向沉积图像来鉴别。鉴别质量由探测器的横向粒度决定。
?量能器可以吸收强子，故可用μ计数器鉴别μ子。但
?π的punch through（穿透）
?π→μνμ
3. 中微子的鉴别
对撞机实验中，探测器大小有限不足以阻止中微子，一般用间接的方法
?丢失能量
用4π覆盖的量能器测量所有粒子的能量
?横向丢失能量
E miss=∑(E sinθ)
谱仪结构：
子探测器测量参数功能
粒子物理和核物理实验方法试题2011
1与09年相同
2与09年相同
3核反应法探测慢中子通量，常用的核反应有哪些？如何用它来探测快中子通量？
● 目前应用最多的三种核反应：
3300.764532710n He p T MeV σ+→++±，＝靶
6304.7809414n Li T MeV ασ+→++=±，靶
10702.79238379n B Li MeV ασ+→++±，＝靶，用得最多。
● 快中子一般用石蜡、水等慢化，然后采用核反应法探测慢中子通量的方法测量。 4工作在三个区域的气体探测器的优缺点，他们的主要区别？
? 电离室：
优点：
1）结构比较简单
2）工作在饱和区，既不存在正负离子复合，也没有气体放大。
3）入射粒子电离所产生的全部电子和正离子都被电极收集，输出信号与入射粒子的种类和能量有关。
4）工作稳定可靠。
缺点：
1）输出信号较微弱，对读出电子学有较高要求，对工作电压电源的稳定性要求也较高。 ? 正比计数器：
优点：
1）脉冲幅度较大，比电离室大 ~ 104倍；
2）灵敏度高，适合于探测低能电子和X 射线；
3）脉冲幅度几乎与原初电离位置无关。
所以，既能用于粒子计数器又能做能谱测量。
缺点：
1）能量分辨率不高，通常为20%，主要受空间电荷效应限制
2）位置分辨不高
3）信号产生时间较长，前沿由电子的收集决定（10~100ns ），后沿由离子的收集决定（~几百μs ）
? G-M 计数器
优点：
1）灵敏度高；2）脉冲幅度大；3）稳定性高
4）计数器大小和几何形状可以按要求有较大变化；
5）使用方便，成本低，制作工艺和仪器电路均较简单。
缺点：
1）不能鉴别粒子的类型和能量；
2）分辨时间长，不能用于高计数率场合；
3）正常工作的温度范围小；
4）有假计数。
5漂移室测量位置的原理，只用漂移室（加磁场的情况下）是如何分辨有限动量的某些带电粒子的？
1、 位置测量：
? 通过漂移时间的测量，可以确定入射粒子位置。
? 一个漂移单元由阳极、场电极和许多场丝组成。场电极和场丝加上适当的电位，以
造成很大范围的均匀电场。
? 设入射粒子到时的时刻t0由闪烁计数器给出，丝室产生脉冲的时间为t ，阳极丝座
标为x 0，则粒子的位置00t
t x x Wdt =+?，其中，W 是电子漂移速度，一般是气体和电场的函数，当速度不变时，00()x x t t W =+-
2、 分辨有限动量粒子：
动量的测量
● 测量带电粒子在磁场中的径迹，由径迹得到在磁场中的偏转曲率半径，从而推算出动量
0.3t P B
ρ= 动量分辨率
● 由位置分辨和带电粒子在漂移室中的多次库仑散射决定。
● 随动量的增加而变差，随磁场强度和径迹长度的增大（BL 2）和测量次数的增加而得到
改善。
● 对于低动量(<0.5GeV)，多次库仑散射起主要作用。应采用低Z 物质（如He 气+镀金铝
丝）
6、7、8、9、10与09年相同
初中物理实验常用的十二种方法
中学物理实验常用方法 一、观察法 物理是一门以观察、实验为基础的学科。人们的许多物理知识是通过观察和实验认真地总结和思索得来的。著名的马德堡半球实验，证明了大气压强的存在。在教学中，可以根据教材中的实验，如长度、时间、温度、质量、密度、力、电流、电压等物理量的测量实验中，要求学生认真细致的观察，进行规范的实验操作，得到准确的实验结果，养成良好的实验习惯，培养实验技能。大部分均利用的是观察法。 观察是学习物理最基本的方法,是科学归纳的必要条件, 学生对学习活动的外部表现进行有目的、有计划的观察、记录, 能够为物理概念的形成、物理知识的理解、物理规律的探究提供信息和依据。常用观察方法有： 1.观察重点, 排除无关因素的干扰。如做气体膨胀对外做功的实验时,学生只听到“嘭”的一声, 看到瓶塞跳得很高, 对真正需要看的现象———塑料瓶口出现的酒精烟雾却视而不见, 这就需要教师及时交待, 提醒学生, 然后再进行 分析。 2.前后对比观察, 抓住因果关系。如学习密度一节时, 我首先让学生区分铜块、铁块、铝块、石块、酒精、水等物体, 通过观察它们的颜色、状态、软硬来辨认。然后出示用纸包住的相同体积的铜块、铁块、铝块, 怎样区分它们? 学生通过实验发现, 它们的质量不同, 因而得出相同体积的物体质量不同, 也是物 质的一种特性, 从而引入密度概念。 3.正、反对比观察, 深化认识。在指导学生观察时, 多采用一些正反对比的方法, 可以加深学生理解知识, 拓宽思路。