大学近代物理实验期末考试复习资料

专题一 光谱专题

1、 氢原子和钠原子光谱实验观察的线系 氢原子光谱观察的线系是 巴尔末线系

钠原子光谱观察的线系是 主线系（见课本P9） 2、 光电倍增管的工作原理

光谱仪当光照射到光阴极时，光阴极向真空中激发出光电子。这些光电子按聚焦极电场进入倍增系统，并通过进一步的二次发射得到的倍增放大。然后把放大后的电子用阳极收集作为信号输出。因为采用了二次发射倍增系统，所以光电倍增管在探测紫外、可见和近红外区的辐射能量的光电探测器中，具有极高的灵敏度和极低的噪声。另外，光电倍增管还具有响应快速、成本低、阴极面积大等优点。 3、 光谱仪的构成及工作原理

光谱仪的构成：光学系统 电子系统 软件系统 （其工作原理见书P6） 4、 什么是量子缺？如何测量？

由于原子实的极化与贯穿，主量子数n相同、轨道量子数l不同的轨道，其能量并不相同，电子能量与n/l都有关系，暂不考虑电子自旋与轨道运动的相互作用引起的能级分裂。以有效量子数代替主量子数。主量子数与有效量子数只差称为量子缺。

通过光谱仪测出相邻谱线的波长，算出两谱线的波数差，再代入课本（2-7）公式，再通过查里德伯表找出m,a值，即可算出量子缺，相邻两谱线可绝定一个量子缺，对不同测量数据取平均值，即为所求的量子缺。

5、 狭缝宽度和高压对测量结果的影响

高压作用是提高光电倍增管的放大系数，使其对光信号更为敏感，对谱线宽度和分辨率影响可以忽略，而入射狭缝和出射狭缝的宽度与谱线宽度成正比，与光谱仪的分辨率成反比，因此缝宽不能加得太大以免降低谱线的分辨率，也不能太小，以免谱线强度太弱。 6、 氘原子和钠原子光谱实验中，所用到的光源、分光元件、光强探测仪分别是什么？

氘灯 平面衍射光栅 光电倍增管 （PMT）

钠灯 平面闪耀光栅 光电倍增管 （PMT）、光电探测器 专题二 真空专题 实验一 基础部分

1、掌握粗真空、低真空、高真空区域的划分。

答：粗真空：100000Pa-1300Pa 760托~10托

低真空：1300Pa-0.13Pa 10托~10^（-3）托

高真空： 0.13Pa-1.3x10^（-6）Pa（P38） 10^（-3）托~10^（-8）托

2、机械泵规格含义（2X-4、2X-8等的含义）油扩散泵“扩散”的含义及它们的使用注意事项。（尤其注意扩散的含义）

答：规格含义：2表示双级泵，X表示旋片式机械真空泵；2X-4、2X-8为机械泵型号，

前者为双级泵，抽速为4升/秒。后者为双级泵，抽速为8升/秒。

扩散的含义：扩散泵被加热沸腾时，产生高压蒸汽流，经导流管传到上部，由伞形喷口向下高速喷出。因喷口外面的气压较低，约1~0.1帕或更低，于是蒸汽流可向下喷出一段距离，构成一个像出口方向运动的射流。在射流中，油蒸汽流速很高，且油分子量很大，有较大的动量，气体分子在射流中不能长时间停留，被高数定向运动的油蒸汽向下驱赶，射流中气体密度很小，在射流界面两边被抽气体的浓度差很大，正是这个浓度差，使被抽容器的气体分子源源不断地越过界面，扩散到射流中被逐级压缩到泵体下出口处，并被前级（机械泵）抽走。

机械泵使用注意事项：

A：在连接机械泵电路时，须注意电动机应按泵体标测方向运转。 B：按期检查机械油的油平面，是否保持在观察窗的中间位置。 C：泵体不能在大于100帕的大气压下长期工作。

