近代物理实验习题

近代物理实验习题本习题包括22个实验，根据设备情况和学生特点从中选定必修实验。考试时从学生做过的实验中选择考试内容。期末考试为面试，在所做过的实验中抽签考基本知识和操作，并且以操作为主。下列考试内容已编入新出版的《近代物理实验》课本，其中既包括基本知识，也包括基本操作。学生掌握了这些内容就达到了近代物理实验课的基本要求。1.光谱的定性分析（一、二）1).用于识谱的仪器是什么？2)．为在谱片上得到不同高度的谱线，采用哪种方法？3)．对拍摄好的谱片进行识谱后，用哪种仪器进行测定，从而求出各条谱线的波长？4)．由于分光元件的不同，摄谱仪可分为哪几种？5)．为进行谱线波长的比较和测定，需要并排摄下什么物质的像？6)．物质的发射光谱有几种？各是如何产生的？7)．测未知谱线波长时，如果使用线性内插法，则应尽量选用与未知谱线较近的两条Fe谱线，为什么？8)．光谱分析的基础是什么？9)．光谱定性分析有哪几种方法，并简述之。10)．简述光谱分析中光源的职能。11)．光谱分析的过程有几步。12)．如何确定未知谱线的波长？13)．本实验中的主要实验仪器有哪些？各起什么作用？14)．光谱分析的基本特点有哪些？15)．光栅光谱级次重叠是如何产生的？16)．消除光栅光谱级次重叠的方法有哪些？17)．选择光源时应考虑哪些方面的问题？18)．简述棱镜分光及光栅分光原理。19)．如何正确使用阿贝比长仪读数？20)．简述哈特曼光阑的作用。2.塞曼效应1).什么叫塞曼效应、正常塞曼效应、反常塞曼效应？2).试画出汞的435.8nm光谱线（3s1-3p1）在磁场中的塞曼分裂图。3).垂直于磁场观察时，怎样鉴别分裂谱线中的成分和成分？4).画出观察塞曼效应现象的光路图，叙述各光学器件所起的作用。5).简述F-P标准具的结构和工作原理。6).如何判断F-P标准具已调好？7).什么叫成分、成分？在本实验中哪几条是线？哪几条是线？8).叙述测量电子荷质比的方法。9).在实验中，如果要求沿磁场方向观察塞曼效应，在实验装置的安排上应作什么变化？观察到的干涉花纹将是什么样子？10)．如何测准干涉圆环的直径？3.密立根油滴实验1).两极板不水平对测量有什么影响？2).为什么要测量油滴匀速运动的速度？在实验中怎样才能保证油滴作匀速运动？3).实验中应该选择什么样的油滴？如何选择？4).喷油时“平衡电压”拨动开关应该处在什么位置？为什么？5).“升降电压”拨动开关起什么作用？测量平衡电压时，它应该处于什么位置？6).两极板加电压后，油滴有的向上运动，有的向下运动，要使某一油滴静止，需调节什么电压？欲改变该静止油滴在视场中的位置，需调节什么电压？7).油滴下落极快，说明了什么？若平衡电压太小又说明了什么？8).为了减小计时误差，油滴下落是否越慢越好？为什么？9).对一个油滴测量过程中发现平衡电压有显著变化，说明了什么？如果平衡电压在不大的范围内逐渐变小，又说明了什么问题？10).实验中发现油滴逐渐变模糊，是什么原因？为什么会发生？又如何处理？4.夫兰克-赫兹实验1).F-H实验是如何观测到原子能级变化的?2).当加速电压超过电离电位时，在什么情况下可使原子激发而不电离，实验时又如何使原子激发和电离的？3).用逐差法求汞原子第一激发态电位平均值时，对于逐差数据为奇数个的情况如何计算？4).造成曲线峰-峰之间电压值为4.9V的主要因素是什么？5).实验中得到的曲线为什么呈周期性变化？6).选择不同的和，对曲线会产生什么影响？7).举出实验误差产生的诸因素。8).夫兰克-赫兹实验的实验原理是什么？9).夫兰克-赫兹实验验证了什么？10)夫兰克-赫兹实验的目的是什么？11).IA-VGK曲线各极小值处于IA的值均不为零，且随VGK的增加而上升，这是为什么？12).解释温度较高时IA-VGK曲线中第一个峰容易消失的原因。13).为什么第一峰值不在4.9伏处？5.核衰变的统计规律1)．闪烁探测器的主要由哪及部分构成？各部分的功能是什么？