近代物理实验.ppt

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1、近代物理实验广西师范大学物电学院近代物理实验室前言近代物理实验是物理本科专业教学的一门主干基础课，是介于普通物理实验和专题研究之间的重要环节。它的内容广泛，涉及近代物理学发展中的著名实验和常用的实验方法与技术。通过实验能使学生了解前人的物理思想和探索过程；着重培养学生阅读参考资料、选择测量方法和仪器、观察实验现象、独立操作实验、正确测量、处理实验数据以及分析与总结实验结果等方面的独立能力；前言培养学生实事求是、踏实细致、严肃认真的科学态度和克服困难、坚忍不拔的工作作风，以及良好的实验素质和习惯。我们学院经过几十年的发展，现可向本科生开设16个近代

2、物理实验。涉及原子物理、核物理、激光、晶体衍射、磁共振、真空和低温、微波、微弱信号检测等方面的实验。实验一验证快速电子的动量与动能的相对论关系实验目的本实验通过对快速电子的动量值及动能的同时测定来验证动量和动能之间的相对论关系。同时实验者从中学习到、闪烁计数器的使用方法及一些实验数据处理的思想方法。实验一验证快速电子的动量与动能的相对论关系实验原理洛伦兹变换下，静止质量为m，速度为v的物体，狭义相对论定义的动量p为：，相对论的能量E为：是运动物体的总能量，当物体静止时，物体的能量为称为静止能量；两者之差为物体的动能，即实验一验证快速电子的动量与动

3、能的相对论关系当时，上式可展开为：狭义相对论的动量与能量的关系为：而动能与能量的关系为：实验一验证快速电子的动量与动能的相对论关系高速电子的狭义相对论的动量与动能的关系如下图所示：实验一验证快速电子的动量与动能的相对论关系实验仪器实验一验证快速电子的动量与动能的相对论关系实验内容测量快速电子的动量。测量快速电子的动能。验证快速电子的动量与动能之间的关系符合相对论效应。实验二夫兰克－赫兹实验实验目的1.通过测定氩原子的第一激发电位，证明原子能级的存在。2.分析灯丝电压、拒斥电压等因素对Ｆ-Ｈ实验曲线的影响。实验二夫兰克－赫兹实验实验原理：设氩原子的

4、基态能量为Ｅ1，第一激发态的能量为Ｅ2，初速为零的电子在电位差为Ｕ0的加速电场作用下，获得能量为ｅＵ0，具有这种能量的电子与氩原子发生碰撞，当电子能量ｅＵ0＜Ｅ2－Ｅ1时，电子与氩原子只能发生弹性碰撞，由于电子质量比氩原子质量小得多，电子能量损失很少。如果ｅＵ0≥Ｅ2-Ｅ1＝ΔＥ，则电子与氩原子会产生非弹性碰撞。氩原子从电子中取得能量ΔＥ，而由基态跃迁到第一激发态，ｅＵ0＝ΔＥ。相应的电位差即为氩原子的第一激发电位。实验二夫兰克－赫兹实验实验原理图动态模拟图实验二夫兰克－赫兹实验实验原理图简化图实验二夫兰克－赫兹实验夫兰克－赫兹ＩA～ＵGK曲线图

5、对于氩，曲线上相邻两峰(或谷)对应的ＵGK之差，即为原子的第一激发电位。实验二夫兰克－赫兹实验实验仪器实验二夫兰克－赫兹实验实验内容1.测量氩原子的第一激发电位。2.描绘出夫兰克-赫兹管的阳极电流与加速电压的关系曲线。3.分析灯丝电压Vf、拒斥电压VP、控制栅极极电压VG1等因素对Ｆ-Ｈ实验曲线的影响。实验二夫兰克－赫兹实验实验步骤1.将所有电位器逆时针旋至0,将扫描开关(6)拨至手调,IP电流增益波段开关拨至100nA(或10nA)、IP输出(8)、VG2输出(5)通过Q9接头连接至示波器或其它记录设备仪上。2.打开电源,将(VG1、VP、Vf

6、)调节至参考参数(必须严格根据厂家所提供的参数)中的参考值。3.逐渐调节VG2观察IP电流指示(5)即可得到相关关系。4.如果是用示波器观察则将扫描开关(6)拨至自动扫描,扫描开关(7)拨至快速。5.将氩原子第一激发电位的实验值与理论值（11.55Ｖ）比较，作误差分析。实验三氢原子光谱的研究实验目的1、学习摄谱、识谱和谱线测量等光谱研究的基本技术。2、通过测量氢光谱可见谱线的波长，验证巴耳末公式的正确性，从而对玻尔理论的实验基础有具体了解。力求准确测定氢的里德伯常数，对近代测量所达到的精度有一初步了解。实验三氢原子光谱的研究实验原理在可见光区中氢

7、的谱线可以用巴耳末的经验公式（1885年）来表示，即实验三氢原子光谱的研究实验原理式中n为整数3，4，5，…..。通常这些氢谱线为巴耳末线系。为了更清楚地表明谱线分布的规律，将（1）式改写作式中RH称为氢的里德伯常数。上右侧的整数2换成1，3，4，….，可得氢的其它线系。实验三氢原子光谱的研究按照这个模型得到巴耳末线系的理论公式为式中为真空中介电常数，h为谱郎克常数，c为光速，e为电子电荷，m为电子质量，M为氢核的质量。这样，不仅给予巴耳末的经验公式以物理解释，而且里德伯常数和许多基本物理常数联系起来了。即实验三氢原子光谱的研究其中R∞为将核的质

8、量视为∞(即假定核固定不动)时的里德伯常数目前的公认为设M为质子的质量，则m/M=（5446170.13+0.11）*10-10，代入式