核电子设计性实验
《主题一 第一节 原子结构》作业设计方案
《原子结构》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本次作业旨在帮助学生深入理解原子结构的概念，掌握原子核、电子以及核外电子排布等基础知识，培养其独立思考和实验操作能力。
二、作业内容1. 实验操作：学生需独立完成一次原子结构的观察实验，通过显微镜观察原子模型，记录观察到的现象，并据此提出原子结构的基本假设。
2. 理论思考：学生需阅读相关文献，了解原子结构的历史发展过程，总结原子结构的特点和规律，提出自己对原子结构的理解。
3. 小组讨论：学生以小组形式，讨论核外电子排布的影响因素，如能量、自旋方向、轨道形状等，并尝试解释一些常见的物理现象，如光电效应、化学反应等。
三、作业要求1. 实验操作：学生需认真观察实验现象，如实记录并确保实验数据的准确性。
2. 理论思考和小组讨论：学生需积极思考，充分讨论，确保每位同学都参与其中。
讨论过程中，学生应注重逻辑推理，有理有据。
3. 作业提交：学生需将实验报告、理论思考和小组讨论的成果以书面形式提交，字迹清晰，逻辑严谨。
四、作业评价1. 作业完成情况：根据学生提交的作业情况进行评分，确保每位同学都参与并完成了相应的作业任务。
2. 作业质量：根据学生作业中的思考深度、逻辑推理、讨论成果等评价其作业质量，给予相应的评级，如优秀、良好、一般等。
3. 互动情况：评价学生是否积极参与小组讨论，是否能够与其他同学有效互动，是否能够提出自己的观点和看法。
五、作业反馈教师将在课后对每位同学的作业进行反馈，指出其优点和不足，并提供相应的建议和指导。
学生需认真听取反馈意见，及时修正自己的错误和不足，提高自己的学习效果。
具体来说，对于实验操作部分，教师将关注学生的观察能力、操作规范性和数据准确性等方面；对于理论思考部分，教师将关注学生的文献阅读能力、理论分析和总结能力等方面；对于小组讨论部分，教师将关注学生的参与程度、讨论质量和合作精神等方面。
通过这样的作业设计方案，我们期望能够帮助学生更好地理解和掌握原子结构的知识，提高其独立思考和实验操作的能力，同时也培养其团队协作和沟通交流的能力。
原子核外电子的排布教学设计
原子核外电子的排布教学设计教学目标:1.理解原子核外电子排布的基本原理和规则。
2.掌握写出原子核外电子排布式的方法和步骤。
3.能够根据元素的原子序数写出其电子排布式。
教学准备:1.教师准备幻灯片或黑板草图，展示电子排布的基本原理和规则。
2.学生准备铅笔和笔记本。
教学过程:步骤一:引入1.教师简单介绍原子的基本组成，即原子核和原子核外的电子。
2.提问：你有了解过电子在原子中是如何排布的吗？步骤二:介绍原子核外电子的排布原则1.展示幻灯片或黑板草图，介绍原子核外电子排布的基本原则：a.距离原子核越远的层次能容纳的电子数越多；b.第一层能容纳最多2个电子，第二层能容纳最多8个电子，第三层能容纳最多18个电子；c.每一层都要首先填满前一层后，才能填充更远离原子核的层次。
步骤三:示范写出原子核外电子的排布式1.以氢（H）为例，展示幻灯片或黑板草图，给出氢原子核外电子的排布式，即1s^12.解释：“1”代表第一层，即最里层的层次；“s^1”代表在s轨道中只有一个电子。
3.提问：根据规则，氢的电子还有其他可能的排布方法吗？学生讨论并回答。
4.给出其他可能的回答，如2s^1、2p^1等，解释为什么这些回答不是正确的。
步骤四:学生练习写出原子核外电子的排布式1.学生根据提供的元素的原子序数写出其原子核外电子的排布式。
2.学生进行自主学习和练习，教师巡视并提供帮助。
步骤五:练习扩展1.指导学生观察和分析周期表中元素的排布规律，了解电子排布的周期性。
2.学生针对周期表中的元素，通过观察其原子序数和电子排布式之间的关系，总结归纳规律。
步骤六:总结1.回顾原子核外电子排布的基本原理和规则。
2.梳理学生对电子排布的常见错误，进行纠正和详细解释。
3.综合学生的学习情况，进行评价和反馈。
教学延伸:1.引导学生了解电子排布对于物质性质的影响，如化学反应和物质的导电性。
2.结合应用场景，讨论不同元素的电子排布对物质性质的影响，并进行实验验证。
实验报告硬件电路设计
实验报告硬件电路设计一、引言本实验旨在通过设计硬件电路来实现特定功能，并验证电路设计的正确性和可行性。
本实验选择了某款电子产品的核心功能进行设计与实现。
