最新-南京大学近代物理实验2019版——法拉第效应02019 精品
近代物理演示实验报告_0
近代物理演示实验报告篇一：近代物理实验实验报告20xx-20xx学年第一学期近代物理实验实验报告目录液晶电光效应实验 (4)一、实验目的 (4)二、实验原理 (4)三、实验仪器 (7)四、实验步骤 (8)1、液晶电光特性测量 .................................................................. .. (8)2、液晶上升时间、下降时间测量，响应时间 (10)3、液晶屏视角特性测量 .................................................................. .. (13)拓展实验：验证马吕斯定律 .................................................................. (14)五、注意事项 (15)附：《LCD产品介绍及工艺流程》相关资料 ..................................................................15α粒子散射 (20)一、实验目的 (20)二、实验原理 (20)1、瞄准距离与散射角的关系 .................................................................. (20)2、卢瑟福微分散射截面公式 .................................................................. (21)3、对卢瑟福散射公式可以从以下几个方面加以验证。
(23)三、实验仪器 (23)四、实验步骤 (24)五、实验数据及处理 .................................................................. (24)六、思考题 (27)α散射的应用 (27)电子衍射 (29)一、实验目的 (29)二、实验原理 (29)运动电子的波长 .................................................................. . (29)相长干涉 (29)三、实验仪器 (30)四、实验数据及处理 .................................................................. (30)五、实验结论 (31)验证德布罗意假设 .................................................................. (31)普朗克常量的测定 .................................................................. (31)六、电子衍射的应用 .................................................................. (32)塞曼效应 (33)一、实验目的 (33)二、实验原理 (33)谱线在磁场中的能级分裂 .................................................................. (33)法布里—珀罗标准具 .................................................................. ................................... 34 用塞曼效应计算电子荷质比e ................................................................... ................. 