D：在停止使用机械泵前，应先关闭连接真空系统的阀门，停机后立即将大气

放入进气管道，泵内压力平衡，以免大气将泵油压入真空系统中。

油扩散泵使用注意事项：

A：油扩散泵必须与机械泵联用。

B：油扩散泵的进、出气口，在任何情况下均不得冲入1帕以上压强的空气，

以免泵油氧化。

C：没有打开冷却水以前，不得加热泵油，以免油蒸汽向真空室扩散。 D：油扩散泵使用完毕（撤去电炉），必须待油冷却后方可停机械泵，关冷却

水。（P39,40,41）

3、热偶规管、电离规管的结构及其测量范围。

答：热偶规管的结构：热偶规管事由热丝、热电偶（热偶丝）、玻壳组成。 热偶规管测量范围：>=0.1帕。

电离规管的结构：由电离规管和测量电路组成，电离规管与真空系统连接，电离硅管有栅极，灯丝极（热阴极），收集极组成。 电离规管的测量范围：0.1-0.00001帕。 4、一个良好的被抽系统应具备的基本条件。

答：被抽系统内壁洁净，致密度高，良好的气密性。 实验二 电子衍射部分

1. 电磁阀、三通阀各自起的作用

答：电磁阀：工作结束时自动打开，使大气进入机械泵，以平衡进气管与排气管的气体压强，以防泵油被压入真空系统。 三通阀：可使机械泵与衍射腔连通（“拉”位）或与储气筒连通（“推”位）。即位于推位抽扩散泵，位于拉位抽桌面仪器。

2. 多晶镀膜（10——100nm）制备的完成后，欲取出样品支架，具体的操作步骤。

答：关闭电离规管灯丝电源；关闭蝶阀；打开放气阀门。 3. 观察电子衍射图像的操作步骤

答： 1. 将制备好的样品装在衍射仪的推杆上。检查仪器电源及接地是否完好，全部开关位置是否正确。（P51）

2. 在0.007Pa真空条件下，样品架让开仪器中心位置，灯丝电压调至120V，缓慢增加高压至15千伏，打开快门，观察荧光屏出现亮点，表面聚集正常。再将样品调至中心位置，增高至20、25、30千伏，观察衍射环直径与电压的关系。 4. 直接“欲证明电子波的存在”，在实验技术上的需要的条件，主要由4条。

答：高真空环境；负高压电压源；晶体薄膜样品；衍射图像的观察和记录装置。 专题三 X射线专题 实验一 衍射照片拍摄 1、 样品制备：

用剪刀剪取2~2.5cm长的玻璃丝，在其表面均匀涂上一层胶水（避免产生气泡）；选取适当直径的粉末，把涂有胶水的玻璃丝在粉末中滚动，使其表面附着上一层致密的粉末；把它置于灯下烘烤两分钟左右，使胶水凝固，然后将其在纸张上轻轻滚动几下，使未附着牢固的粉末脱落，得到所需的样品。 2、 底片安装：

底片安装必须在暗室中进行，首先，用剪刀在底片一角处剪去一角（剪角不能超过底片中心线）作为标记；将照相机顶端旋钮推置滑槽内，使底片折成圆筒状，并使有剪角的一边紧贴前光阑一侧，把底片慢慢装入相盒内，将顶端旋钮向槽外推出并固定，致底片紧贴内壁；盖上相盒盖，装片完成。 3、 X光机拍照：

装片完成后，即进行X光机拍照，使用X光机的操作说明如下： （一）合上电闸

（二）开启冷却水（不要开得过大），合上水箱开关 （三）安装照相机

（四）启动主机“低压”“高压”。

（五）待起始高压、电流稳定后，调节高压与电流，高压与电流要交替调节上升，直到高压

约为35KV，电流约为15mA （六） 每隔15分钟去检查一次仪器是否正常工作，检查标准是电压、电流是否维持在35KV、

15mA

（七）缓缓降下高压、电流 （八）关断主机“高压”“低压” （九）取下照相机

（十）10分钟后，断开水箱开关，关闭冷却水龙头 （十一）断开电闸 4、 底片冲洗：

将底片在暗室中取出，先在显影液中浸泡十五秒，然后置于红灯下观看是否有衍射图样，如没有就再浸泡十五秒，直至有图样产生，将底片用清水冲洗干净，然后置于定影液中，浸泡十五秒，打开暗室内灯光，底片冲洗完毕。 实验二 衍射结果分析