2)．简述一个带电粒子形成脉冲信号的过程。3)．相同时间间隔内核衰变数或粒子计数符合怎样的统计规律？泊松分布和高斯分布各有何特点？4)．标准误差的定义式是什么？Y±σ的物理意义是什么？统计误差σ具有什么特点？5)．一次测量结果N的物理意义是什么？N的相对误差如何计算？6)．假定在相同条件下重复测量的两次结果为9983和7689，这两个结果是否合理？7)．本底计数对测量结果的误差有何影响？8)．如何减小本底计数对测量结果的误差影响？9)．放射性计数的统计误差和其他宏观物理量的测量误差有何本质不同？10)．空气中放射性微尘中主要放射性核素是什么？来源是什么？6.光学全息实验1).简述全息照相的基本原理?2).光学全息实验的条件主要是哪些?3).根据理论和实验观察写出全息照相和通普照相的异同?4).全息物像再现有什么特点?5).全息物像再现有什么要求?6).绘制“三维漫射物”拍摄的全息光路图。7).绘制“三维透射物”拍摄的全息光路图。8).如果一张拍好的全息片打碎了或部分污染了，用其中一部分再现，看到的是部分物像?还是整个物像?为什么？9).观察全息图再现像放大、缩小、等大的条件是什么?10).全息实验中为什么要求物光程和参考光光程尽量相等？11).在观察全息照片（虚像）时，你能否尝试用手去触及再物像？而当你的手移近或远离再现物像时，能否据此来判断像的位置，大小及深度？7.全息干涉计量1)．简述全息干涉计量的实验原理。2)．设计并绘制一漫射物体的双曝光全息干涉光路。3)．绘制出你所做全息干涉计量的实验光路。4)．画出你所做全息干涉计量全息图再现的干涉花样。5)．全息干涉计量技术有什么独特计量优势？6)．说出干涉计量双曝光实验成功的关键步骤。7)．如何实现全息干涉计量物再现的保真性？8)．实时全息干涉计量有什么特点？9)．如果实验光路中要求平行光束怎样获得？如何检查光束的平行性？10)．物体加压发生微小形变部位受力未达平衡状态作第二次曝光，对再现图示有无影响？8.光电效应法测量普朗克常数1).简述高压汞灯、滤色片在实验中的用途？2).简述光电效应的实验原理？画出实验原理图。3).什么是遏制电压？4).实验中电流为零的点所对应的电压是否为要测的遏制电压？为什么？5).什么是抬头点？如何才能比较精确地找到抬头点？6).反向电流的来源是什么？7).光电子的最大初动能与入射光频率有什么样的关系？与我们实验中测得的遏制电压有何联系？8).更换滤色片时应注意什么？能不能直接使高压汞灯照射光电管？为什么？9).暗电流的来源是什么?10)、使用高压汞灯时有哪些注意事项？9.光拍法测光速1).什么是光拍频波？2).斩光器的作用是什么？3).为什么采用光拍频法测光速？4).获得光拍频波的两种方法是什么？本实验采取哪一种？5).使示波器上出现两个正旋拍频信号的振幅相等，应如何操作？6).写出光速的计算公式；并说出各量的物理意义？7).简述本实验的实验原理？8).分析本实验的主要误差来源，并讨论提高测量精确度的方法。9).简述本实验的实验步骤？10).本实验的注意事项是什么？10.微波分光实验1).本实验模拟了那几个光学实验？2).本实验中是怎样验证微波是线极化电磁波的？3).本实验只能“定性”观察和验证电磁波的特性，你认为是什么原因？4).双缝干射实验中，缝宽a，和双缝间距b应当怎样选取？5).在布拉格衍射实验中，反射级数n≥3的极大值是否存在为什么？6).为什么微波与光波有许多相似特性？7).画出迈克尔逊干涉实验的光路图，并说明如何用此装置测量微波的波长？8).试分析本实验测量误差较大的原因。9).微波和普通无线电波有什么不同？10).在模拟布拉格衍射实验中，已知微波波长为3.2cm，测得(100)晶面的一级衍射峰的掠射角为23°，请画出布拉格衍射示意图，写出布拉格衍射公式，并计算模拟晶体的晶格常数。11.真空的获得与测量1).什么叫真空？粗真空、低真空、高真空、超高真空、极高真空，对应的压强分别在什么范围？