37 m三、实验步骤 (37)四、数据处理及计算结果 .................................................................. . (37)五、误差分析 (37)六、思考题 (38)拓展实验 (38)观察磁感应强度与能级分裂强弱的关系 .................................................................. (38)估算铁芯的磁导率 .................................................................. (38)七、塞曼效应在科学技术中的应用 .................................................................. (39)液晶电光效应实验一、实验目的了解液晶的特性和基本工作原理；掌握一些特性的常用测试方法；了解液晶的应用和局限。
南京大学近代物理实验-γ射线的能量和强度测量
γ射线的能量和强度测量摘要：闪烁探测器是利用某些物质在射线作用下受激发光的特性来探测射线的仪器。
本实验利用NaI（Tl）闪烁谱仪，进行γ射线的能量和强度测量。
关键词：NaI（Tl）闪烁谱仪，能量分辨率，探测效率一、实验目的1.了解NaI（Tl）闪烁谱仪的组成，基本特性及使用方法。
2.掌握测量γ射线的能量和强度的基本方法。
二、实验原理2.1γ射线与物质的相互作用γ射线与物质的相互作用主要是光电效应、康普顿散射和正负电子对产生三种过程。
(1)光电效应：入射γ光子把能量全部转移给原子中的束缚电子，将其打出形成光电子。
由于电子束缚能一般远小于入射γ光子的能量，所以光电子动能近似等于入射γ光子的能量。
(2)康普顿散射：入射γ光子与核外电子发生非弹性散射。
设入射γ光子能量为hν，散射光子能为hν′，则反冲康普顿电子的动能Ee为Ee=hν−hν′康普顿散射后散射光子能量与散射角θ的关系为hν′=hν/[1+α(1−cosθ)] (1)其中α=hν/m e c2为入射γ射线能量与电子静止质量之比。
由(1)式可得，当θ=0时，hν=hν′，这时Ee=0，即不发生散射；当θ=180°时，散射光子能量最小，为hν/(1+2α)，这时康普顿电子的能量最大，为Ee max=hν·2α/(1+2α)(2)所以康普顿电子能量在0至Ee max之间变化。
(3)正负电子对产生：当γ射线能量超过2 m e c2(1.022MeV)时，γ光子受原子核或电子的库仑场的作用可能转化为正负电子对。
入射γ射线能量越大，产生正负电子对的几率也越大。
在物质中正电子的寿命很短，当它在物质中耗尽自己的动能，便同物质原子中的轨道电子发生湮灭反应而变成一对能量各为0.511MeV的γ光子。
2.2闪烁谱仪结构与工作原理NaI(Tl)闪烁谱仪由探头，高压电源，线性放大器，多道脉冲幅度分析器及部分组成。
射线通过闪烁体时，闪烁体的发光强度与射线在闪烁体内损失的能量成正比。
光学近代物理学实验报告
一、实验目的1. 了解光学近代物理学的基本实验原理和方法。
2. 掌握光学近代物理学实验的基本操作技能。
3. 通过实验，加深对光学近代物理学理论知识的理解。
二、实验内容本次实验共分为四个部分：光纤通讯、光学多道与氢氘、法拉第效应、液晶物性。
1. 光纤通讯（1）实验目的：探究光纤的一些特性，包括光纤耦合效率的测量，光纤数值孔径的测定。
（2）实验原理：利用光纤的传输特性，通过测量光信号在光纤中的传输损耗，计算光纤的耦合效率。
（3）实验步骤：①搭建实验装置，包括光源、光纤、探测器等。
②调节光源，使其发出特定波长的光信号。
③将光信号输入光纤，通过探测器测量光信号在光纤中的传输损耗。
④根据传输损耗计算光纤的耦合效率。
2. 光学多道与氢氘（1）实验目的：观察光学多道仪的工作原理，测量氢原子和氘原子的能级。
（2）实验原理：利用光学多道仪，通过测量光子的能量，确定氢原子和氘原子的能级。
（3）实验步骤：①搭建实验装置，包括激光器、光学多道仪、探测器等。
②调节激光器，使其发出特定波长的光信号。
③将光信号输入光学多道仪，测量光子的能量。
④根据测量结果，确定氢原子和氘原子的能级。