如探究声音的产生, 即无声又有声；探究沸点与气压的关系时, 即增大气压, 沸点升高, 减小气压, 沸点降低。 二、控制变量法 控制变量法是指一个物理量与多个物理量有关, 把多因素的问题变成多个 单因素的问题, 分别加以研究, 最后再综合解决。利用控制变量法研究物理问题, 有利于扭转“重结论、轻过程”的倾向, 有利于培养学生的科学素养, 使学生学会学习。如导体中的电流与导体两端的电压和导体的电阻都有关系, 研究导体中的电流跟这段导体两端的电压时, 控制导体的电阻不变, 改变导体两端电压, 看导体中电流的变化, 通过学生实验, 得出欧姆定律I=U/R。另外,研究导体的 电阻大小、滑动摩擦力的大小、液体压强的大小、浮力大小、动能和重力势能大小、电流的热量的大小、压力的作用效果、滑轮组的机械效率、电磁铁的磁性强弱、产生感应电流方向也都用到了控制变量法。
笫8章 现代物理实验方法习题
笫8章 现代物理实验方法习题 1． 指出下列化合物能量最低的电子跃迁的类型。 CH 3CH 2CH CH 2 (1)(2)(4)(3)CH 3CH 2CHCH 3CH 3CH 2CCH 3 CH 3CH 2OCH 2CH 3 (5)CH 2CH CH O 2． 按紫外吸收波长长短的顺序，排列下列各组化合物： (1)O O O CH 3 (2)CH 2CHCH CH 3CH CHCH CH 2CH 2CH 2CH 2 (3)CH 3Cl CH 3I CH 3Br (4) Cl NO 2 (5)顺-1,2-二苯乙稀和反-1,2-二苯乙稀 3． 指出下列哪些化合物可在近紫外区产生吸收带： (1)CH 3CH 2CHCH 3 CH 3 (2)．CH 3CH 2OCH(CH 3)2 (3)．CH 3CH 2C ≡CH (4)CH 3CH 2CCH 3 O (5) CH 2=C=O (6).CH 2=CH-CH=CH-CH 3 4．图8—34和图8—35分别是乙酸乙脂和1—己稀的红外光谱图，试识别各图的主要吸收峰。
5.指出如何应用红外光谱来区分下列各对称异构体: （1）（1）CH3—CH=CH—CHO和CH3-C≡C-CH2OH. (2)H C C6H5C C6H5 H和 C6H5 C H C C6H5 H (3)和 C O CH3C O CH3 (4)和 C CH2 (5)C6H5C C6H C和 C6H5 C C6H5 C C CN CH3 N CH CH2 6．化合物E,分子式为C8H6,可使Br2/CCl4溶液褪色,用硝酸银氨溶液处理,有白色沉淀生成； E的红外光谱如图8-36所示，E的结构是什么？ 图8—36 化合物E的IR图 7．试解释如下现象：乙醇以及乙二醇四氯化碳浓溶液的红外光谱在3350 cm-1处都有有一个宽的O-H吸收带，当用CCl4稀释这两种醇溶液时，乙二醇光谱的这个吸收带不变，而乙醇光谱的这个带被在3600 cm-1一个尖峰代替。 8．预计下列每个化合物将有几个核磁共振信号？
【实验报告】近代物理实验教程的实验报告
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
初中物理常用的实验及科学方法
初中物理常用的实验及科学方法 初中物理常用的主要实验方法： 1.控制变量法 2.等效替代法 3.转换法 4.实验推理法（理想实验法） 5.类比法 6.物理模型法（理想模型法） 一、使用控制变量法的实验 1.探究物体运动的快慢； 2.探究滑动摩擦力与压力大小和接触面粗糙程度的关系； 3.探究物体的动能大小与质量和速度的关系； 4.探究压力的作用效果与压力的大小和受力面积的关系； 5.探究液体的压强与液体的密度和深度的关系； 6.探究液体蒸发的快慢与哪些因素有关； 7.探究电磁铁磁性与线圈的匝数和电流大小的关系； 8.探究导体电阻大小跟导体材料、长度、横截面积关系； 9.探究电流与电压和电阻的关系（即欧姆定律）。 10.探究电流产生的热量与电流、电阻的关系. 二、等效替代法：将某个物理量用另外一个物理量来替代，得到同样的结论的方法。 1、测量不规则小块固体的体积时，用它排开水的体积等效固体的体积； 2、测量摩擦力的大小时，用二力平衡的原理测得拉力，从而得知摩擦力的大小； 3、托里拆利实验中，利用水银柱产生的压强与大气压等效的方法测定大气压的数值； 4、在研究平面镜成像实验中，用两根完全相同的蜡烛，其中一根等效另一根的像； 5、求多个用电器组成的串、并联电路的总电阻。 三、转换法：在研究看不见的物质或现象时，可以通过研究该物质现象或所产生的可见的效果，由此进一步分析物质或现象，这种方法叫转换法。 注意：“等效替代法”虽然也包涵有转换法的思想，但其研究主体已发生转移，而转换法则是通过研究主体所产生的效果来上朔其原因的一种研究方法。 转换法的实验例子： 1、利用小球的振动来判断发声体在振动； 2、根据苹果落地的现象证明重力的存在； 3、利用小桌陷入海绵的深度判断压力的作用效果； 4、根据小球将木块推动的远近来判断小球动能的大小； 5、利用纸片的飘动来判断气体压强的变化； 6、根据马德堡半球实验的现象证明大气压的存在； 7、通过扩散现象研究分子的热运动； 8、判断电路中是否有电流时，可通过电路中的灯泡是否发光去确定； 9、判断磁场是否存在时，可用小磁针放在其中看是否转动来判断；
