浙师大《近代物理实验》考试卷(总)

浙江师范大学《近代物理实验》考试卷

（2005~2006学年第一学期）

一、填空题

1、 实现核磁共振的内因是原子具有自旋角动量和磁矩。自然界大约有105种同位素的核，

其自旋量子数I 为整数或半整数，具有不为零的角动量和磁矩，可以观测到核磁共振信

号。

【书p168】

2、 布拉格反射实验中，选择用晶体这个天然的光栅来研究X 射线的衍射，是因为晶格正好

与X 射线的波长同数量级。其中布拉格公式为2sin ,1,2d n n θλ==

【书p123】

3、 OMA 系统由于探测器所有的像元（N 个）同时曝光整个光谱可同时取得，因此，比用一般的单道光谱系统检测同一段光谱的积分时间总和快N 倍。这特别有利于单次或很少

几次脉冲过程的测定，和在光照下受损伤的样品的光谱测定。

【书p49】

4、 从物理现象来看，粗真空以分子相互碰撞为主，即分子自由程λ≤容器尺寸d ；低真空则是分子相互碰撞与器壁碰撞不相上下；高真空时以分子与器壁碰撞为主，即d λ>>；

超高真空时分子碰撞器壁的次数也很少，形成一个单分子层的时间已达到以分钟计；极

高真空时分子数已很少，统计涨落现象已较严重（5%d >），经典统计规律产生了偏差。

【书p106】

5、 测量微波频率时，调节波长表使波长表使波长表的固有频率与被测微波频率相等时，在

检波指示器上表现为一个跌落点。一般情况下，波导波长g λ比自由空间波长λ要大

【书p196】

6、 微弱信号检测的常用方法有：同步积累、相关接受和匹配滤波等。锁相放大器的核心部件是相关器。它主要由乘法器？和积分器两个重要部分构成。

【书p163-166】

7、 在核物理实验中，放射源的放射性强度（活度）单位可用居里（Ci ）或贝克勒（Bq ）来

表示，而1Ci=10

3.710?Bq

【p52，6、

8、 γ射线是不带电的高能光子流，因此它与物质相互作用的机制与αβ、等带电粒子不同，可以发生光电效应和康普顿效应，基本上与X 射线相同，但由于其能量比X 射线高得多，还能产生电子对效应。

【百度】

二、简答题

1、 X 射线管产生的X 射线可分为哪两种(特征辐射：不连续的和韧致辐射：连续的 )？产

生的原理分别是什么？

2、 简述本学期你做光学多道实验的实验方案。

3、 简述不同负载（匹配负载、短路板、失配负载）下微波的传输状态及驻波比情况。

4、 在核物理实验结束时，为什么一定要将分析器上的高压调为零后才能关闭电源？

一、填空题（每空格1分，每小题4个空格，同学根据平时选做实验从中选5小题，填空题满分20分，多做不给分，以小题为单位批改）

1、 密立根油滴实验证明了电荷的不连续性(具有颗粒性)，即油滴所带电荷都是基本电荷e 的整数倍

2、 原子只能处在某些能量分立的稳定状态，每一状态对应一定的能量，其数值是彼此分隔的，原子在这些状态时，不发射和吸收能量。

3、 137Cs 射出的γ射线的能量=0.661MeV ；60Co 射出的γ射线的能量=1.25MeV ；1居

里=103.710?Bq

【《近代物理实验讲义》p52，66】

4、 γ射线经过闪烁晶体物质时当能量在30MeV 以下时在所有相互作用方式中，最主要的有三种：光电效应、康普顿效应、电子对效应；其中当中能γ射线和低Z 吸收物质相互

作用时以？为主

【《近代物理实验讲义》p58】

5、 弱信号检测中基本方法有同步积累、相关接受、匹配滤波器。

【《近代物理实验讲义》p163】

6、 在微波频率测量时，旋转频率计的测微头。当频率计与被测频率谐振时，将出现吸收峰，反映在检波指示器上是一跌落点，选频放大器使用时，在被测电压接入后，需要仔细调

整？细调旋钮，使其仪器指示最大。

【《近代物理实验讲义》p195】

1、单晶γ闪烁谱仪的主要性能指标是 能量分辨率 、 线性 、 谱仪的稳定性 。

4、在一般能量范围内，β射线在物质中，主要由 、激发和 损失能量，总阻止本领可表示为 ，为了消除密度的影响，常用质量阻止本领 。（★★）

6、在β射线的吸收与物质阻止本领??