3. 法拉第效应（1）实验目的：观察法拉第效应，研究光在磁场中的传播特性。
（2）实验原理：根据法拉第效应，当光在磁场中传播时，光偏振面的旋转角度与磁场强度成正比。
（3）实验步骤：①搭建实验装置，包括激光器、法拉第盒、探测器等。
②调节激光器，使其发出特定波长的光信号。
③将光信号输入法拉第盒，测量光偏振面的旋转角度。
④根据测量结果，研究光在磁场中的传播特性。
4. 液晶物性（1）实验目的：观察液晶的光学特性，研究液晶在不同温度下的液晶态。
（2）实验原理：液晶具有液体的流动性和晶体的各向异性，其光学特性受温度、电场等因素影响。
（3）实验步骤：①搭建实验装置，包括液晶样品、激光器、探测器等。
②调节温度，观察液晶的光学特性变化。
③在液晶样品上施加电场，观察液晶的光学特性变化。
基于PASCO平台的法拉第磁光效应实验
“ ６届 全 国高 等 学 校 物 理 实验 教 学 研 讨 会 ” 文 第 论 收 稿 日期 ：Ｏｌ 一４ ０ ； 改 日期 ：Ｏ Ｉ０ — ４ ２ Ｏ０— ９修 ２ ｌ－３０ 资助项 目： 暨南 大 学 第 十批 教 学 改革 研究 项 目 作者简介 ： 张 伟 （９ １ ） 男 ， 徽 萧 县 人 ， 南 大 学 理 工 学 院 物 理 学 系 实 验 师 ， 士 ， 要 从 事 统 计 物 理 与 复 杂 系统 １８ 一 ， 安 暨 硕 主 的研 究 、 学 物 理 实 验 教 学 及 研 究 工 作 ． 大
１ 引 言
法拉第 磁光 效应 实验 是高 等学 校近 代物理 实 验 中 的重要 实 验 ．在 现 行 的 实验 教 材 中 ， 察 磁 观 光效应 现象 、 定 费 尔 德 （ ｒ ｅ） 测 Ｖｅｄ ｔ 常量 和 电子 比 荷 的方法很 多 ， 这些 方 法 所 使 用 的 实 验仪 器 均 但 采用 了强磁 场 ， 品都 是 经 过 特 殊 加 工 制作 的薄 样 样 品［ ］ 这使 得实 验条 件受 到 了很 大 的限 制．另 １ ，
第 ３ 卷 第 ７ １ 期
２１ ０ １年 ７月
物 理
实 验
Ｖｏ ． １ ＮＯ ７ １３ ．
ＰＨ Ｙ ＳＩ ＣＳ ＥＸＰＥＲ Ｉ ＥＮ Ｔ Ａ ＴＩ Ｎ Ｍ ｏ
Ｊ １２ １ ｕ． ０ １
实 验 技 术 与
摘
基 于 Ｐ Ｓ Ｏ 平 台 的 法 拉 第 磁 光 效 应 实 验 ＡＣ
态 或 固态 ， 品 不需 要 加 工 ， 人 器 皿 就 可测 量 ， 样 放 如 图 １ 示 ， 转 角 度 与 作 用 在 介 质 上 的 所 偏
图 １ 法 拉 第 效 应 原 理 图
法拉第效应教案
附：实验数据测量及处理部分
1、根据表1数据，在坐标纸上做出电流强度—偏振角关系直线。
表1 正向电流，从左向右照射的θ-I 关系
2、根据表2数据，在坐标纸上做出电流强度—偏振角关系直线。
表2 正向电流，从右向左照射的θ-I 关系
3、根据表3数据，在坐标纸上做出电流强度—偏振角关系直线。
表3 反向电流，从右向左照射的θ-I 关系
1、从表1与表2的数据对比分析可以看出：在正向电流情况下，二者的数据都随着电流的增大，θ值的变化方向一样，与入射光的方向无关。
2、从表2与表3的数据对比分析可以看出：在同样方向的入射光情况下，二者的数据都随着电流的增大，θ值的变化方向相反，与电流的正负极性有关。
结论：磁旋光效应的旋转方向仅与磁场方向有关，而与光学传播方向的正逆无关。
南京大学近代物理实验-光磁共振
光磁共振实验摘要：本实验依据塞曼效应、光抽运效应、基态塞曼子能级间的光磁共振等原理，运用“光抽运—磁共振—光探测”的方法，测量地磁场垂直分量和水平分量以及铷原子的相关参量。
关键词：光磁共振，光抽运，塞曼效应一、引言二、实验原理三、实验仪器四、实验步骤：五、数据处理及误差分析亥姆霍兹线圈轴中心处磁感应强度B 的计算公式为73216B 105NI T rπ-=∙⨯其中r 为线圈有效半径（m ），I 为线圈电流强度（A ）。