近代物理实验习题答案
《 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？
原子核物理实验方法课后习题(答案)
第一章习题 1. 设测量样品的平均计数率是5计数/s,使用泊松分布公式确定在任1s 内得到计数小于或等于2个的概率。 解： 05 1525 (,)!5(0;5)0.0067 0!5 (0;5)0.0337 1!5(0;5)0.0842 2! N N r r r r N P N N e N P e P e P e ----=?=?==?==?= 在1秒内小于或等于2的概率为： (0;5)(1;5)(2;5)0.00670.03370.08420.1246r r r P P P ++=++= 2. 若某时间内的真计数值为100个计数，求得到计数为104个的概率，并求出计数值落在90-104范围内的概率。 解：高斯分布公式2 222)(2 2)(2121 )(σπσ πm n m m n e e m n P -- -- = = 1002==σm == =-- --2 2 22)104(2 2)(2121 )104(σπσ πm m m n e e m P 将数据化为标准正态分布变量 110 100 90)90(-=-= x 4.010100 104)104(=-=x 查表x=1，3413.0)(=Φx ，x=，1554.0)(=Φx 计数值落在90-104范围内的概率为
3. 本底计数率是500±20min -1，样品计数率是750±20min -1，求净计数率及误差。 解：t n = σ 本底测量的时间为：min 2520500 2 === b b b n t σ 样品测量时间为：min 35207002 === s s s n t σ 样品净计数率为：1min 200500700-=-=-= b b s s t n t n n 净计数率误差为：1min 640-== +=+= b s b b s s t n t n σσσ 此测量的净计数率为：1min 6200-± 4. 测样品8min 得平均计数率25min -1，测本底4min 得平均计数率18min -1，求样品净计数率及误差。 解：1min 71825-=-=-= b b s s t n t n n
近代物理实验报告
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
原子核物理实验方法试卷
原子核物理实验方法试题 一、填空题（每空2分，共20分） 1、带电粒子与物质的相互作用主要有：电离和激发，非弹性碰撞，弹性碰撞 2、电离室工作在饱和区。 3、丫射线同物质的相互作用主要有光电效应，康普顿效应,电子对效应。 4、光子到达光阴极的瞬间至阳极输出脉冲达到某一指定值之间的时间间隔称为渡越时间。 5、误差按其性质可以分为系统误差、随机误差、粗大误差三类。 二、名词解释（每题5分，共20分） 1. 轫致辐射 答：快速电子通过物质时，原子核电磁场使电子动量改变并发射出电磁辐射而损失能量，这种电磁辐射就是轫致辐射。 2. 辐射损伤效应 答：半导体探测器受强辐射照射一段时间以后性能会逐渐变坏，这种效应称为半导体探测器的辐射损伤效应，简称辐射损伤效应。 3. 坪曲线 答：在放射源确定的情况下，探测器输出脉冲计数率随所加工作电压的变化曲线上具有明显的计数坪区，这样的曲线称为坪曲线。 4. 探测器的优质因子 答：探测器的探测效率；的平方与本底计数率的比值，即；2/n b称为探测器的优质因子。 1. 圆柱形电子脉冲电离室的输出电荷主要是由电子所贡献，但在圆柱形正比计数器中输出电荷却主要是正离子的贡献，这是什么原因？ 答：对于圆柱形电子脉冲电离室，其输出信号是由入射粒子产生的初始离子对的电子向中央正极漂移过程中，在极板上产生的感应电荷的贡献，由于为圆柱形的电场非均匀性，决定了其输出脉冲幅度基本与电离发生的位置不灵敏。 对于圆柱形正比计数器，雪崩过程仅发生在很小的区域r0内，在r0区域以外 的电子漂移对信号的贡献完全可以忽略。在r0区域内经数量上放大的电子在向丝极飘逸的贡献大约占10?15%主要是经放大后正离子在向阴极漂移所产生的感应电荷的贡献。 2. 试说明G-M管阳极上感应电荷的变化过程。 答: G-M管阳极上感应电荷的变化对有机管和卤素管略有不同，以有机管为例，可分为几个阶段： 1 ?在入射带电粒子径迹产生正负离子对的瞬间阳极呈电中性，电子很快 漂移向阳极过程中，阳极上的正感应电荷增加，但数量很小； 2 ?