二、设计原理本实验设计的硬件电路包括输入接口、中央处理器、输出接口等多个模块，其工作原理如下：1. 输入接口：负责接收用户输入的指令或数据，例如按钮、触摸屏等。
2. 中央处理器：接收输入接口传入的指令或数据，根据预设的算法进行计算、逻辑判断等操作，将计算结果保存到存储器中，并控制输出接口的工作状态。
3. 存储器：用于存放中央处理器计算的结果以及其他需要保存的数据。
4. 输出接口：负责将存储器中的数据进行输出，例如显示屏、声音输出器等。
三、设计步骤1. 根据电子产品的需求和功能，确定硬件电路的整体架构和模块划分。
2. 选择合适的元器件，例如电阻、电容、晶体管等，并进行元器件的布线和连线设计。
3. 按照设计的电路原理图，进行电路板的布局设计，确保各个元器件的位置合理，以及连线的长度、走向等因素。
4. 制作电路板原型，喷锡、焊接元器件，并进行连接测试。
5. 调试并修改电路设计中的问题，确保硬件电路的正确和可靠性。
6. 验证设计的电路是否满足预期功能，检查电路的功耗、稳定性等指标，以及其与其他系统的兼容性。
7. 进行电路板的大规模生产，并进行质检，保证产品的质量和可靠性。
四、实验结果经过多次调试和修改，本实验设计的硬件电路稳定运行，成功实现了特定功能。
根据测试结果显示，电路运行良好，没有出现异常情况。
同时，电路设计满足了产品的要求，功能达到预期。
五、总结与展望本实验通过设计硬件电路，成功实现了特定功能，并验证了电路设计的正确性和可行性。
电路设计经过多次调试和修改，达到了预期效果。
然而，仍有一些改进的空间，如进一步优化电路的功耗、增加系统的稳定性等。
在未来的研究中，可以考虑使用更先进的元器件，提升电路的性能，以及进一步优化电路布局，减小电路的体积。
六、参考文献1. 电路设计与实践，XXX，XXX出版社，XXXX年。
弗兰克赫兹实验报告
弗兰克赫兹实验报告姓名： xxx 学号： xxxxxxxxxx 班级：本硕 xxx 班实验日期： xxx 年 10 月 13 日夫兰克-赫兹实验1、测量氩原子的第一激发电势，证明原子能级的存在，从而加深对量子化概念的认识。
2、加深对热电子发射的理解，学习将电子与原子碰撞微观过程与宏观物理量相结合的实验设计方法。
1911 年，卢瑟福根据α 粒子散射实验，提出了原子核模型。
1913 年，玻尔将普朗克量子假说运用到原子有核模型，建立了与经典理论相违背的两个重要概念：原子定态能级和能级跃迁概念。
电子在能级之间迁跃时伴有电磁波的吸收和发射，电磁波频率的大小取决于原子所处两定态能级间的能量差，并满足普朗克频率定则。
随着英国物理学家埃万斯(E.J.Evans)对光谱的研究，玻尔理论被确立。
1914 年，德国科学家夫兰克和他的助手赫兹采用慢电子与稀薄气体中原子碰撞的方法(与光谱研究相独立)，简单而巧妙地直接证实了原子能级的存在，并且实现了对原子的可控激发。
1925 年，由于他二人的卓越贡献，他们获得了当年的诺贝尔物理学奖。
夫兰克-赫兹实验至今仍是探索原子内部结构的主要手段之一。
所以，在近代物理实验中，仍把它作为传统的经典实验。
根据玻尔的原子理论，原子只能处于一系列不连续的稳定状态之中，其中每一种状态相应于一定的能量值Ei(i=1,2,3‥)，这些能量值称为能级。
最低能级所对应的状态称为基态，其它高能级所对应的态称为激发态。
( h 为普朗克常数)本实验中是利用一定能量的电子与原子碰撞交换能量而实现，并满足能量选择定则：ev=E-E(1) 110E 为第一激发能量(第一激发态是距基态最近的一个能态)，E 为基态能量， ev 为该原子第一激发能。
式(1)中， 101 实验原理如图(1)所示：在充氩的夫兰克—赫兹管中，电子由阴极 K 发出，阴极 K 和第一栅极G1 之间的加速电压 VG1K 及与第二栅极 G2 之间的加速电压 VG2K 使电子加速。
《核外电子排布的初步知识》化学教案设计
一、教学目标1. 让学生了解原子的基本结构，知道原子核外电子的存在。
2. 使学生掌握核外电子的排布规律，能运用所学知识解释一些简单的化学现象。
3. 培养学生运用科学的方法观察、思考问题的能力。
二、教学内容1. 原子的基本结构2. 核外电子的排布规律3. 核外电子排布的意义三、教学重点与难点1. 教学重点：核外电子的排布规律，核外电子排布的意义。
2. 教学难点：核外电子排布规律的推导和应用。
四、教学方法采用问题驱动法、案例分析法和小组合作法，引导学生主动探究核外电子的排布规律，培养学生的实践能力和团队合作精神。
五、教学过程1. 导入：通过展示原子结构模型，引导学生思考原子内部结构及核外电子的存在。
