浙师大《近代物理实验》考试卷(总)

一、填空题（每空格1分，每小题4个空格，同学根据平时选做实验从中选5小题，填空题满分20分，多做不给分，以小题为单位批改）1、由于汞有七种同位素，纯汞也就没有确定的密度，因此以一毫米汞柱（㎜Hg ）作为压强单位是不标准的，经第十届国际计量大会规定，改用帕(Pa)来定义标准大气压。

1帕= ，并规定标准大气压的1/760称为1托（Torr ）：1托（Torr ）=7601标准气压= 133.322 帕(Pa)，以帕(Pa)规定的标准大气压是绝对严格的，它在数值上与汞柱规定的“标准大气压” 几乎 相等：1毫米汞柱= 1.00000014 (托)。

2、由于材料的化学成份不纯和晶体结构不完整等因素的影响，超导体的正常态——超导态转变是在一定的温度间隔中发生的。

当我们测量电阻率温度的变化关系时。

我们通常将降温过程中ρ-T 曲线开始偏离直线处对应的温度称为起始转变温度（Onsetpoint ），该处的电阻率以ρ0n 表示。

将ρon 的 到 所对应的温度间隔称为转变宽度,以△T c 表示。

对于纯元素超导体，△T c ≈ K ，对于氧化物高温超导体△T ≈ K 。

从使用的角度看，T c 越高越好，△T c 越小越好。

2、由于材料的化学成份不纯和晶体结构不完整等因素的影响，超导体的正常态——超导态转变是在一定的 中发生的。

当我们测量电阻率温度的变化关系时。

我们通常将降温过程中ρ-T 曲线开始偏离直线处对应的温度称为 。

电阻率降到ρ0n 的 的温度称为中点转变温度(midpoint of the transition),以T m 表示；通常又称之为转变温度(transition temperature)，以T c 表示。

ρ刚好完全到零时对应的温度，称为 ,以T oc 表示。

3、真空镀膜是在 中进行的，一般气压低于 Pa ，当需要蒸发的材料（金属或电介质）加热到一定温度时，材料 的热振动能量可增大到足以克服表面的束缚能，于是大量分子或原子从液态或直接从固态（如SiO 2、ZnS ）汽化。

当 遇到温度较低的工件表面时，就会在被镀工件表面沉积一层薄膜。

4、在一般能量范围内，β射线在物质中，主要由 、激发和 损失能量，总阻止本领可表示为 ，为了消除密度的影响，常用质量阻止本领 。

（★★）5、单晶γ闪烁谱仪的主要性能指标是 能量分辨率 、 线性 、 谱仪的稳定性 。

6、在β射线的吸收与物质阻止本领⎪⎭⎫ ⎝⎛dX dE 的测定实验中，应先对能量进行 ，在此过程中，我们常选择137Cs γ放射源的光电峰 Mev 和60Co γ放射源的光电峰 Mev 、 Mev 。