电子雪崩过程开始，直到正离子鞘形成的过程中，电子很快向阳极运 动，此时，阳极上正感应电荷增加，同时，此电荷流经负载电阻，快前沿的负脉 冲，约占总输出脉冲幅度的10%到达阳极的电子与阳极上的正感应电荷中和。 阳极上留下与正离子鞘等量的负感应电荷。 3?正离子鞘向阴极漂移，负感应电荷流向阴极，同时。在外回路形成输 出信号。 3. 试说明半导体探测器的工作原理。 答：原理：当带电粒子入射到半导体的灵敏体积内，产生电子一空穴对。电子一空穴对在外电场的作用下分别向两极漂移，于是在输出回路中形成信号。 四证明题（每题10分，共10分） 1?试证明光子只有在原子核或电子附近，即存在第三者的情况下才能发生电子 、简答题（每题6分，共18分） 1
物理常用实验方法
初中常用物理实验方法 巴普洛夫认为：“重要的是科学方法，科学是思想的总结，认识一个科学家的方法远比认识他的成果价值要大。”为培养学生科学探究精神，实践能力和创新意识，帮助学生提高素质，我们在教学中要十分重视科学方法的培养。探究物理实验的科学方法有许多种, 常用的有观察法、比较法、控制变量法、等效替代法、转换法、类比法、建立模型法、理想实验、图像法。 一、观察法。观察法是人们为了认识事物的本质和规律有目的有计划的对自然发生条件下所显现的有关事物进行考察的一种方法，是人们收集获取记载和描述感性材料的常用方法之一，是最基本最直接的研究方法。简单的讲观察法就是看仔细地看。但它和一般的看不同，观察是人的眼睛在大脑的指导下进行有意识的组织的感知活动。因此，亦称科学观察。 实例：水的沸腾:在使用温度计前，应该先观察它的量程，认清它的刻度值。实验过程中要注意观察水沸腾前和沸腾时水中气泡上升过程的两种情况，温度计在沸腾前和沸腾时的示数变化；在学习声音的产生时可让学生观察小纸片在扬声器中的运动状态，观察正在发声的音叉插入水中激起水花，观察悬挂的乒乓球接触发声的音叉时的运动情况，就会发现发出声音的物体都在振动；除此之外还有光的反射规律；光的折射规律；凸透镜成像；滑动摩察力与哪些因素有关等。 二、比较法。比较法是确定研究对象之间的差异点和共同点的思维过程和方法，各种物理现象和过程都可以通过比较确定它们的差异点和共同点。比较是抽象与概括的前提，通过比较可以建立物理概念总结物理规律。利用比较又可以进行鉴别和测量。因此，比较法是物理现象研究中经常运用的最基本的方法。如，比较蒸发和沸腾的异同点,比较汽油机和柴油机的异同点，电动机和热机,电压表和电流表的使用 利用比较法不仅加深了对它们的理解和区别，使同学们很快地记住它们，还能发现一些有趣的东西。 实例：象汽车轮船火车飞机它们的发动机各不相同但都是把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能装置。而汽油机和柴油机虽然都是内燃机但是从它们的构造、吸入的气体、点火方式、使用范围等方面都有不同。再如蒸发与沸腾的比较两者的相同点都是汽化过程。不同点从发生时液体的温度、发生所在的部位及现象都不同。还可以用比较法来研究质量与体积的关系；重力与质量的关系；重力与压力；电功与电功率等。 三、控制变量法。控制变量法是指讨论多个物理量的关系时通过控制其几个物理不变，只改变其中一个物理量从而转化为多个单一物理量影响某一个物理量的问题的研究方法。这种方法在实验数据的表格上的反映为某两次试验只有一个条件不同，若两次试验结果不同则与该条件有关。否则无关。反之，若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关则应只使该因素不同，而其他因素均应相同。 实例：在研究导体的电阻跟哪些因素有关时，为了研究方便采用控制变量法。即每次须挑选两根合适的导线，测出它们的电阻，然后比较，最后得出结论。为了研究导体的电阻与导体长度的关系，应选用材料横截面相同的导线，为了研究导体的电阻与导体材料的关系，应选用长度和横截面相同的导线，为了研究导体的电阻与导体横截面的关系，应选用材料和长度相同的导线。`研究影响力的作用效果的因素；研究液体蒸发快慢的因素；研究液体内部压强；研究动能势能大小与哪些因素有关；研究琴弦发声的音调与弦粗细、松紧、长短的关系；研究物体吸收的热量与物质的种类质量温度的变化的关系；研究电流与电压电阻的关系；研究电功或电热与哪些因素有关；研究通电导体在磁场中受力与哪些因素有关；研究影响感应电流的方向的因素采用此法。 四、等效替代法。所谓等效替代法是在保证效果相同的前提下，将陌生复杂的问题变换成熟悉简单的模型进行分析和研究的思维方法，它在物理学中有着广泛的应用。 实例：研究串联并联电路关系时引入总电阻（等效电阻）的概念，在串联电路中把几个电阻串联起来，相当于增加了导体的长度，所以总电阻比任何一个串联电阻都大，把总电阻称为串联电路
第八章现代物理实验方法在有机化学中的应用练习及答案讲述