2).机械泵主要有哪几部分组成？各自的作用是什么？3).为什么在油扩散泵使用过程中必须通冷却水？为什么关闭扩散泵加热电源后必须过40分钟后才能关机械泵，断冷却水？4).为什么接通扩散泵电源前要先把钟罩真空度抽至4Pa?5).简述油扩散泵的工作原理，例举几种高真空泵。6).在热偶计使用中，电流调节对精度有何影响？为什么？7).画出热偶规管的电原理图，试述真空室中压强与热偶规管热偶电动势的关系。8).画出电离规管的电原理图，试述电离规管板极电流与真空室中压强的关系。9).复合真空计使用时须注意什么？10).开高阀时应注意什么？12.真空镀膜1).有哪些因素会影响镀膜层的厚度和质量?2).真空度对镀膜有何影响，为什么压强较高时无法镀膜？3).为什么在大气状态下不能进行轰击？轰击颜色及光强将随真空度变化，试解释之。4).若在实验过程中突然停水、停电,你作何应急处理?5).一般常用的物理镀膜方式有几种?6).制作的铝反射膜一擦即掉,是什么原因造成的?7).制作的铝反射膜薄厚不均匀,主要是什么原因造成的?8).镀膜过程中观察窗易被覆盖,你能想一种办法,既能镀膜,又使观察窗不被覆盖吗?试讲出你的办法。9).蒸发镀膜适用于镀什么材料?10).镀膜过程中,为什么要先用挡板挡住蒸发源一段时间?11).气体分子的平均自由程与气体压强有什么关系?给出其表达式。13.电子衍射1).德布罗意假说的内容是什么？2).在本实验中是怎样验证德布罗意公式的？3).本实验证实了电子具有波动性，衍射环是单个电子还是大量电子所具有的行为表现？4).简述衍射腔的结构及各部分作用。5).根据衍射环半径计算电子波的波长时，为什么首先要指标化？怎样指标化？6).改变高压和灯丝电压时衍射图像有什么变化？为什么？7).叙述样品银多晶薄膜的制备过程。8).观察电子衍射环和镀金属薄膜时为什么都必须在高真空条件下进行？它们要求真空度各是多少？。9).加高压时要缓慢，并且尽量缩短加高压的时间，这是为什么？10).拍摄完电子衍射图像取底片时，三通阀和蝶阀应处于什么位置？为什么？14.晶体缺陷1).晶体缺陷分几种?并举例说明之。2).什么是弗仑克尔缺陷?什么是肖脱基缺陷?二者有什么不同？3).试述“晶体缺陷的研究”的实验目的。4).试述“晶体缺陷的研究”的实验原理。5).研究晶体缺陷有什么实际意义?6).试述金相显微镜的使用方法。7).试举出几种观察晶体缺陷的方法。8).金相显微镜主要有哪几部分组成？9).会有几种原因造成冲洗出来的软片没有图像?10).显微视场的面积和放大倍数怎样标定？15.磁晶各向异性的实验观察1).什么叫平面偏振光？2).晶列指数与晶格中格点的位矢有什么关系？3).偏光显微镜与普通生物显微镜的主要区别是增加了什么附件？它们的主要作用是什么？4).什么是法拉第效应?为什么利用法拉第效应可以观察到磁畴?5).磁晶各向性异性现象及其原因。6).什么叫晶列?什么叫晶格?怎样描述晶体的方向?7).试述通过本实验观察到的磁畴消失场与样品晶向的关系。8).试描述111、110和112方向的退磁态畴形(即加磁场至磁畴消失后，再把磁场降至零时的畴形)。9).试述用磁晶各项异性方法确定磁泡膜10方向的过程。10).眼镜店出售水晶眼镜时，为说明水晶眼镜与玻璃眼镜的区别，往往通过两个偏振片加以验证，试根据本实验说明其方法和原理。16.磁畴静态特性参数测量1).实验中光源电压是根据什么确定的？脉冲信号发生器的高压开关为什么要等预热2分钟后才能打开？2).什么叫磁畴?什么叫磁泡?磁泡材料中各种磁畴的形成条件是什么?3).外斯的内场理论要点是什么?4).在布洛赫壁中,相邻原子磁矩的方向怎样?整个畴壁中原子磁矩的方向有什么规律？5).在直流偏场作用下磁畴消失后，样品中各原子的磁矩方向与直流偏场Hb的方向有什么关系？6).比较磁泡畴和原子体积的大小,取成泡直径为泡径,膜厚h=5,设原子是直径为0.1nm的球体,忽略原子间隙,计算每个泡