近代物理实验 思考题答案

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1、一、夫兰克—赫兹实验1解释曲线Ip－VG2形成的原因答；充汞的夫兰克-赫兹管，其阴极K被灯丝H加热，发射电子。电子在K和栅极G之间被加速电压加速而获得能量，并与汞原子碰撞，栅极与板极A之间加反向拒斥电压，只有穿过栅极后仍有较大动能的电子，才能克服拒斥电场作用，到达板极形成板流。2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。3实验中，取不同的灯丝电压Vf时，曲线Ip－VG2应有何变化？为什

2、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，确定了阴极的工作温度，按照热电子发射的规律，影响阴极热电子的发射能力。灯丝电位低，阴极的发射电子的能力减小，使得在碰撞区与汞原子相碰撞的电子减少，从而使板极A所检测到的电流减小，给检测带来困难，从而致使曲线的分辨率下降；灯丝电压高，按照上面的分析，灯丝电压的提高能提高电流的分辨率。但灯丝电压高,致使阴极的热电子发射能力增加，同时电子的初速增大，引起逃逸电子增多，相邻峰、谷值的差值却减小了。二、塞曼效应1、什么叫塞曼效应

3、，磁场为何可使谱线分裂？答；若光源放在足够强的磁场中时，原来的一条光谱线分裂成几条光谱线，分裂的谱线成分是偏振的，分裂的条数随能级的类别而不同。后人称此现象为塞曼效应。原子中电子的轨道磁矩和自旋磁矩合成为原子的总磁矩。总磁矩在磁场中受到力矩的作用而绕磁场方向旋进从而可以使谱线分离2、叙述各光学器件在实验中各起什么作用?答；略3、如何判断F-P标准具已调好？答；实验时当眼睛上下左右移动时候，圆环无吞吐现象时说明F-P标准具的两反射面平行了。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？5答；沿着磁场方向观测时，=+1为右旋圆偏振光，=-1时为左

4、旋偏振光。在实验中，+成分经四分之一玻片后，当偏振片透振方向在一、三象限时才可观察到，因此为相位差为的线偏振光，所以+成分为右旋偏振光。同理可得-成分为左旋偏振光。三、核磁共振1、什么叫核磁共振？答；自旋不为零的粒子，如电子和质子，具有自旋磁矩。如果我们把这样的粒子放入稳恒的外磁场中，粒子的磁矩就会和外磁场相互作用使粒子的能级产生分裂，分裂若发生在原子核上则我们称为，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？答两种。第一种恒磁场B0使核自旋与之相互作用核能级发生塞曼分裂分裂为两个能级第二种垂直于B0的B1使原子核吸收能量从低能级跃迁到高能级

5、发生核磁共振。共振条件足条件003、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？答；需要稳态吸收和弛豫两个过程。4、怎样利用核磁共振测量回磁比和磁场强度？答；有共振条件测出带入就可求出回磁比将理论的回磁比带入就可求出磁场。四、电子顺磁共振1电子顺磁共振的原理是什么？答；将原子磁矩不为零的顺磁物质置于外磁场B0中，则原子磁矩与外磁场相互作用能为                          （4）那么，相邻磁差                                       （5）如果垂直于外磁场B0的方向上加一振幅值很小的交变磁场2B1cosωt，当交变磁场

6、的角频率ω满足共振条件                                          （6）时，则原子在相邻磁能级之间发生共振越迁这就是自旋共振的基本原理。2微波段电子顺磁共振的主要装置有哪些？各起什么作用？5答；略五、用光栅光谱仪测钠光光谱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1、加上电压后，油滴可能出现哪些运动？请分别说明原因。答；匀速运动或静止；油滴保持匀速运动或者静止时才受力平衡，才符合我们的实验原理，才能用已知公式进行计算。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

7、影响？七、傅立叶分解与合成1、写出方波和三角波的傅里叶分解式。答；方波=三角波=2、实验中使用什么电路对方波或三角波进行频谱分解？答；用RLC串联谐振电路作为选频电路，对方波或三角波进行频谱分解。3、将1KHz，3KHz，5KHz，7KHz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？答；波振幅比为1:::，初相位为同相。八、光拍法测量光速1、“拍”是怎么形成的