第八章现代物理实验方法在有机化学中的应用 1．指出下列化合物能量最低的电子跃迁的类型。 答案： ⑴. π-π* ⑵．n-σ*⑶．n-π* ⑷． n-σ* ⑸. п-п* 2．按紫外吸收波长长短的顺序，排列下列各组化合物。 ⑴. ⑵．CH3-CH=CH-CH=CH2 CH2=CH-CH=CH2 CH2=CH2 (3)．CH3I CH3Br CH3Cl ⑷． ⑸. 反-1,2-二苯乙烯顺-1,2-二苯乙烯 答案： ⑴以环己酮为基准，添加共轭双键及增加助色基都使UV吸收产生红移。 ⑵以乙烯为基准，添加共轭双键及增加助色基都使UV吸收产生红移。 CH3-CH=CH-CH=CH2>CH2=CH-CH=CH2>CH2=CH2 ⑶杂原子的原子半径增大，化合物的电离能降低，吸收带波长红移。n ? s* CH3I>CH3Br>CH3Cl ⑷以苯环为基准，硝基苯增加p-p共轭，氯苯增加p-p共轭，UV吸收红移。 ⑸反式异构体的共轭程度比顺式异构体更大。 反-1,2-二苯乙烯>顺-1,2-二苯乙烯 3.指出哪些化合物可在近紫外区产生吸收带. (1) (2)CH3CH2OCH(CH3)2(3) CH3CH2C≡CH
(4) (5) CH2=C=O (6).CH2=CH-CH=CH-CH3 答案： 可在近紫外区产生吸收带的化合物是⑷,⑸,⑹。 4、图8-32和图8-33分别是乙酸乙酯和1-己烯的红外光谱图,试识别各图的主要吸收峰: 答案： 图8-32己酸乙酯的IR图的主要吸收峰是：①.2870-2960cm-1为-CH3,>CH2的V C-H碳氢键伸缩振动。 ②.1730cm-1为V C=O羰基伸缩振动。③.1380cm-1是-CH3的C-H弯曲振动。④.1025cm-1,1050CM-1为V C-O-C 伸缩振动。 图8-33,1-己烯的IR图主要吸收峰是①.=C-H伸缩振动。②.-CH3,>CH2中C-H伸缩振动。③. 伸缩振动,④.C-H不对称弯曲振动。⑤.C-H对称弯曲振动。⑥.R-CH=CH2一取代烯。
物理实验的基本方法及数据处理基本方法
摘要：物理学是实验性学科，而物理实验在物理学的研究中占有非常重要的地位。本文着重介绍工科大学物理实验蕴涵的实验方法，提出工科大学物理实验的新类型。并介绍相关的数据处理的方法。 关键词：大学物理实验方法数据处理 正文： 一、大学物理实验方法 实验的目的是为了揭示与探索自然规律。掌握有关的基本实验方法，对提高科学实验能力有重要作用。实验离不开测量，如何根据测量要求，设计实验途径，达到实验目的？是一个必须思考的重要问题。有许多实验方法或测量方法，就是同一量的测量、同一实验也会体现多种方法且各种方法又相互渗透和结合。实验方法如何分类并无硬性规定。下面总结几种常用的基本实验方法。 根据测量方法和测量技术的不同，可以分为比较法、放大法、平衡法、转换法、模拟法、干涉法、示踪法等。 （一）比较法 根据一定的原理，通过与标准对象或标准量进行比较来确定待测对象的特征或待测量数值的实验方法称为比较法。它是最普遍、最基本、最常用的实验方法，又分直接比较法、间接比较法和特征比较法。直接比较法是将被测量与同类物理量的标准量直接进行比较，直接读数直接得到测量数据。例如，用游标卡尺和千分尺测量长度，用钟表测量时间。间接比较法是借助于一些中间量或将被测量进行某种变换，来间接实现比较测量的方法。例如，温度计测温度，电流表测电流，电位差计测电压，示波器上用李萨如图形测量未知信号频率等。特征比较法是通过与标准对象的特征进行比较来确定待测对象的特征的观测过程。例如，光谱实验就是通过光谱的比较来确定被测物体的化学成分及其含量的。 （二）放大法 由于被测量过小，用给定的某种仪器进行测量会造成很大的误差，甚至小到无法被实验者或仪器直接感觉和反应。此时可以先通过某种途径将被测量放大，然后再进行测量。放大被测量所用的原理和方法称为放大法。放大法分累计放大法、机械放大法、电磁放大法和光学放大法等。 1、累计放大法在被测物理量能够简单重叠的条件下，将它展延若干倍再进行测量的方法称为累计放大法。例如，在转动惯量的测量中用秒表测量三线摆的周期。
核物理实验讲义
实验1 核衰变的统计规律 实验目的 1. 了解并验证原子核衰变及放射性计数的统计性。 2. 了解统计误差的意义，掌握计算统计误差的方法。 3. 学习检验测量数据的分布类型的方法。 内容 1. 在相同条件下，对某放射源进行重复测量，画出放射性计数的频率直方图，并与理论分布曲线作比较。 2. 在相同条件下，对本底进行重复测量，画出本底计数的频率分布图，并与理论分布图作比较。 3. 用2χ检验法检验放射性计数的统计分布类型。 原理 在重复的放射性测量中，即使保持完全相同的实验条件（例如放射源的半衰期足够长，在实验时间内可以认为其活度基本上没有变化，源与计数管的相对位置始终保持不变；每次测量时间不变，测量仪器足够精确，不会产生其它的附加误差等等)，每次的测量结果并不完全相同，而是围绕着其平均值上下涨落，有时甚至有很大的差别。