2. 新课导入：介绍原子的基本结构，讲解核外电子的排布规律。
3. 案例分析：分析一些简单的化学现象，让学生运用所学知识解释。
4. 课堂讨论：分组讨论核外电子排布的意义及在实际应用中的例子。
5. 总结与反思：回顾本节课所学内容，巩固核外电子排布的规律及应用。
6. 作业布置：布置一些有关核外电子排布的练习题，巩固所学知识。
教案设计要根据学生的实际情况和教学目标进行调整，确保教学过程的顺利进行。
六、教学评估1. 课堂提问：通过提问了解学生对核外电子排布规律的理解程度。
2. 练习题：布置针对性的练习题，检验学生对核外电子排布的掌握情况。
3. 小组讨论：评估学生在团队合作中的表现，了解他们运用所学知识解决实际问题的能力。
七、教学资源1. 原子结构模型：用于展示原子内部结构，帮助学生直观地理解核外电子的存在。
2. PPT课件：展示核外电子排布规律及应用实例，方便学生理解和记忆。
3. 练习题及答案：用于巩固所学知识，及时发现并纠正学生的错误。
八、教学进度安排1. 第一课时：介绍原子的基本结构，讲解核外电子的排布规律。
2. 第二课时：分析化学现象，运用核外电子排布规律进行解释。
3. 第三课时：讨论核外电子排布的意义及在实际应用中的例子。
《电子测量》设计性实验研究
ＡＤ ６７ ３
ｌ４ ２ ８— １ ５ ． ２ ０
波发
生器
［ ］李卫兵 ，杜玉杰 ，王彩凤 ．开放 式创新 实验室建 设 的 ２
探索与实践 ［］ 实验科学与技术 ，２０ ， （ ） ６ Ｊ． ０９ ７ ６ ：８ —
８． ８
图 １ 系 统框 图
从框 图可 以看 出，该设计是将 Ｒ Ｃ的测量通 Ｌ 过阻抗电压变换器变换成电压 ，然后对 电压测量 ，
用起 了很好的作用 ；同时有效地提高了学生 自己发
现问题、分析问题和解决问题的能力 ； 最大限度地 调动学生的主观能动性和积极性 ，使学生 的才智、
个性 得到 充分尊重 ，有利 于应用 型 人才培 养 。
传统实验教学 以实验室为环境 ，以教师 为中 心 ，以现成的教材为工具 ， 教师为学生配备实验所 需要的仪器、设备、工具和材料 ， 并且告诉学生实
学 不能满 足这一 要求 。 ¨
１ ２ 设计 性 实验 教学有 利 于应 用型 人 才培养 ．
力 ，我们在《 电子测量》 课程实验教学 中开设 了设
计性实验。实践表明 ， 开设设计性实验有利于培养
学生 分析 问题和解 决 问题 的能力 ，有利 于应 用 型人 才 的培养 ¨ ２。 ＩＪ
ｅ ｉ ｎ ｉ ｈ ｅ ｃ ｏｉ ｍ ａｕｅ ｅｔ ｘｅ ｍ ｎ ， ｎ ｃ ｙｔ ｅｉ ｆ ｌ ｏ ｃ ｎ ｌ ｎ ｓ ｓ ｒ ｔ ｅｅ ｎｉ ｉ ｐｒ ｅｔｎｔ ｌ ｔ ｎ ｅｓｒｍ ｎ ｐｒ ｅｔ ａｄｓｅｉ ｅｄｓ ｎｏ ｉｔ ｒ ｅｔ ａｄｉ ｐ ｍｅｔｔｐ．Ｐ ｃｉ ｕｃａｏ ， ｍ ｅ ｅｒ ｃ ｅ ｉ ｐ ｆ ｈ ｇ ｐｏ ｐ ｊ ｓ ｍ ｅ ｅ ａ ｃ ｎ ｔｎ
验的详细步骤、仪器的使用方法和注意事项等，采 用讲解 、演示 、指导甚至代替学生实验 。注重对已
电子设计自动化EDA实验
电子设计自动化(EDA)实验引言电子设计自动化(EDA)是一种利用计算机技术来辅助电子系统设计的工具和方法。
传统的电子设计过程通常需要进行大量的手工操作，但由于电子系统的复杂性不断增加，现代电子设计已经无法满足快速、高效、准确开发产品的需求。
因此，EDA成为了现代电子设计的关键技术。
本实验将介绍EDA的基本概念和相关工具，以帮助大家更好地理解和应用EDA技术。
1. EDA的定义EDA,即Electronic Design Automation，是指利用计算机和相关工具来辅助进行电子系统设计的一种技术。
它采用了计算机辅助设计（CAD）的概念和方法，结合了电路设计、逻辑设计、物理设计等多种技术，可大大提高电子系统设计的效率和可靠性。
EDA技术已经广泛应用于各个层次的电子系统设计中，包括电路设计、芯片设计、电路板设计等。
2. EDA的基本流程EDA的基本流程包括以下几个主要步骤：2.1 电路设计电路设计是EDA的首要步骤之一。
在电路设计阶段，需要通过选择合适的元器件和器件参数来构建电路图，并进行电路仿真和性能评估。
常用的电路设计工具包括Altium Designer、Cadence 等。
2.2 逻辑设计逻辑设计是EDA的核心步骤之一。
在逻辑设计阶段，需要将电路图转化为逻辑电路图，并进行逻辑仿真、逻辑综合等操作，以验证电路功能和性能的正确性。
常用的逻辑设计工具包括Verilog、VHDL等。