本实验中线圈的相关参数见下表1．地磁垂直分量测量实验测得垂直磁场与地磁场垂直分量完全抵消时，垂直线圈电流为0.062A ，代入磁感应强度计算式中，得地磁场垂直分量5B =1.8210T -⨯地垂直.2.铷原子基态朗德因子F g 和核自旋量子数I 测量水平线圈电流0.280A ，代入磁感应强度计算式中，对应的磁感应强度为4B =1.3110T -⨯水平（1）85Rb 原子： 实验测得1ν=979.4kHz 2ν=265.3kHz与B 水平对应的频率ν=622.35kHz由此可以算出85Rb 原子的F g =0.34I=2.45F g 的理论值为F g 理论=13，因此F g 的测量误差为F F F g F g -g =100%g ∆⨯理论理论=1.83%I 的理论值为I 理论=2.5，因此I 的测量误差为I I-I=100%I ∆⨯理论理论=2.16%（2）87Rb 原子：实验测得1ν=1460.6kHz2ν=392.8kHz与B 水平对应的频率ν=926.7kHz由此可以算出87Rb 原子的F g =0.51I=1.48F g 的理论值为F g 理论=0.5，因此F g 的测量误差为F F F g F g -g =100%g ∆⨯理论理论=1.08%I 的理论值为I 理论=1.5，因此I 的测量误差为I I-I=100%I ∆⨯理论理论=1.43%3.地磁场的水平分量B 地水平和倾角θ的测量水平线圈电流0.280A ，对应的磁感应强度为4B =1.3110T-⨯水平（1）85Rb ：3ν=485.9kHz与B 地水平对应的频率为ν=246.75kHz计算得5B =5.2910T -⨯地水平（2）87Rb ：3ν=725.9kHz与B 地水平对应的频率为ν=367.35kHz计算得5B =7.8710T -⨯地水平两者取平均值，得5B =6.5810T -⨯地水平前面已经测得5B =1.8210T -⨯地垂直所以B 地=56.8310T -⨯ 倾角为B tan =B θ地垂直地水平=0.277本实验误差的主要来源：1. 本实验测量过程中，实验室内还在进行塞曼效应的实验，其使用的强磁场对本实验中磁共振频率的测量产生了干扰；2. 示波器信号飘忽不定，使磁共振频率的测量存在读数误差；3. 遮光布遮光不充分，外界光透入对测量产生干扰。
最新文档-2019年高考物理大二轮复习课件：专题五近代物理初步(共62张PPT)-PPT精品文档
D．8×1015 Hz
[题眼点拨] ①“用波长为 300 nm 的光照射锌板， 电子逸出锌板表面的最大初动能为 1.28×10－19 J”说明由 光电效应方程 Ek＝hν－W0 可求得逸出功；②“锌产生光 电效应的单色光的最低频率”说明要求的频率为截止频 率．
解析：由光电效应方程 Ek＝hν－W0＝hν－hν0，代入 数据解得ν0＝8×1014Hz.
答案：B
3．(2018·全国卷Ⅱ)1934 年，约里奥—居里夫妇用 α
粒子轰击铝核2173Al，产生了第一个人工放射性核元素 X：
α＋1237Al→n＋X.X 的原子序数和质量数分别为( )
A．15 和 28
B．15 和 30
C．16 和 30
D．17 和 31
[题眼点拨] 核反应方程 α＋2173Al→n＋X，质量数和 电荷数守恒．
解题要领 1．熟悉教材中常见实验现象及理论解释． 2．加强基本概念、规律的理解和记忆． 3．注重核反应方程、核能中的简单计算题的训练．
考点 1 光电效应 1．光电效应规律 (1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须 大于这个极限频率才能产生光电效应． (2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随 入射光频率的增大而增大． (3)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过 10－9s (4)饱和光电流的大小与入射光的强度有关，入射光 强度越大，饱和光电流越大．
解析：根据核反应遵循的质量数守恒和电荷数守恒
可知，X 的电荷数为 2＋13＝15，质量数为 4＋27－1＝30，