这种现象就叫做放射性计数的统计性。放射性计数的这种统计性反映了放射性原子核衰变本身固有的特性，与使用的测量仪器及技术无关。 1. 核衰变的统计规律 放射性原子核衰变的统计分布可以根据数理统计分布的理论来推导。放射性原子核衰变的过程是一个相互独立彼此无关的过程，即每一个原子核的衰变是完全独立的，和别的原子核是否衰变没有关系，而且哪一个原子核先衰变，哪一个原子核后衰变也纯属偶然的，并无一定的次序，因此放射性原子核的衰变可以看成是一种伯努里试验问题。设在t=0时，放射性原子核的总数是0N ，在t 时间内将有一部分核发生了衰变。已知任何一个核在t 时间内衰变的概率为)1(t e p λ--=，不衰变的概率为q=1-p=e t λ-， λ是该放射性原子核的衰变常数。 利用二项式分布可以得到在t 时间内有n 个核发生衰变的概率P(n)为 n N t n t e e n n N N n p -----= 0)()1(! )!(!)(00λλ （1） 在t 时间内，衰变掉的粒子平均数为 )1(00t e N p N m λ--== （2） 其相应的均方根差为 2 10)()1(t me p m pq N λσ-=-== （3）
高三物理原子核物理人教实验版知识精讲
高三物理原子核物理人教实验版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 原子核物理 二. 重点、难点： 1. 重点：放射线种类、性质及核力与结合能 2. 难点：半衰期的计算和质量亏损与核能的计算 三. 具体内容： 1. 三种射线： α射线：氦核流速度约为光速的 1/10。贯穿本领最小，但有很强的电离作用，很容易使空气电离，使照相底片感光的作用也很强； β射线：高速运动的电子流。速度为0.99c ，接近光速，贯穿本领很强。很容易穿透黑纸，甚至能穿透几毫米厚的铝板，但它的电离作用比较弱。 γ射线：为波长极短的电磁波，速度为光速c 。性质非常象Ｘ射线，只是它的贯穿本领比Ｘ射线大很多，甚至能穿透几厘米厚的铅板，但它的电离作用却很小。 2. 衰变规律： α衰变，电荷数－2，质量数－4，核反应为： He Y X A Z A Z 4 242+→－－ β衰变，电荷数+1，质量数不变，核反应为： e Y X A Z A Z 011－+→+ 3. 半衰期T 4. 核力的特点： （1）核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表现。 （2）核力是短程力。约在10－15m 量级时起作用，距离大于0.8×10－ 15m 时为引力, 距离 为1.5×10－15m 时核力几乎消失，距离小于0.8×10－ 15m 时为斥力。 （3）核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。 5. 结合能：当核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收同样的能量。这个能量叫做原子核的结合能。 比结合能：结合能与核子数之比，称做为比结合能。也叫平均结合能。 比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。 6. 质量亏损：质量亏损：原子分解为核子时，质量增加；核子结合成原子核时，质量减少。原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，叫做质量亏损。 【典型例题】 [例1] 如图图示，x 为未知放射源，将强磁场M 移开，计数器所测得的计数率保持不变，然后将薄铝片L 移开，则计数率大幅度上升，x 为（ ） A. 纯β放射源 B. 纯γ放射源 C. α及β的混合放射源
初中物理实验题解题方法和思路完整版
初中物理实验题解题方 法和思路 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
实验题解答过程中需要注意的问题 （1）实验原理定方向 正确解答物理实验题必须坚持用实验原理为依据的操作过程，实验原理是整个实验的指导方向，而对实验原理的理解必须做到： 第一、要结合课本中学过的物理知识加深理解实验原理 第二、要从实验原理中理解实验成立的条件 第三、弄清一个实验原理可以做不同的类似实验 第四、理解原理设计替代性实验 （2）实验步骤要有科学性 实验步骤是否合理、完善、条理直接影响着物理实验的质量，因此在实验操作过程中弄懂、理解和熟悉实验步骤对做好实验题是非常重要的. 