2.3 物理设计物理设计是EDA的重要步骤之一。
在物理设计阶段，需要进行芯片布局、布线规划、时钟树设计等操作，以实现电路的物理布局和布线，最终生成物理设计数据。
常用的物理设计工具包括Cadence、Synopsys等。
2.4 验证与验证验证与验证是EDA的关键步骤之一。
在验证与验证阶段，需要进行电路功能验证、时序验证、功耗验证等操作，以保证电子系统设计的正确性和可靠性。
常用的验证与验证工具包括Mentor、Cadence等。
原子结构教学设计
原子结构教学设计教学设计名称：探索原子结构教学目标：1.知道原子的基本组成以及原子中的粒子。
2.掌握和理解元素的原子结构模型。
3.能够解释元素周期表的构造和特征。
教学重点：1.原子的组成和原子核的结构。
2.电子的轨道和能级。
3.元素周期表的构造和特征。
教学难点：1.电子的定位和轨道理解。
2.元素周期表的结构和特征解释。
教学准备：1.幻灯片或黑板、粉笔等教学工具。
2.模型球、棍等实物示例。
3.实验材料：电子轨道和能级的模型。
教学过程：一、导入（10分钟）1.老师以一个问题开始导入：你知道物质是由什么组成的吗？2.学生回答后，老师引导学生讨论，最终得出物质由原子组成的结论。
二、原子的组成和原子核的结构（20分钟）1.老师通过幻灯片或黑板，介绍原子的基本组成：原子核和电子云。
2.老师使用模型球和棍等实物示例，展示原子核中的质子和中子，以及电子云中的电子。
3.学生进行观察和思考，回答问题：原子核中的质子和中子有什么作用？电子云中的电子有什么特点？三、电子的轨道和能级（30分钟）1.老师引导学生讨论电子在原子中的定位问题。
2.老师通过幻灯片或黑板，介绍电子的轨道和能级的概念，并解释它们之间的关系。
3.老师通过示意图和实物模型，展示电子在不同能级上的分布。
4.学生进行观察和思考，回答问题：电子在原子中是如何定位的？为什么电子在能级上分布不均匀？四、元素周期表的构造和特征（30分钟）1.老师通过幻灯片或黑板，介绍元素周期表的构造方法和特征。
2.老师解释元素周期表中元素的排列规律。
3.老师引导学生观察元素周期表上的规律，并解释元素周期表中的周期和族的概念。
4.学生进行思考和讨论，回答问题：元素周期表是如何构造的？周期和族的概念分别表示什么意思？五、实验探究（20分钟）1.老师组织学生进行实验，使用电子轨道和能级的模型，观察不同元素电子的分布。
六、总结与拓展（10分钟）1.老师总结今天的教学内容，强调原子的基本组成、电子轨道和能级的重要性以及元素周期表的特征。
夫兰克-赫兹实验
实验6—3 夫兰克─赫兹实验根据玻尔理论，原子只能较长久地停留在一些稳定状态（即定态），其中每一状态对应一定的能量，其数值是彼此分离的。
原子的核外电子在能级间进行跃迁时要吸收或发射定值的能量。
原子内部能量的量子化，也就是原子的间隔能级的存在，除由光谱的研究可以推得外，还有今天的实验可以证明。
原子与具有一定能量的电子发生碰撞，就可以使原子从低能级跃迁到高能级。
1914年（玻尔理论发表的第二年），夫兰克（J.Franck ）和赫兹（G.Hertz ）用慢电子与稀薄气体中的原子碰撞的方法，使原子从低能级激发到高能级，通过测量电子和原子碰撞时交换的某一定值的能量，直接证明了玻尔提出的原子能级的存在，并指出原子发生跃迁时吸收和发射的能量是完全确定的、不连续的。
他们因这一伟大的成就而获得1925年的诺贝尔物理学奖。
设2E 和1E 分别为原子的第一激发态和基态能量。
初动能为零的电子在电位差0U 的电场作用下获得能量0eU ，如果202112e eU m v E E ==- （6-3-1） 那么当电子与原子发生碰撞时，原子将从电子攫取能量而从基态跃迁到第一激发态。
相应的电位差0U 就称为原子的第一激发电位。
【实验目的】1. 了解玻尔原子理论的基本内容。
2. 通过测定氩原子的第一激发电位，验证玻尔的原子理论。
【实验原理】本实验通过做一个与夫兰克—赫兹的原始实验类似的实验来测定氩元素的第一激发电位，证明原子能级是量子化的。
夫兰克—赫兹实验仪器的最初设计如图6-3-1所示，椭圆形的玻璃器为夫兰克—赫兹管，在管中充入要测量气体。
电子由阴极K 发出，在K 与栅极G 之间加电场使电子加速，在G 与板极A 之间有一反向拒斥电压。
当电子通过KG 空间，进入GA 空间时，如果仍有较大能量，就能冲过反电场而达到板极A ，成为通过电流计的电流。