? ??dX dE 的测定实验中，应先对能量进行 ，在此过程中，我们常选择137Cs γ放射源的光电峰 Mev 和60Co γ放射源的光电峰 Mev 、 Mev 。

7、电子衍射实验中，若电子在 作用下,由 运动，则电子 的增加等于 。 8、密立根油滴实验证明了电荷的 ,即 所带电荷都是 的 。

9、弱信号检测中基本方法有 同步积累 、 相关接受 、 匹配滤波器 。根据惯例，锁相放大器等效噪声带宽一般用 RC 表示。（时间常数）

10、用二倍最小功率法测大驻波比时，大驻波比S 的简化计算公式为S= 。其中确定波腹点位置时，需要使用波量线和 检流计 。微波基本参数测量中，基本参量分别是 频率 ， 功率 ，和驻波比。（★★）

3、137Cs 射出的γ射线的能量＝ 0.662 Mev ； 60Co 射出的γ射线的能量＝ 1.25 Mev ；1居里＝ 1000 毫居里＝ 1000000 微居里＝ 3.7×10的10次方 Bq 。

4、工业CT 是__核物理实验__技术在工业中的应用。吸收定律可知，一束初始强度为I o 的射线穿越密度为ρ的均匀物质后，其强度减弱为_______。在实验过程中，根据采集到的数

据，经过一定的__图像重建算法__就能得到样品内部的衰减系数__具体的二维分布__（其在数字图像中称为灰度值），进而可以知道物体内部的组成成分和结构。（★★）

5、原子只能处在某些_______的稳定状态，每一状态对应一定的______，其数值是彼此______，原子在这些状态时，________________能量。

6、探头系统兼有双重功能，要求________高，_______好，_______强。

8、我们所使用的仪器中，相关器主要由乘法器和积分器两部分组成，要求输入信号通道和__参考__通道。典型锁相放大器由参考通道、信号通道和相关器组成。（★★）填空题

4、γ射线经过闪烁晶体物质时当能量在30Mev以下时在所有相互作用方式中，最主要的有三种：光电效应、康普顿效应、电子对效应，其中当中能γ射线和低Z吸收物质相互作用时以光电效应为主，只有当光子能量大于 1.02 Mev时，才可能产生电子对效应。

7、对于面心立方晶体，只有都是或的晶格平面才是可能的，才可能出现电子衍射环纹。

8、密立根油滴实验应对实验测得的各个求数，这个就是

值。

9、在微波频率测量时，旋转频率计的测微头，当频率计与被测频率谐振时，将出现吸收峰，反映在检波指示器上是跌落点，选频放大器使用时，在输入被测电压前需调整调零旋钮，使表头无信号输入时指示为零，在被测电压接入后，需要仔细调整频率细调旋钮，使其仪器指示最大。

二、简答（述）题（每题6分，同学根据平时选做实验从中选5小题，满分30分，多做不给分，以小题为单位批改。）

4、在CT实验结束时，为什么一定要调高压为零后才能关闭电源？（★★★）

答：防止下次开机时，由于电压过高击穿仪器。

5、简述如何通过实验确定未知γ源的能量？

答：NaI单晶在荧光输出为150KeV＜Er＜6MeV的范围内和射线能量是成正比的，必须利用一组已知的能量γ射线，分别测出它们的光电位峰，作出能量- 幅度曲线，对于未知能量射线由谱仪测出脉冲幅度后，利用这种曲线就可以求出射线能量。

6、确定光电峰净面积的方法有很多，原则上分为两类，即计数相加法和函数拟合法，请按照本底扣除和边界道选取方法的不同，对计数相加法进行简要分类。

答：全峰面积法，Covell法，wasson法。

?如何确定？

7、在电子衍射实验数据处理时，()r2

简答（述）题

7、何谓弛豫过程？（核磁共振）

答：采用示波信号作为参考信号，输出仅与测得信号的幅度es（s为下标）成正比，积分时间不为无限大。

9、简述典型微波基本参量测量系统的组成部分。（★★）

答：固态信号源、隔离器、衰减器、频率计、检流计（示波器）、功率计、测量线、常用波导元件、选频放大器。

简答（述）题 6、测NaI(TI)单晶γ谱仪的线性的意义是什么？

答：能量的线性就是输出的脉冲幅度与带电粒子的能量的线性关系。

8、在β射线吸收和物质阻止本领??