第一、保证实验步骤的完整性和合理性 第二、保证实验步骤的必要性 （3）间接测量量的等值性 这种方法常用于实验中无法直接测量的物理量的取值问题，也就是对于一个实验中不能直接测量的物理量，可以通过这个物理量对周围的影响或与别的物理量之间存在的某种关系确定这个物理量的大小，然后用相应的公式计算出待测物理量的值. （4）实验的设计性 这种方法是灵活应用物理知识、理论联系实际，根据具体情况，设计出简单、合理、便于操作的实验过程，然后应用物理公式和测量的物理量表示出待测物理量的表达式. （5）实验的开放性 这种方法是多向思维、全面考虑、注重知识的横向联系，把各种可能的方法都考虑到.能够考查学生对所学知识灵活掌握和灵活应用的能力. （6）实验过程的评估性 科学探究题是近几年各地市中的宠儿，它们分别从科学探究的七个步骤出发，考查某一个或某两个知识点，此题是考查交流与评估方面，看学生能否对所得数据进行分析、判断，充分体现了学生独立地运用所学的物理知识设计、改进实验进行探究的能力.有利于学生养成乐于探究的兴趣和习惯，培养学生的科学探究精神. 初中物理物体的颜色课外实验 【目的和要求】 通过实验了解透明物体的颜色是由它透过的色光决定的；不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。 【仪器和器材】 三棱镜，白色光屏，平面镜，狭缝，红色玻璃和蓝色玻璃，红纸和蓝纸。【实验方法】
医用物理(第二版)第14章 原子核物理学基础详解
第十四章 原子核物理学基础 思考题 14–1 根据你所学的知识，解释下列名词： （1）核素、同位素、同量异位素、同质异能素， （2）质量亏损、结合能、平均集合能， （3）核衰变、α衰变、β衰变、γ衰变、电子俘获、内转化， （4）衰变常量、半衰期、平均寿命、放射性活度、放射平衡， （5）照射量、吸收剂量、当量剂量、有效剂量、最大容许剂量． 14–2 怎样理解核内物质的均匀分布就是“核力是饱和力”的最好的佐证？ 14–3 怎样理解平均结合能越大的原子核越稳定？ 14–4 在α衰变过程中，衰变能量为什么主要由α粒子带走？ 14–5 区分下列概念：（1）α粒子与He 原子，（2）结合能与平均结合能，（3）α、β、γ射线． 14–6 在β-和β+衰变过程中，β射线的能谱为什么是连续的？ 14–7 在γ衰变过程中，为什么子核的质量数和原子序数不变？ 14–8 在T e 、T 、T b 分三者之间，是否一定有T e 初中物理实验教学方案 一、实验教学的指导思想 实验教学是物理教学的重要组成部分，通过物理实验，不但要达到教材对每--个实验提出的实验目的，进行常规的验证性的实验教育;还要培养学生的科学实验素养，理论联系实际和实事求是的科学作风，严肃认真一丝不苟的科学态度;更重要的是通过对分组实验、课堂演示实验、课外小实验以及日常生活中物理现象的严密观察和勤于思考，培养学生主动研究的探索精神和创造性的发现、思考和解决新的实际问题的能力。为更好地实施实验教学，特制定本年度初三物理学生分组实验教学方案。 二、实验教学的目的 1.培养学生的科学实验素养，理论联系实际和实事求是的科学作风。 2、培养学生主动研究的探索精神和创造性的发现、思考和解决新的实际问题的能力。 3、培养学生的自学能力、观察能力和分析能力，科学地分析和解释--些物理现象。 4、培养学生的创新精神和团结协作精神。 三、实验教学的现状分析 1、课程方面: 由于长期应试教育的影响，重知识轻能力、重理论轻实践、重结论轻过程、重分数轻素质的观念还根深蒂固，初中学生的物理实验存在着过分统一，死板教条的弊病，实验教学存在着走过程、完任务、支差应付、浅尝辄止、囫囵吞枣的不正常现象，不能很好的培养学生实验素养和能力 2、学生方面: 学生的实验操作能力较差，在学生实验中，甚至还有50%的学生极少动手或不动手，这一方面与现有的实验条件、实验课程的设置有关、对学生的实验操作能力的重视不够有关。 3、实验条件方面: 实验所需器材基本配齐，但部分实验器材由于使用时间较长或制作的比较粗糙精确度不高，导致学生实验时得不出正确的结论、看不到明显的现象，从而降低学生的实验兴趣。 4、其它相关情况: 实验课程开不足、实验仪器不精确、操作过于简单、要求千篇一律、管理松散不严等都给学生操作能力的培养带来了负面影响。即使条件好一-些的重点学校，也很难做到学生实验一人--组和实验室的开放。对学生的实验操作能力的考查力度不够，学生做与不做实验无关紧要，只需在初四下学期中考前做有针对性练习应付检查即可。 四、实验具体措施: 近代物理实验1.1弗兰克-赫兹实验 1.手动模式和自动模式测量F-H曲线的方法 2.计算氩原子第一激发电位的方法 3.能否用氢气代替氩气做弗兰克赫兹实验,为什么? 不能.氢气是双原子分子,激发的能级是分子能级而非原子能级.氢气是危险气体,容易发生爆炸,而且氢气的密度比较小. 4.为什么I-U曲线不是从原点开始? 电子由热阴极发出,刚开始加速电压主要用于消除阴极电子的散射的影响,后来电子加速,使其具有了较大的能量冲过反向拒斥电场而到达板极形成电流,并为微电流计所检验出来,故曲线不是从原点开始的. 5.为什么I不会降到零? 