如果电子在KG 空间与原子碰撞，把自己的一部分能量给了原子，使后者被激发，则电子剩余的能量就可能很小，以致过栅极G 后已不足以克服反向拒斥电压，那就达不到A ，因而也不流过电流计。
原子核外电子排布教案
原子核外电子排布教案一、教学目标1. 让学生理解原子核外电子的概念及其在化学反应中的作用。
2. 使学生掌握原子核外电子的排布规律和能级分布。
3. 培养学生运用原子核外电子排布知识分析化学性质和反应的能力。
二、教学重点与难点1. 教学重点：原子核外电子的排布规律、能级分布及化学性质。
2. 教学难点：原子核外电子排布的数学表达式及应用。
三、教学方法1. 采用直观演示法，通过模型和图示讲解原子核外电子排布。
2. 运用案例分析法，结合具体化学反应实例分析原子核外电子的作用。
3. 开展小组讨论法，引导学生探讨原子核外电子排布的规律。
四、教学准备1. 准备PPT课件，展示原子核外电子排布的图示和案例。
2. 准备相关化学实验器材，进行演示实验。
3. 准备练习题，巩固所学知识。
五、教学内容1. 原子核外电子的概念及其化学作用介绍原子核外电子的定义讲解原子核外电子在化学反应中的作用，如共价键的形成、化学键的类型等。
2. 原子核外电子的排布规律介绍泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则讲解原子核外电子的能级分布和排布顺序3. 原子核外电子排布的数学表达式讲解基态原子的电子排布式和激发态原子的电子排布式介绍电子排布式的书写方法和应用4. 原子核外电子排布与化学性质的关系分析原子核外电子排布与元素化学性质的关联讲解原子核外电子排布对元素反应性的影响5. 案例分析：原子核外电子排布在化学反应中的应用通过具体化学反应实例，分析原子核外电子排布对反应路径和产物的影响。
六、教学活动设计1. 引入新课：通过回顾上一节课的内容，引导学生思考原子核外电子在化学反应中的作用。
2. 讲解原子核外电子的排布规律：结合PPT课件，讲解泡利不相容原理、能量最低原理和洪特规则，并通过图示展示原子核外电子的能级分布和排布顺序。
3. 数学表达式的讲解：通过示例，讲解基态原子的电子排布式和激发态原子的电子排布式的书写方法，并分析其应用。
4. 小组讨论：让学生结合案例，探讨原子核外电子排布与元素化学性质的关系。
核电子学用随机脉冲信号发生器的方案设计
＜ ＜Ｍ 一￣＿ ； ／ 余数在一个周期内每个整数都出现一次。 ＿ Ｍ
１２ 高斯数 的产生 ．
根据本方案 的设计思路 ， 先产生 ［ ，］ 的均匀 随机 首 ０ １上
数 Ｕ。根据 中心极限定理 ， 多个 ［ ， ］ 的均匀 随机数叠 加 ０ １上
省去这一系列 的获取 、 理信号 的过程 ， 处 且可 控制输 出为 多
维普资讯
山西 电子 技术 ２ ０ 第 ２期 ０７年
应 用 实践
核 电子 学用 随机 脉 冲信 号发 生 器的 方 案设 计
王丽君 赵修 良
（ 南华大学核科 学技术学院， 湖南 衡 阳 ４ １０ ） ２ ０ １
摘
实现 。
要 ： 出了一种 能同时仿真核信 号的幅度和 时间统计特性的脉冲信号发生 器的设计方案 。硬件 部分采 用 提
、 １（ ＜） ｆ，、－ ｌ ｏ １ ． ＜
０ （ １ ≤ ， ≥０ ）
它 的递推公 式为 ：
置 ＋ ＝（ Ｘ ＋ｃ ｍｏ Ｍ ｌ ａｉ ） ｄ
Ｖ ＝ 矗 ／ ， ＝０， … ｉ Ｍ ｉ １
￣ ｘ（ ， ｅｐ 一 当计数时钟 的计 数值 为 ０ 时输 出脉 冲 ， 则输 出 的两相邻脉 冲的时 间间隔呈指数分布 。平均计数率 可调 。
０ ａｘ ，，ｏ均为奇数） 来产生 ， 因 为奇数 ， 故最长周期为 Ｍ／ 。 ２ 用这种方法产生 的随机数存 在长周 期相关及 高维 的不均匀
架构的Ｓａ ａ ｐｒｎ系列器件的新一代产品， ｔ 主要包括 Ｃ Ｂ，／ Ｌ ｓＩＯ
块 ， Ａ 块 和可编程连线 。它具 有高性 能、 ＲＭ 可升级 的 Ｆ 逻辑和互连结构 ， 可并行实现多种 Ｄ Ｐ算法 ， Ｄ Ｐ 决方 Ｓ 其 Ｓ解
F-H实验
实验26 弗兰克—赫兹实验 1 背景及应用1913年，丹麦物理学家玻尔（N.Bohr ）在卢瑟福原子核式模型的基础上，结合普朗克的量子理论，成功地解释了原子的稳定性和原子的线状光谱理论，并因此获得了1922年诺贝尔物理学奖。
根据卢瑟福提出的原子模型，在玻尔提出原子理论后的第二年，即1914年，弗兰克（James Frank ）和赫兹（Gustav Hertz ）用实验的方法证明了原子内部量子化能级的存在，证明了原子发生跃迁时吸收和发射的能量是完全确定的、不连续的，完成了著名的弗兰克-赫兹实验，给玻尔理论提供了直接的而且是独立于光谱研究方法的实验证据，对原子理论的发展起到了重大作用，成为物理学发展史上的重要里程碑。
