实验演示1-10

实验一氢、氘原子光谱

【实验目的】

通过研究氢、氘原子光谱的规律,了解氢、氘的原子结构特征.

【实验装置】

本实验使用分辨率较大的WPG—100型平面光栅摄谱仪、氘灯光源、测长显微镜或数字比长仪及计算机等仪器。

通过研究氢、氘原子光谱的规律,了解氢、氘的原子结构特征.

【实验内容】

氢原子光谱是最简单的原子光谱，用中等色散率的摄谱仅拍摄的底片上谱线的排列具有明显的规律性。氘是氢的同位素，由于两者原子核质量的差异在光谱上导致它们的巴尔末系的相应各条谱线产生位移——同位素效应。本实验用氘灯作为光源拍氢、氘原子光谱，根据同位素效应验证氘核质量2倍于氢核质量，从中了解原子光谱，反映原子结构和运动的特性。【实验步骤】

1拟订摄谱计划。包括摄谱条件、暗盒位置、狭缝宽度、光栅转角、距、中间光栏曝光时间、拍摄次序等都应事先拟订好，拍摄时按计划进行。

2在暗袋里装好底片。注意应使乳胶面向着底片盒进光的方向，然后将底片盒装在摄谱仪的片盒架上。

3．用哈特曼光栏的不同光孔分别拍摄氢、氘光谱和铁光谱

4．将拍好的底片在暗室中冲洗(冲洗条件见提示板)并吹干。

5．在映谱仪下找出各条氢、氘谱线和附近的铁谱线，直接在映谱仪上用铁光谱图粗略地测出氢、氘谱线的波长。

6．用比长仪进行精密测量谱线位置，以线性插值法算出谱线波长。

7．用所求的氢、氘双线的波长与对应的n值，分别由前3～4条谱线求出氢和氘的里德伯常数及并分别求出的平均值和的平均值。

8．由所求得的和计算氢、氘的原子核质量比。

实验二 塞曼效应

【实验目的】

本实验是用高分辨率的分光仪器(如法布里—珀罗标准具)去观察或拍摄汞的谱线(546.lnm)的塞曼效应，测量它分裂的波长差，并计算出电子的荷质比( 【实验装置】 汞放电管及其电源、电磁铁、法布里-珀罗标准具、透镜、长焦镜头照像机、滤光片、偏振片、1/4波片。

【实验内容】

1.法布里-珀罗标准具的原理及其分辨率

2.微小波长差的测量

3.计算出电子的荷质比（ ）

4.仪器组装

【实验步骤】

1．计算出本实验所用的某一条光谱线的塞曼分裂。

2．已知标准具的间距，计算出自由光谱范围。并根据所用的光源，考虑用何种预色散手段为好。

3．调节好实验装置的光路共轴，再精细地调节标准具的三个螺丝，使两反射面严格平行。(调好的标准：观察者将眼睛上下左右移动去看干涉环，则干涉圆环不发生变形)。

4．用望远镜观察横向塞曼效应时，将磁场逐渐增加，看到分裂圆环的个数与理论计算是否相符。圆环的相对强度如何?加上偏振片后，如何鉴别成分和成分。

5．选好适当的B 值进行拍摄。测量底片上圆环的直径，计算出的值。 6．将电磁铁旋转，并抽出磁极芯，沿磁场方向观察纵效应。

实验三 盖革-弥勒计数器及核衰变的统计规律

【实验目的】

一是掌握G-M 计数器工作基础，测定其有关特性，学会使用；二是以G-M 计数器为测试设备，验证核衰变的统计规律；三学会使用放射性测量结果的误差表示法，学会多次测量结果的误差计算及测试时间的选择。

【实验装置】

FJ-365型探头，探头盒，脉冲示波器及FH1011A 定标器，G-M 计数管，放射源及铅室。

【实验内容】

1.测坪曲线

2.用示波器观察测定死时间、分辨时间、恢复时间

3.验证核衰变所遵从的统计规律

4.验证核衰变所遵从的统计规律

【实验步骤】

1. 搞清G-M 管正负极，装在计数管架上，按图

2.1-1连好线路。并将高压极性与调节范围选好。

2. 熟悉定标器的用法。开启电源，用自检档检查定标器工作是否正常。

3. 将定标器的甄别阈调节为1伏，将放射源放置计数管旁。选择较长测量时间，按下“工作”开关键，打开“高压”开关，缓慢升高电压，找出起始电压值。再从起始电压值每间隔10V 测量一次计数，每次30秒钟。如发现计数率明显增加，有连续放电的可能时，须立即降下高压，防止损坏计数管。