随着第二栅极电压的不断增加,电子的能量也随之增加,在与氩原子相碰撞后还留下足够的能量,可以克服反向拒斥电场到达板极,这时电流又开始上升,不致下降到零. 6.为什么I的下降不是陡然的? 因为K极发出的热电子能量是服从麦克斯韦统计分布规律,因此极电流下降不是陡然的. 7.在F-H实验中,得到的I-U曲线为什么呈周期性变化? 当G2k间的电压达到氩原子的第一激发电位U0时电子在第二栅极附近与氩原子相碰撞,将自己从加速电场中获得的全部能量给了氩原子,即使穿过了第二栅极也不能克服反向拒斥电场而被驳回第二栅极,所以,板极电流将显著减小.随着第二栅极电压的不断增加,电子的能量也随之增加,在与氩原子碰撞后还留下足够的能量,可以克服反向拒斥电场而达到板极A,这时电流又开始上升,直到G2K间的电压是二倍的第一激发电位时,电子在UG2k间又会因第二次碰撞而失去能量,因而又会造成第二次板极电流的下降,同理,凡UG2k之间电压满足:UG2k=nU0(n=1,2,3...)时,板极电流IA都会相应下跌,形成规则起伏变化的I-U曲线. 8.在F-H管内为什么要在板级和栅极之间加反向拒斥电压? 这样能保证阴极发射的热电子不会轻易到达阳极,只有穿过栅极并且动能足够大的电子才能克服这个电场到达阳极。如果没有这个排斥电压,一个电子只要稍微有动能就能到达阳极,这样也能观察到阳极电流,这样I P的变化便不明显,实验现象难以观察。 9.在F-H管的I-U曲线上第一个峰的位置是否对应于氩原子的第一激发电位? 不是,实际的F-H管的阴极和栅极往往是不同的金属材料制成的,因此会产生接触电位差.而进入加速区的电子已经具有一定的能量,使真正加到电子上的加速电压不等于UG2k.这将影响到F-H实验曲线第一个峰的位置,是它左移或右移 10.实验中，取不同的减速电压Vp时，曲线Ip－VG2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。 11.实验中，取不同的灯丝电压Vf时，曲线Ip－VG2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， 2017中考物理实验常见6种方法 一、控制变量法 1、研究蒸发快慢与液体温度、液体表面积和液体上方空气流动速度的关系。 2、研究弦乐器的音调与弦的松紧、长短和粗细的关系。 3、研究压力的作用效果与压力和受力面积的关系。 4、研究液体的压强与液体密度和深度的关系。 5、研究滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的关系。 6、研究物体的动能与质量和速度的关系。 7、研究物体的势能与质量和高度的关系。 8、研究导体电阻的大小与导体长度材料横截面积的关系。 9、研究导体中电流与导体两端电压、导体电阻的关系。 10、研究电流产生的热量与导体中电流、电阻和通电时间的关系。 11、研究电磁铁的磁性与线圈匝数和电流大小的关系。 二、图像法 1、用温度时间图像理解融化、凝固、沸腾现象。 2、电流、电压、图像理解欧姆定律I=U/R、电功率P=UI。 3、正比、反比函数图象巩固密度ρ=m/V、重力G=mg、速度v=s/t、杠杆平衡F1L1=F2L2 4、压强p=F/S p=ρgh 浮力F=ρ液gV排功热量Q=cm(t2-t1)等公式。 三、转换法的应用 1、利用乒乓球的弹跳将音叉的振动放大;利用轻小物体的跳动或振动来证明发声的物体在振动。 2、用温度计测温度是利用内部液体热胀冷缩改变的体积来反映温度高低。 3、测量滑动摩擦力时转化成测拉力的大小。 4、通过研究扩散现象认识看不见摸不着的分子运动。 5、判断有无电流课通过观察电路中的灯泡是否发光来确定。 6、磁场看不见、摸不着，可以通过观察小磁针是否转动来判断磁场是否存在。 7、判断电磁铁磁性强弱时，用电磁铁吸引的大头针的数目来确定。 8、研究电阻与电热的关系时，电流通过阻值不等的两根电阻丝产生的热量无法直接观测或比较，可通过转换为可看见的现象(气体的膨胀、火柴的点燃等的不同)来推导出那个电阻放热多。 四、实验推理法 1、研究真空中能否传声。 2、研究阻力对运动的影响。 3、“在自然界只存在两种电荷”这一重要结论也是在实验基础上推理得出来的。 五、等效替代法 1、在电路中若干个电阻可以等效为一个合适的电阻，反之亦可;如等效电路、串并联电路的等效电阻，都利用了等效的思维方法。 2、在研究平面镜成像实验中用两根完全相同的蜡烛其中一根等效另一根的像。 3、用加热时间来替代物体吸收的热量。 4、用自行车轮测量跑道的长度，跑道较长，无法直接测量，用滚轮法处理：轮子的周长乘以圈数即为跑道的周长。 六、类比归纳法 1、研究电流时类比水流。 2、用“水压”类比“电压”。 3、用抽水机类比电源。 4、研究做功快慢时与运动快慢进行类比等。 5、用弹簧连接的小球类比分子间的相互作用力。物理实验方案
近代物理实验复习
物理实验常用的六种方法