7、电子衍射实验中，若电子在 作用下,由 运动，则电子 的增加等于 。

8、密立根油滴实验证明了电荷的 ,即 所带电荷都是 的 。

9、弱信号检测中基本方法有 同步积累 、 相关接受 、 匹配滤波器 。

根据惯例，锁相放大器等效噪声带宽一般用 RC 表示。

（时间常数）10、用二倍最小功率法测大驻波比时，大驻波比S 的简化计算公式为S= 。

其中确定波腹点位置时，需要使用波量线和 检流计 。

微波基本参数测量中，基本参量分别是 频率 ， 功率 ，和驻波比。

（★★）填空题1、真空度是对气体稀薄程度的一种客观度量，最直接的物理量应该是每单位体积中的分子数，但由于历史的原因，真空度的高低通常以气体的压强来表示。

气体压强越 _低__，真空度就越 高 。

国际计量大会规定的国际单位制（SI ）压强单位是帕斯卡（Pascal ）,简称帕(Pa)。

1帕等于 1 牛顿/米2。

早期曾以1毫米汞柱（㎜Hg ）作为压强单位，将760㎜Hg 规定为一个标准大气压，1标准大气压（ATM ）= 101325 帕(Pa)。

（★★）2、真空镀膜也叫，它是利用某种物理过程，如物质的或在受到粒子束轰击时物质表面原子的溅射等现象，实现物质从到薄膜的可控的过程。

（★★）3、137Cs射出的γ射线的能量＝0.662 Mev；60Co射出的γ射线的能量＝ 1.25 Mev；1居里＝1000 毫居里＝1000000 微居里＝ 3.7×10的10次方Bq。

4、工业CT是__核物理实验__技术在工业中的应用。

吸收定律可知，一束初始强度为I o的射线穿越密度为ρ的均匀物质后，其强度减弱为_______。

在实验过程中，根据采集到的数据，经过一定的__图像重建算法__就能得到样品内部的衰减系数__具体的二维分布__（其在数字图像中称为灰度值），进而可以知道物体内部的组成成分和结构。

（★★）5、原子只能处在某些_______的稳定状态，每一状态对应一定的______，其数值是彼此______，原子在这些状态时，________________能量。

6、探头系统兼有双重功能，要求________高，_______好，_______强。

8、我们所使用的仪器中，相关器主要由乘法器和积分器两部分组成，要求输入信号通道和__参考__通道。

典型锁相放大器由参考通道、信号通道和相关器组成。

（★★）填空题4、γ射线经过闪烁晶体物质时当能量在30Mev以下时在所有相互作用方式中，最主要的有三种：光电效应、康普顿效应、电子对效应，其中当中能γ射线和低Z吸收物质相互作用时以光电效应为主，只有当光子能量大于 1.02 Mev时，才可能产生电子对效应。

7、对于面心立方晶体，只有都是或的晶格平面才是可能的，才可能出现电子衍射环纹。

8、密立根油滴实验应对实验测得的各个求数，这个就是值。

9、在微波频率测量时，旋转频率计的测微头，当频率计与被测频率谐振时，将出现吸收峰，反映在检波指示器上是跌落点，选频放大器使用时，在输入被测电压前需调整调零旋钮，使表头无信号输入时指示为零，在被测电压接入后，需要仔细调整频率细调旋钮，使其仪器指示最大。

二、简答（述）题（每题6分，同学根据平时选做实验从中选5小题，满分30分，多做不给分，以小题为单位批改。

）1、简述人们通常划分的5个真空区域。

答：粗真空：760—10托；低真空：10—10的负3次托；高真空：10的负3次—10的负8次托；超高真空：10的负8次—10的负12次；极高真空：＜10的负12次托。

2、简述超导实验中排除乱真电势的一种方法。

3、简述电离规测量高真空的原理及实验中的注意事项。

答：原理：灯丝通电发热→发射电子→经栅极正偏压加速→与栅极和阴极之间的气体分子碰撞使分子电离→电子被栅极吸收，形成栅极电流，正离子被阴极和板极间的电压加速而飞向板极形成板极电流，它的大小取决于气体浓度。

注意事项：实验中气压降至0.1Pa以下方可打开它，同时是第一个关闭的仪器。

4、在CT实验结束时，为什么一定要调高压为零后才能关闭电源？（★★★）答：防止下次开机时，由于电压过高击穿仪器。

5、简述如何通过实验确定未知γ源的能量？答：NaI单晶在荧光输出为150KeV＜Er＜6MeV的范围内和射线能量是成正比的，必须利用一组已知的能量γ射线，分别测出它们的光电位峰，作出能量- 幅度曲线，对于未知能量射线由谱仪测出脉冲幅度后，利用这种曲线就可以求出射线能量。