1、 连比法确定样品的晶体类型

①由 低角区θ为：θ＝(90×2l) /S 高角区θ为：θ＝90－（90×2l）/S 求出θ值，sinθ及其平方值。

②将(sinθ1)^2:(sinθ2)^2: ……:( sinθ8)^2，求出其比值，进行如下对照确定其晶体类型工。 若(sinθ1)^2:(sinθ2)^2: ……:( sinθ8)^2＝1：2：3：4：5：6：8：9：……为简单立方体结构；

若(sinθ1)^2:(sinθ2)^2: ……:( sinθ8)^2＝2：4：6：8：10：12：14：16：……为体心立方体结构；

若(sinθ1)^2:(sinθ2)^2: ……:( sinθ8)^2＝3：4：8：11：12：16：19：20：……为面心立方体结构。

2、 外推法导出精确点阵常数

由公式(sinθ)^2＝λ×（h^2+k^2+l^2）/4a^2 其中λ＝0.15418，求出各个对应的a值。 以a值为纵轴，(cosθ)^2为横轴建立坐标系，画出趋势线，使其穿插于各坐标点间，找出其纵截距，其为真实点阵常数a0。

附：

1、 晶体是什么？

答：晶体是由许多混乱取向的小晶粒组成，每个小晶粒内部的点阵排列方式是完全相同的，

晶体分为单晶和多晶。 2、 晶体的性质？

答：晶体的原子严格按照周期排列，并且它们在相应的位置固定不动，具有较高的熔点和沸

点，强度硬度高，耐磨；用单色的X射线照射多晶体样品时，如果X射线是平行线束，对于一定指数的晶面簇，只有掠射角满足布拉格方程时，才产生衍射，从不同的晶面簇的衍射和原射线方向间以不同的夹角而射出。 3、 X射线性质？

答：X射线具有很强的穿透能力；可以使荧光物质发光，使照相机底片感光；X射线是一种电磁波，能发生反射和折射，若用晶体作为天然光栅，也能发生衍射。 4、 衍射的原理？

答：X射线在晶体中的衍射：X射线在晶体中产生衍射的现象，是由于晶体各个原子中电子对X射线产生相干散射和相互干涉叠加或抵消而得的结果，产生衍射的方向与点阵结构的周期，X射线的波长，λ射线的方向等因素有关，这些关系可以用劳厄方程或布拉格定律表示。

一维点阵的衍射条件：a(cosε－acosα)＝Hλ 二维点阵的衍射条件：b(acosε2－acosα2) ＝Kλ 三维点阵的衍射条件：a(acosε1－acosα1)＝Hλ b(acosε2－acosα2) ＝Kλ c(acosε3－acosα3) ＝Lλ 布拉格定律：2d sinθ＝nλ 专题四 固体仿真 直接就是答案：

1、七大晶系

2、14种布拉菲格点阵（了解）答案就填14 3、 X-ray 晶体结构 中子 磁性 专题五 核物理专题 一 、定标

1、探测器的构成

① 探测器的构与物质相互作用时可能产生：光电效应、康普顿效应和电子对效应 ② 探测器的组成和各部分功能：

闪烁体：NaI（Tl）闪烁晶体能吸收外来射线能量，当射线进入闪烁体时，在某一地点产生次级电子，它使闪烁体电子电离和激发，退激时发出大量光子。

光电倍增管：是一个电真空器件，由光阴极、若干个打拿极和阳极组成，当闪烁光子入射到光阴极上，由于光电效应就会产生光电子，这些光电子受极间电场加速和聚集在各级打拿极上发生倍增，最后被阳极收集，大量电子会在阳极负载上建立起电信号，然后传输到电子学仪器中。

相应的电子仪器：高、低压电源 线性放大器

单道脉冲分析器：把线性脉冲放大器的输出脉冲按高度分类测出整个谱型。 多道脉冲分析器：作用相当于数百个单道脉冲分析器与定标器，可以同时

对不同幅度的脉冲进行计数，一次测量可得到整个能谱曲线。 ③ 线性范围（NaI（Tl）闪烁晶体）：荧光输出在150Kev

① 放射源的种类：137Cs、60Co ② 能谱的识别（见书上能谱图）

全能峰：137Cs所测得的r能谱的三个峰的最右边A峰称为全能峰， 它的脉冲幅度直接反