? ??dX dE 的测定实验处理数据过程中，为什么要求薄箔厚度T 越小越好？ 9、简要回答锁相放大器的三个动态特性参量及其相互关系。

答：输入总动态范围=动态储备+输出动态范围。输入总动态范围一般取决于前置放大器的输入端噪声及输出直流漂移。噪声大时增大动态储备，噪声小时，可增大输出动态范围。

5、简述NaI(TI)单晶γ谱仪记录γ光子的过程？

答：射线与闪烁体相作用，使其电离激发而发射荧光，从中出来的光子与光电倍增管的光阴极发生光电效应而击出光电子，光电子在管中倍增，形成电子流，并在阴极负载上产生电信号，此信号被电子仪器记录和分析。

6、右图是某次实验的CT 扫描结果，从横截面图可以看出，比较简单地字如“工”、“C ”和“T ”这三个字很清楚，但笔划比较复杂的“业”却有一些问题，即“业”字左右两撇和相邻的两竖均有连接现象，而且“业”字的两竖之间也有连接现象，请对造成这一现象的原因进行分析。

答：分辨率设置低，扫描时间不够长，吸收不彻底。

7、晶体为何能使电子发生衍射？发生衍射应符合什么规律？

8、密立根实验中为什么不能选择带电量较多的油滴？

9、用矩形波导中场的分布原理，讨论测量线纵向开孔的理由。

10、锁相放大器为什么可以检测微弱信号？

答：因为锁相放大器利用待测信号和参考信号的相互检测原理实现对信号的窄带化处理，有效抑制了噪声，从而可以检测微弱信号。

4、在核磁共振实验中，为什么要把边限振荡器调至边限状态？

6、在测量大驻波比时采用二倍最小值法的原因。

答：由于波腹、波节相差很大，检波晶体的检波特性已不满足平方律。

7、试述弱信号处理的基本思路和基本方法。

答：基本思路：将噪声和干扰去掉，只保留信号本身。基本方法：①同步积累；②相关接受；③匹配滤波器。

8、若放射源强度为10mCi ，且铝材料的半吸收厚度为0.78cm ，试计算当该射线通过一厚度为5cm （4cm ）的铝片时其强度为多少？（★★）

答：

9、已知某次实验的数据结果如下：高压：698V ；放大倍数：0.3

能量(Mev) 1.33 1.17 0.66

道数(ch) 205 180 100

试用最小二乘法求出E-CH的拟合直线方程。

问答题

4、β射线与物质的相互作用主要有哪些？请简述它们的物理过程。

5、什么叫γ吸收？为什么说γ射线通过物质时无射程概念？谈谈对γ射线与物质相互作用机制的认识。

答：窄束γ射线穿过物质时，由于三种效应，其强度会减弱，这种现象叫γ射线的吸收。γ射线通过物质时，强度逐渐减弱，按指数规律衰减，不与物质发生相互作用的光子，穿过吸收层，其能量保持不变，因而没有射程概念。γ射线与物质的相互作用只需发生一次碰撞，就有一次大的能量转移，不同于带电粒子穿过物质时，经过多次小能量转移来损失它的能量。

7、什么是德布罗意假设？电子波长与加速电压有何关系？

8、密立根油滴实验中，应如何选择油滴（应讲清楚选择过程）？为什么？

9、在测量大驻波比时，我们采用什么方法？为什么要采用这种方法？

答：二倍最小值法。由于波腹、波节相差很大，检波晶体的检波特性已不满足平方律。

10、试述弱信号检测的基本思路和基本方法。