根据原子核的电荷数等于原子序数，可知 X 的原子 序数为 15，质量数为 30，选项 B 正确．
答案：B
4．(2017·全国卷Ⅱ)一静止的铀核放出一个 α 粒子衰变 成钍核，衰变方程为29328U→29304Th＋42He.下列说法正确的是 ()
塞曼效应(大学近代物理实验)
用波数表示：
v~ab
1 2d
D 2 ab D 2
测量并计算荷质比
对于正常的塞曼效应,分裂谱线的波数差为
L e B 4mc
e m
2cDa2b
dBD 2
五、实验内容与步骤
1、横向观察塞曼分裂
（1）转动电磁铁，使之横向放置，调节测量台，使笔型汞 灯竖直放置在磁隙正中，接通汞灯电源。在光学导轨上依次 安放聚光透镜、滤光片、法布里-珀罗标准具、刻度盘、成像 透镜、读数显微镜，调节平行、同轴；
原子中的电子在作自旋运动的同时还作轨道运动。因此它具
有自旋角动量 矩 L
Ps
和自旋磁矩
,以及轨道角动量
s
PL 和轨道磁
Ps s(s 1)h~
s
e m
Ps
~ PL L(L 1)h
L
e 2m
PL
总比磁值矩,所以则是不在与s 总L的角合动成量。PJ的由延于长与s线P上s的。比但值是不,同Ps和于PLL都与是PL的绕 着PJ旋进的,因此 s、 L 和也都是绕着PJ 的延长线旋进的。如 果把 分解成方向在PJ延长线的分量J和与之垂直的另外一 个分量,则后者在绕PJ 转动时,对外的平均效果完全抵消。这 样,对外发生效果的只是 J。因此,人们就将 J 称之为“原子 总磁矩”。
用上面所述的方法，可以求出它的塞曼分裂。下图表示在 外磁场作用下，3S1 和 3P2能级的分裂。
表1
7 3S13 S1
6 3P2 3P2
L
0
1
S
1
1
J
1
2
g
2
3/2
M 1 0 -1 2 1 0 -1 -2
Mg 2 0 -2 3 3/2 0 -3/2 -3
法拉第效应试验-复旦大学物理教学试验中心
法拉第效应初探（顾从真 复旦大学物理系06级）摘要本文简要概括了法拉第效应的历史、原理、步骤以及不同条件下的现象的记录分析和数据处理。
关键词法拉第效应，磁光效应，旋光介质，偏振引言1845年，法拉第（Michael Faraday ）在探索电磁现象和光学现象之间的联系时，发现了一种现象：当一束平面偏振光穿过介质时，如果在介质中，沿光的传播方向上加上一个磁场，就会观察到光经过样品后偏振面转过一个角度，即磁场使介质具有了旋光性，这种现象后来就称为法拉第效应。
法拉第效应第一次显示了光和电磁现象之间的联系，促进了对光本性的研究。
之后费尔德（V erdet ）对许多介质的磁致旋光进行了研究，发现了法拉第效应在固体、液体和气体中都存在。
实验部分实验目的了解法拉第效应经典理论，初步掌握进行磁光测量的基本方法，对法拉第效应的现象和成因进行分析。
实验原理一束平面波穿过介质，如果介质中沿光的传播方向加一个磁场，会观察到光经过样品后偏振面转过一个角度，符合公式，VBLθ=θ为法拉第效应旋光角；L 为穿过介质的厚度；B 为平行与光传播方向的磁感强度分量；V 是比例系数，由工作物质和波长决定，表征物质磁光特性，称为费尔德(Verdet)常数。
几乎所有物质都有法拉第效应，但一般都不显著，规定V>0为正旋，方向与产生磁场的螺线管中的电流方向一致。
V<0为负旋。
我们可以这样解释法拉第效应。
如图，我们把偏振光分成左旋和右旋部分，通过厚l 的介质会产生不同相位差，1()()2R L R L n n l πθϕϕλ=-=-由量子理论，在B 场作用下，介质轨道电子磁矩具有势能2B eBB L mμψ=-=B L 是轨道角动量在B 方向上的分量。
用能量为ω的左旋圆偏振光子激发电子，电子在磁场中能级结构与用能量为()L ωφ-∆的光子激发电子，电子在无磁场时能级结构相同。
推出，()()L L n n ωωφ=-∆，2L eBm φ∆=进一步可得，()()2L dn eBn n d m ωωω=-⋅()()2R dn eBn n d m ωωω=+⋅带入θ的关系式，有()2e dnV mc d λλλ=-⋅的关系，所以可以由V 和色散关系来验证荷质比的数值。