因这一重大科学成就，弗兰克和赫兹获得了1925年诺贝尔物理学奖。
人们早就开始研究电子与原子、分子的碰撞理论，如气体放电理论。
勒纳德（P.E.A.Lenard ）在1902年就测量了气体原子的电离电势，但当时人们只关心原子和电子因碰撞而电离的情况，没有去注意碰撞过程中电子本身所发生的能量变化。
20世纪初，在对原子光谱的研究中，确认了原子能级的存在。
原子光谱中的每根谱线就是原子从某个较高能级跃迁时的辐射而形成的。
而弗兰克-赫兹改进了勒纳德实验方法，用一种很直接的方法来研究证实原子能级的存在。
他们用慢电子与稀薄气体的原子碰撞的方法，观察、研究碰撞前后电子速度的变化情况，发现原子与电子碰撞时能量总是以一定值交换，且用实验的方法测定了汞原子的第一激发电位，证明了原子内部量子化能级的存在。
弗兰克，德国物理学家。
1882年8月26日生于汉堡。
1906年获柏林大学博士学位。
1917年起任威廉皇帝物理化学研究所物理部主任。
1921年受聘为格丁根大学教授，1934年移民美国，1935及1938年先后任约翰·霍布金斯大学和芝加哥大学教授。
1955年因光合作用方面研究的贡献获得美国科学院勋章。
1964年在访问格丁根时于5月21日逝世。
电子顺磁共振实验报告
电子顺磁共振实验【目的要求】1．测定DPPH 中电子的g 因数；2．测定共振线宽, 确定弛豫时间T2；3．掌握电子自旋试验仪的原理及使用。
【仪器用具】电子自旋试验仪。
【原 理】电子自旋的概念首先由 Pauli 于1924年提出。
1925年 S. A. Goudsmit 与 G . Uhlenbeek 利用这个概念解释某些光谱的精细结构。
近代观测核自旋共振技术, 由 Stanford 大学的 Bloch 与Harvrd 大学的Pound 同时于1946年独立设计制作, 遂后用它去观察电子自旋。
本实验的目的是观察电子自旋共振现象, 测量DPPH 中电子的g 因数及共振线宽。
一. 电子的轨道磁矩与自旋磁矩由原子物理可知, 对于原子中电子的轨道运动,与它相应的轨道磁矩 为2l l ee p m μ=- （2－1） 式中 为电子轨道运动的角动量, e 为电子电荷, 为电子质量, 负号表示由于电子带负电, 其轨道磁矩方向与轨道角动量的方向相反, 其数值大小分别为 ,原子中电子除轨道运动外还存在自旋运动。
根据狄拉克提出的电子的相对论性波动方程——狄拉克方程, 电子自旋运动的量子数S ＝ l ／2, 自旋运动角动量 与自旋磁矩 之s s ee p m μ=- （2－2） 其数值大小分别为,比较式（2－2）和（2—1）可知, 自旋运动电子磁矩与角动量之间的比值是轨道运动磁矩与角动量之间的比值的二倍。
原子中电子的轨道磁矩与自旋磁矩合成原子的总磁矩。
对于单电子的原子, 总磁矩 与角动量 之间有2j ee j g p m μ=- （2－3） 其中 (1)(1)(1)12(1)j j l l s s g j j +-+++=++ （2－4） g 称为朗德g 因数。
由式（2－4）可知, 对于单纯轨道运动g 因数等于1；对于单纯自旋运动g 因数等于2。
引入回磁比 , 即j j p μγ= （2－5）其中em e g 2⋅-=γ （2－6） 在外磁场中, 和 的空间取向都是量子化的。
《核外电子排布的初步知识》化学教案设计
《核外电子排布的初步知识》化学教案设计章节一：引言教学目标：1. 让学生了解核外电子排布的概念及其重要性。
2. 培养学生对化学的兴趣和好奇心。
教学内容：1. 介绍核外电子排布的定义。
2. 解释核外电子排布的重要性。
教学步骤：1. 通过引入问题：“为什么元素的化学性质不同？”来激发学生的兴趣。
2. 引导学生思考原子结构与元素性质之间的关系。
3. 介绍核外电子排布的概念，并解释其对元素性质的影响。
章节二：电子层和能级教学目标：1. 让学生了解电子层和能级的概念。
2. 培养学生对电子层和能级的理解。
教学内容：1. 介绍电子层的概念。
2. 解释能级的概念。
教学步骤：1. 通过图片或模型展示电子层的概念。
2. 解释电子层之间的能量差异。
3. 引入能级的概念，并解释其与电子层的关系。
章节三：电子排布的原则教学目标：1. 让学生了解电子排布的原则。
2. 培养学生对电子排布原则的理解和应用能力。
教学内容：1. 介绍泡利不相容原理。