4.由实验数据画出坪曲线，算出坪长，坪斜，标出起始电压值，并选定工作电压值。

5.将高压调至你选取的工作电压值。将信号按装置图所示输入示波器的垂直输入端。调节示波器的“触发调节”与“同步调节”旋钮，得到一波形,由示波器的时标或扫描速度来沽测计数管死时间与恢复时间。

7.逐渐降低计数管工作电压值，则示波器上信号逐渐变小。当信号不能使定标器工作时，此信号高度，即定标器的甄别阈值。再改变计数管工作电压值，看信号大小不同时，分辨时间的变化，并测出你选定的工作电压下分辨时间的大小。

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8.铅室内不放放射源，调高压为选定的工作电压值，测一分钟的本底计数30次，用直接检验法检验测量结果的可靠性。

9.铅室内放上放射源，调整测量时间使在该内计数值为1000-1500之间，重复测量200个计数。

10.求出和单次测量的标准误差，作频率直方图与高斯分布进行比较。并求出落在内的频率值。

11.粗略值计本底计数率和源加本底的计数率，测量时间可取30秒。

12.如果要求测量的精度为1%，求出做一次测量测源加本底和测本底所需时间；之后用所的时间进行实测，求出结果精度，以检验相应公式的正确性。

*鉴于时间的限制本实验第二和第四项内容可任选其一。

实验四闪烁γ能谱测量

【实验目的】

加深对射线和物质相互作用的理解；掌握谱仪的原理及使用方法；学会测量分析能谱；学会测定谱仪的刻度曲线。【实验装置】

FH1901型NaI（TI）闪烁谱仪，脉冲示波器(SBT-5型), 137Cs 源90Co 源各一个

【实验内容】

1.射线与物质相互作用

2. 能谱仪介绍

3. 能谱分析

4.谱仪的能量分辨

【实验步骤】

1.连接仪器，检查线路确认无误后开低压电源，预热几分钟。把放射源放在托

盘上。加高压用脉冲示波器观察探头工作状态。调节高压如能观察到符合要求

的相反波形（一负脉冲），则表明探头已工作。高压调节合适亮带窄而亮，且

亮带与弥漫区之间明显可见一较暗带域出现。

2.调节放大器放大倍数与时间常数，用示波器观察放大器输出波形，使放大器

输出脉冲幅度为8V左右，且使输出波形尽量与探头输出波形相似。

3.把单道道宽设置为0.1V，微积分开关置于微分位置。调节单道阈值，粗测谱形。以确认光电峰在8伏左右（即确认整个谱形是否落在单道分析器的可调范围内）。具体方法有二种，第一种是用线性率表。连续改变单道阈值，观察率表指针变化，即可确定光电峰的大致位置是否在可调范围内；第二种方法用定标器，改变单道阈值，观察定标器数字变化的快慢，也可确定光电峰是否落在分析范围以内。

4.精测能谱，单道道宽置于0.1V不动，逐渐改变单道阈值，每隔0.1V测一次计数，确定测量时间（要求光电峰处测量误差E）。在康普顿平台区可隔点测量，作出的能谱并求出谱仪的能量分辨率。

5. 放上源，改变放大倍数，使的1.33Mev的光电峰脉冲高度在8V左右，依次测出和的光电峰，作出谱仪的能量刻度曲线。

实验五核磁共振

【实验目的】

通过本实验主要了解核磁共振现象及其原理，掌握实现核磁共振的物理思想过程和实验方法（稳态）；学会应用核磁共振精确测定核磁矩和磁场强度的实验方法。

【实验装置】

核磁共振探头；永久磁铁；调制线圈；示波器

【实验内容】

1.通过改变稳恒磁场的大小和射频场频率的高低，以及调制磁场幅度的大小，观察共振吸收信号的变化情况，找出其变化规律。学会鉴别核磁共振吸收信号和判断共振吸收信号等间隔的实验方法。