6、确定光电峰净面积的方法有很多，原则上分为两类，即计数相加法和函数拟合法，请按照本底扣除和边界道选取方法的不同，对计数相加法进行简要分类。

答：全峰面积法，Covell法，wasson法。

∆如何确定？7、在电子衍射实验数据处理时，()r28、带电油滴处于水平放置的空气平板电容器内，通常受到哪些力的作用？9、简要回答相关器的输出跟什么因素有关？答：当参考信号为方波时，输出与待测信号的幅度es（s为下标）成正比，也与两信号的相差φ成正比。

当参考信号为同频正弦波时，相关函数与两信号幅度的乘积成正比，同它们之间的相差余弦cosφ成正比。

10、简述波导波长测量方法。

答：先将测量线终端接短路片，移动探针位置，两个相邻波节之间的距离即为波导波长。

亦即测极小点附近两点的坐标，然后取两坐标的平均值，计算公式为。

简答（述）题1、简述“真空获得”实验过程中，一种与你原来想象不一样物理现象，简要分析原因。

答：2、简述四引线测量方法，并说明在低温小电阻测量中能减少误差的原因。

3、简述真空镀膜实验中，给蒸发电极加大电流的操作步骤，描述蒸发源（铝丝）在整个镀膜过程中的变化现象？4、在相对论效应验证的实验中，为什么要对实验测得的能量进行修正？6、为什么F—H实验通常使用的碰撞管是充汞？7、何谓弛豫过程？（核磁共振）答：采用示波信号作为参考信号，输出仅与测得信号的幅度es（s为下标）成正比，积分时间不为无限大。

8、简要回答相关器的输出的特点。

答：时（为正弦波）输出的直流电压与相位φ成cosφ关系，奇次谐波能通过并抑制偶次谐波，各奇次谐波的响应为波f的，当时（为方波）则相关器为相敏检波器，输出直流电压和信号与参考信号间的相移量成线性关系。

9、简述典型微波基本参量测量系统的组成部分。

（★★）答：固态信号源、隔离器、衰减器、频率计、检流计（示波器）、功率计、测量线、常用波导元件、选频放大器。

简答（述）题1、简述从物理现象看，5个不同真空区域气体分子运动的基本特征。

答：①粗真空以分子相互碰撞为主；②低真空则是分子相互碰撞和与器壁碰撞不相上下；③高真空时以分子与器壁碰撞为主；④超高真空时分子与器壁的碰撞次数已经很少了，形成一个单分子层的时间已经达到以分钟计；⑤极高真空时分子数已很稀少，统计涨落现象比较严重，经典统计规律已产生偏差。

2、简述四引线测量，并说明在低温电阻测量中的必要性。

3、真空镀膜时为什么要有足够高度的真空度？4、电子衍射实验当加速电压增大时，衍射图象有何变化？如何解释？5、分析油滴在电容器内歪斜运动的原因。

（至少说出三点）6、测NaI(TI)单晶γ谱仪的线性的意义是什么？答：能量的线性就是输出的脉冲幅度与带电粒子的能量的线性关系。

8、在β射线吸收和物质阻止本领⎪⎭⎫ ⎝⎛dX dE 的测定实验处理数据过程中，为什么要求薄箔厚度T 越小越好？ 9、简要回答锁相放大器的三个动态特性参量及其相互关系。

答：输入总动态范围=动态储备+输出动态范围。

输入总动态范围一般取决于前置放大器的输入端噪声及输出直流漂移。

噪声大时增大动态储备，噪声小时，可增大输出动态范围。

三、问答（论述）题（每题10分，同学根据平时选做实验从中选5小题，满分50分，多做不给分，以小题为单位批改。

） 1、试述真空镀膜实验现象和过程。

2、试述油扩散泵的工作原理，并说明使用过程中的注意事项及原因。

答：原理：在0.67Pa 的真空下，加热电炉将扩散泵油加热到沸腾温度，产生大量油气，经导管高速喷出，把气体一起带着喷向下面，到下面后，油气被冷凝重新变成油，流到蒸发器，并释放夹带的气体，气体被机械泵抽走，而油重新加热，如此反复，实现连续抽气的目的。