近代物理实验思考题
差是多少？
弗兰克赫兹：
• 1.描述试验中各个参量的意义 • 2.试验中取不同的灯丝电压，曲线 Ip-Vg2 应有何变化 • 3. 传统的弗兰克-赫兹管和第二代弗兰克-赫兹管之间的区别是什么 • 4.在弗兰克-赫兹管的 Ip-Vg2 曲线上第一个峰的位置，是否对应于汞原子的第一激发
光速测量：
预习思考题：
1.何谓振动和波的拍，拍具有什么特性？
2.若有角频率为ω1 和ω2（频差ω1－ω2 较小），叠加后其振动 角频率为多少？拍频为多少？
3.本实验如何测量光速？ 复习思考题：
1.本的方法。 椭偏仪： 【预习思考题】 1. 写出椭偏方程及各参数的物理意义？ 2. 1/4 波片的作用是什么？ 3. 入射光为什么为等幅偏振光，实验中如何获得？ 4. 反射光为什么为线偏振光，实验中如何获得？ 【复习思考题】 1）简述椭偏法的测量原理，各主要光学部件的作用是什么？ 2）简述椭偏仪测量薄膜厚度的实验步骤。
微弱信号测量： 预习思考题 1．噪声有哪几种类型，各有什么特点？ 2．测量淹没在噪声中的信号通常用哪些方法？ 3．锁相放大器有哪些电路组成，这些电路各有什么作用？ 4. 导体的热噪声是什么原因引起的，它的大小与哪些因素有关？ 复习思考题
1．用锁相放大器测量信号时为什么需要参考信号输入？ 2．锁相放大器的高低通滤波器截止频率应该如何设置？ 3．锁相放大器上显示的 Vx、Vy、Vr 各代表什么信号分量？ 4．锁相放大器上显示的 Vn 代表什么信号？ 核磁共振与电子自旋共振 预习题： 什么是核磁共振，产生核磁共振的条件是什么？ 什么是电子自旋共振，产生电子自旋共振的条件是什么？ 思考题： 1.电子自旋共振实验中为什么只有当所有共振信号之间的间距相等 时，对应的射频频率才是共振频率？ 2.核磁共振实验中样品应位于什么位置？ 3.核磁共振实验中扫描电压的作用是什么？ 电光效应 预习题： 什么是电光效应？ 电光效应有哪些分类？ 思考题： 1.工作点选定在线性区中心，信号幅度加大时怎样失真，为什么失 真？ 2.起偏器和检偏器既不正交又不平行，会出现何种情况？
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南京大学近代物理实验2019版——法拉第效应篇一：南京大学-法拉第效应法拉第效应(南京大学物理学院江苏南京210000)摘要：平面偏振光穿过介质时，如果在介质中沿光的传播方向加上一个磁场，就会观察到光经过样品后光的振动面转过一个角度，也就是磁场使介质具有了旋光性，这种现象称为法拉第效应。
本实验通过测量不同磁场下的法拉第转角，计算出介质的费尔德常数。
关键词：法拉第效应；法拉第转角；费尔德常数；旋光性一、实验目的1了解法拉第效应的经典理论。
2初步掌握进行磁光测量的方法。
二、实验原理1法拉第效应实验表明，偏振面的磁致偏转可以这样定量描述：当磁场不是很强时，振动面旋转的角度θ与光波在介质中走过的路程及介质中的磁感应强度在光的传播方向上的分量成正比，这个规律又叫法拉第_费尔得定律。
(1)比例系数由物质和工作波长决定，表征着物质的磁光特性，这个系数称为费尔得()常数，它与光频和温度有关。
几乎所有的物质(包括气体液体固体)都有法拉第效应，但一般都很不显著。
不同物质的振动面旋转的方向可能不同。
一般规定：旋转方向与产生磁场的螺线管中电流方向一致的，叫正旋（>0），反之叫负旋（0），反之叫负旋（0），反之叫负旋（法拉第效应与自然旋光不同。
在法拉第效应中，对于给定的物质，偏振面相对于实验室坐标的旋转方向，只由的方向决定，和光的传播方向无关，这个光学过程是不可逆的。
光线往返一周，旋光角将倍增。
而自然旋光是可逆的，光线往返一周，累积旋光角为零。
与自然旋光类似，法拉第效应也有色散，如图2所示。
含有三价稀土离子的玻璃，费尔德常数可以近似表示为22?1?(???)（2）这里是透射光波长λ、有效的电偶极矩阵元、温度和浓度等物理量的函数，但是与入射波长λ无关。
这种值随波长而变得现象称为旋光色散。
图2室温下铈3+玻璃的旋光色散曲线2、法拉第效应的经典理论从光波在介。