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近代物理实验内容及思考题

一、   夫兰克—赫兹实验

实验内容:

1、  仪器的安装调试。

2、  逐点手动测量激发电位:

在同一张坐标纸上作出IpVG2曲线,由曲线确定出各极值电位值。求出氩原子第一激发态电位和测量误差。

3、  自动测量激发电位:

在示波器上调出IpVG2曲线,直接读出氩原子第一激发态电位值。

4、  示波器观察分别改变减速电压Vp和灯丝电压Vf曲线IpVG2应有何变化。

课后思考题:

1、  解释曲线IpVG2形成的原因。

2、  实验中,取不同的减速电压Vp时,曲线IpVG2应有何变化?为什么?

3、  实验中,取不同的灯丝电压Vf时,曲线IpVG2应有何变化?为什么?

二、塞曼效应

实验内容:

1、调整光路,从测量望远镜中可观察到清晰明亮的一组同心干涉圆环。

2、接通电磁铁稳流电源,缓慢地增大磁场B,从测量望远镜中可观察到细锐的干涉圆环逐渐变粗,然后发生分裂。旋转偏振片为00450900各不同位置时,观察偏振性质不同的成分和成分。

3、选定干涉级KK-1的位置,测量干涉圆环直径,用特斯拉计测出磁场B,根据下式求出电子的比荷(e/m)值。(标准值=1.761011C/kg

                   (式中d=5mm

4、观察沿磁场方向的塞曼分裂,将电磁铁旋转900,并抽出铁芯,放上1/4波片与偏振片,以区分左旋和右旋偏振光。

课后思考题:

1、什么叫塞曼效应,磁场为何可使谱线分裂?

2、叙述各光学器件在实验中各起什么作用?

3、如何判断F-P标准具已调好?

4、实验中如何观察和鉴别塞曼分裂谱线中的π成分和σ成分?如何观察和分辨σ成分中的左旋和右旋偏振光?

三、核磁共振

实验内容:

1、  观察氢核1HNMR现象

1)分别改变不同实验条件(射频场强度、扫场电压、样品在磁极间的位置)观察吸收信号的变化;

2)比较掺入顺磁物质浓度不同的水样品,观察吸收信号的差别。

2、通过测量产生共振现象的射频场频率和磁场强度大小,根据公式计算回磁比γ

3、通过测量产生共振现象的射频场频率,根据公式计算磁场强度大小,并与实际测量值相比较。

课后思考题:

1、  什么叫核磁共振?

2、  观测NMR吸收信号时要提供哪几种磁场?各起什么作用?各有什么要求?

3、  NMR稳态吸收有哪两个物理过程?实验中怎样才能避免饱和现象出现?

4、  怎样利用核磁共振测量回磁比和磁场强度?

四、电子顺磁共振

实验内容:

1、仪器的调试。

2、观察共振吸收信号波形和色散波形。

3、用特斯拉计测量磁场磁感应强度,根据公式计算旋磁比,根据从而计算出朗德因子g值。

课后思考题:

1、  电子顺磁共振的原理是什么?

2、  微波段电子顺磁共振的主要装置有哪些?各起什么作用?

五、用光栅光谱仪测钠光光谱

实验内容:

1、光谱仪的熟悉和调试。

2、观察钠原子光谱并打印测得的图象

将光谱仪电压调到500 V左右,可见的光谱为589.0nm589.6nm

课后思考题:

解释光谱的物理意义,以及从形状上区别光谱的种类。

六、密立根油滴实验

实验内容:

1、调节仪器。

2、练习控制油滴和测量。

3、正式测量,喷入油雾后,通过加减电压,选择出一中意油滴,该油滴经几次受控上下运动,待其它油滴消失后进行测量。

静态测量法测量油滴带电量:

至少选择三个油滴进行测量,每个油滴至少测量五次。

课后思考题:

1、    加上电压后,油滴可能出现哪些运动?请分别说明原因。

2、    为什么不挑选带质量很大的油滴测量?

3、    如果电容器两极板不水平,即极板间电场方向与重力场方向不平行,这对测量结果有何影响?

七、傅立叶分解与合成

实验内容:

A、方波的傅立叶分解

1、  RLC串联电路对1KHz3KHz5KHz正弦波谐振时的电容值C1C3C5,并与理论值进行比较。

2、  1KHz方波进行频谱分解,测量基波和n阶谐波的相对振幅和相对相位。

B、 傅立叶级数合成

1、  用李萨如图形反复调节各组移相器1KHz3KHz5KHz7KHz正弦波同位相。

2、  调节1KHz3KHz5KHz7KHz正弦波振幅比为

3、将1KHz3KHz5KHz7KHz正弦波逐次输入加法器,观察合成波形变化,最好可看到近似方波图形。

课后思考题:

1、  写出方波和三角波的傅里叶分解式。

2、  实验中使用什么电路对方波或三角波进行频谱分解?

3、  1KHz3KHz5KHz7KHz四组正弦波的初相位和振幅调节到什么条件输入到加法器叠加后,可以分别合成出方波波形?

八、光拍法测量光速

实验内容:

1、调节光速测定仪底脚螺丝,使仪器处于水平状态。

2、连接线路,接通激光电源,调节电流至5mA,接通12V直流稳压电源,预热15分钟后,使它们处于稳定工作状态。

3、调节高频信号源的输出频率使衍射光最强。

4、调整光路。接通斩光器,调节光电二极管前的透镜,改变入射到光敏面上的光强大小,使近程光束和远程光束的幅值相等。

5、缓慢移动导轨上装有正交反射镜的滑块11,改变远程光束的光程,使示波器中两束光的正旋波形完全重合(位相差为)此时,两路光的光程差等于拍频波长

6、测出拍频波长,并从数字频率计读出高频信号发生器的输出频率F,代入公式求得光速c。反复进行多次测量,并记录测量数据,求出平均值及标准偏差。

光速计算公式:

拍频F为超声波频率,为同相位点的光程差。

课后思考题:

1、“拍”是怎么形成的?它有什么特性?

2、声光调制器是如何形成驻波衍射光栅的?什么叫声光效应?

3、斩光器的作用是什么?

4、获得光拍频波的两种方法是什么?本实验采取哪一种?

九、全息照相

实验内容:

拍摄一物体的全息照相图

课后思考题:

1、  怎样理解全息图每点都记录了物体上各点光的全部信息?像面全息也是这样的吗?为什么?

2、  拍摄全息图时,光路布置要注意些什么?

十、混沌实验

实验内容:

倍周期分岔和混沌现象的观测及相图描绘

课后思考题:

解释倍周期分岔、混沌、奇怪吸引子概念的物理意义。

十一、PN结物理特性测定实验

实验内容:

1、在室温时,测量PN结电流与电压关系,证明此关系符合指数规律。

2、测量玻尔兹曼常数。

课后思考题:

1、解释在实际测量中用二极管的正向IU关系求得的玻尔兹曼常数偏小的原因。

2、该实验装置中如何实现弱电流的测量?能测量的最小电流值为多少?

 

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