2. 解释能量最低原理。
3. 介绍洪特规则。
教学步骤：1. 引入泡利不相容原理，解释其对电子排布的影响。
2. 解释能量最低原理，并通过示例说明其应用。
3. 介绍洪特规则，并通过示例解释其对电子排布的影响。
章节四：电子排布的表示方法教学目标：1. 让学生了解电子排布的表示方法。
2. 培养学生对电子排布表示方法的掌握和应用能力。
教学内容：1. 介绍电子排布的表示方法。
2. 解释电子排布表示方法的应用。
教学步骤：1. 引入电子排布的表示方法，如电子排布图和电子排布式。
2. 解释电子排布图和电子排布式的表示方法。
3. 通过示例展示电子排布表示方法的应用。
章节五：练习和应用教学目标：1. 让学生巩固核外电子排布的知识。
2. 培养学生的实际应用能力。
教学内容：1. 通过练习题巩固核外电子排布的知识。
2. 应用核外电子排布的知识解决实际问题。
教学步骤：1. 提供一些练习题，让学生巩固核外电子排布的知识。
《高等核电子学》课件
04
核电子学应用领域
核能科学与工程
01 核能发电
核能科学与工程领域利用核裂变或核聚变反应产 生的能量进行发电，解决能源需求问题。
02 核燃料循环
核燃料循环涉及核燃料的提取、加工、再处理以 及废物处理等环节，旨在实现核燃料的可持续利 用。
03 核反应堆技术
核反应堆是实现可控核裂变反应的装置，涉及到 反应堆设计、运行与维护等方面的技术。
高等核电子学
目录
• 核电子学概述 • 核电子学基础知识 • 核电子学实验技术 • 核电子学应用领域 • 核电子学发展前景与挑战
01
核电子学概述
核电子学的定义与特点
核电子学是一门研究核辐射探测、测量和处理的科学，主要涉及核辐射与物质的相互作用、探 测器的设计制作以及信号处理等方面。
核电子学具有高灵敏度、高分辨率和高可靠性等特点，广泛应用于核物理实验、核医学成像、 放射性计量等领域。
03
核电子学实验技术
核电子学实验设备与仪器
放射性探测器
用于检测放射性物质发出的射线，如闪烁 计数器、半导体探测器等。
信号处理电路
用于对探测器输出的信号进行预处理，如 滤波、放大等。
电子倍增器
用于放大微弱信号，提高信号的信噪比。
数据采集系统
用于采集和处理实验数据，如多通道数据 采集卡、数字化仪等。
核医学与放射生物学
放射性药物
核医学利用放射性物质进行疾病 诊断和治疗，放射生物学则研究 放射性物质对生物体的影响和作
用机制。
医学影像技术
核医学影像技术如PET、SPECT等 ，能够提供高分辨率、高灵敏度的 医学影像，有助于疾病诊断。
放射治疗
放射治疗是利用放射线消除肿瘤细 胞的方法，核医学与放射生物学在 放射治疗药物的研发和治疗效果评 估方面发挥重要作用。
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核仪器课程设计
题目：
改进实验讲义上单道脉冲幅度分析器
学生姓名：
二零一二年六月
改进实验讲义上单道脉冲幅度分析器
一、课程设计说明时间：2012年6月11日
Multisim使用介绍：2012年6月12日
设计时间：2012.06.11-2012.06.28
上交设计报告：2012年6月28日
二、设计地点：核电子实验室与寝室
三、设计任务：以课本的理论为基础，到网上或图书馆查找相关
资料，寻找自己感兴趣的电路进行模仿设计，设计完成后再进行相关的仿真测试。
四、设计目的：通过用Multisim软件设计电路，对《核电子学与核仪器》所学内容更进一步的理解，加深印象，使所学知识得以巩固和提高，全面掌握单道脉冲幅度分析器各模块电路的设计，实现设计、模拟仿真及调试，提高分析问题和解决问题的能力；培养我们的电路调试能力动手实践能力。
五、设计要求：
1、熟练掌握Multisim软件的使用方法；
2、掌握单道脉冲幅度分析器电路的工作原理；
3、能够用Multisim完成电路图的设计；
4、基本掌握使用Multisim进行模拟仿真。
六、单道脉冲幅度分析器电路原理：
单道脉冲幅度分析器（图1）包括两个甄别器，一个叫上甄别器，甄别阀用V上表示；另一个叫下甄别器，甄别阀用V下表示；上、下甄别阀之差称为道宽，用ΔV表示，即：ΔV = V上– V下；除了两个甄别器外，还有一个反符合电路。
当信号V in<V下时分析器无脉冲输出，V in> V上时分析器无脉冲输出，V下<V in<V上分析器有脉冲输出（如图2所示）。
图1 单道脉冲幅度分析器结构框图
图2 单道脉冲幅度分析器工作原理图
6.1、参考电压运算器
参考电压运算器由上下两个运算放大器组成的加法器，减法器以及精密的参考电压源构成，如下图所示。
两个稳定稳压二极管提供稳定的参考电压，经过两路多圈精密的电位器分别提供阈值中心的参考电压（V T）和道宽的参考电压（V W），加法器输出电压上甄别阈值：V H=1/2（V T + V W）；减法器输出电压为下甄别阈V L =1/2(V T- V W ),故道宽为V W ,可以看出：在对称调节道宽时，上阈V H 和下阈V L 的变化大小相等、方向相反，而且保持道宽中心（1/2 V T）不变；在道宽调整好调节阈中心没测完一道内的计数后，需要手动调节多圈精密电位器，使时，只需改变V T
，
道中心阈电平由（1/2V）升高到下一道阈中心（1/2V + V W），直至测量完所有道内的计数。
图3参考电压运算器电路图
6.2、上、下甄别器
如下图所示，该电路板的上、下甄别阈由两个相同的集成电路脉冲幅度分析器组成。
上、下阈电压由前面的参考电压运算器提供，分别加到脉冲幅度分析器的同相端。
当输入脉冲信号幅度超过上或下甄别器的阈压时，该甄别器由高电平转为低电平。
6.3、反符合电路
其工作过程为：
（1）当V I < V L 时，L和H都是低电平，显然与门输出为零。
（2）当V L < V I < V H 时，H为低电平，H非为高电平，即双稳态清零端为高电平，V3 维持高电平不变，与门开放；而L的下降沿触发单稳输出正脉冲，经与门输出。
（3）当V I > V H 时，H、L都有正脉冲输出，如果直接将上、下甄别电路输入脉冲进行反符合处理，由于脉冲上升时间和下降时间存在，将会发生甄别
错误。
此电路用非H的前沿将双稳态电路清零，保证在单稳态电路输出脉冲之前将与门关闭，而用单稳态电路输出正脉冲V I 的后沿将双稳态电路触发翻转，使V3 回到高电平状态，与门重新开放。
七、Multisim仿真测试
Multisim是一种虚拟的电子工作平台，在电子技术界广为应用，是目前世界上最先进的计算机仿真设计软件。
其特点是：图形界面操作易学易用，快捷方
便，真实准确，使用Multisim可实现大部分硬件电路实验的功能。
电子工作平台的设计实验工作区犹如一块“面包板”，在上面可建立各种电路进行仿真实验。
电子工作平台的器件库可为用户提供多种常用的模拟和数字器件，设计和实验时可任意调用。
虚拟器件在仿真时可设定为理想和实际模式，有的虚拟器件还可直观显示。
电子工作平台还具有强大的分析功能，可进行直流工作点分析，暂态和稳态分析，高版本的Multisim还可进行傅里叶变换分析、噪声及失真度分析等。
在Multisim电子平台上操作，就像在电子实验室用真实的电子器件进行电子实验一样清除、明白。
八、实验步骤：
1、查找文献资料并设计出框图。
2、查找各部分电路并了解各部分的功能，我们知道单道脉冲幅度分析器由参考电压运算器+上、下甄别阈+反符合电路三大部分组成，其中各个部分都有多种实现方式。
3、在Multisim中画出电路图。
4、调试改进后的单道脉冲幅度分析器电路图。
5、首先，将Rw1调到20%的位置，将Rw2调到90%的位置。
6、用万用表测量26点和20点，电压分别为1.5V和4.5V.
7、用信号发生器从23点输入频率为5kHz电压分别为1V、3V、5V的三角波；
8、用示波器分别在点23点、29点、点13，最后74LS08J(U8A)记作点Z观察输出结果。
在我们的实验讲义上的原理图如下所示：
根据在图书馆查阅的文献资料，我们发现反符合电路有多种实现方
案。
这里我们将讲义上后面一段反符合电路图改装成在文献资料中查到的。
我们用一个数电中学过的555定时器+747N芯片就能实现反符合的功能，省去了实验讲义上RS触发器、与门、非门等繁琐易出错的问题，改装后的原理图如下所示：
九、信号源输入分别为1V（小于下甄别阈）、3V（大于下甄别阈，小于上甄别阈）、5V（大于上甄别阈）
最后程序运行的结果如下：
1、电压为1V时
23点、29点、13点、Z点的输出结果：
1、电压为3V时
23点、29点、13点、Z点的输出结果：
2、电压为5V时
23点、29点、13点、Z点的输出：
实验结果分析：由实验输出结果可知，小于下甄别阈的1V电压和大于上甄别阈的5V电压最后都没有输出，只有3V（大于下甄别阈，小于上甄别阈）时才有输出结果，基本实现了单道脉冲幅度分析器的功能。
同时，我还对实验讲义上的电路图进行了模拟仿真，刚开始并没有结果输出，发现我们的实验讲义上最后的总电路图有点小小的问题，不过原理完全没错，最后问题也被我们发现了。
十、实验心得体会：。