α粒子散射-物理试验
实验1.1 α粒子散射
电子被发现以后，人们普遍认识到电子是一切元素的原子的基本组成部分。但通常情况下原子是呈电中性的，这表明原子中还有与电子的电荷等量的正电荷，所以，研究原子的结构首先要解决原子中正负电荷怎样分布的问题。从1901年起，各国科学家提出各种不同的原子模型。
第一个比较有影响的原子模型，是J.J.汤姆逊于1904年提出“电子浸浮于均匀正电球”中的模型。他设想，原子中正电荷与电子间的作用力以及电子与电子间的斥力的作用下浮游在球内。这种模型被俗称为“葡萄干布丁模型”。汤姆逊还认为，不超过某一数目的电子将对称地组成一个稳定的环或球壳；当电子的数目超过一定值时，多余电子组成新的壳层，随着电子的增多将造成结构上的周期性。因此他设想，元素性质的周期变化或许可用这种电子分布的壳层结构作出解释。汤姆逊的原子模型很快地被进一步的实验所否定，它不能解释α射线的大角度散射现象。
卢瑟福从1904年到1906年6月，做了许多α射线通过不同厚度的空气、云母片和金属箔（如铝箔）的实验。英国物理学家W.H.布拉格(Bragg, W.H.1862-1942)在1904-1905年也做了这样的实验。他们发现, 在此实验中α射线速度减慢,而且径迹偏斜了(即发生散射现象).例如,通过云母的的某些α射线,从它们原来的途径约片斜2°,发生了小角度散射,1906年冬, 卢瑟福还认识到α粒子在某一临界速度以上时能打入原子内部,由它的散射和所引起的原子内电场的反应可以探索原子内部结构.而且他还预见到可能会出现较大角度的散射.
1910年12月，卢瑟福对大角度散射过程的受力关系进行计算，得出一个新的原子结构设想。经过反思索、研究，于1911年4月下旬写出论文为靶的金属箔的原子一次碰撞中改变其方向的，因此原子中有一个体积很小、质量很大的带正电荷的原子核，它对带正电荷的α粒子的很强的排斥力使粒子发生大角度偏转；原子核的体积很小，其直径约为原子直径的万分之一至十万分之一，核外是很大的空的空间，带负电的、质量比核轻得多的电子在这个空间里绕核运动，卢瑟福在论文中提出他的原子有核模型可从几个方面验证，盖革和马斯顿1912年所做的实验证实了原子核的存在。1913年莫斯莱定律的发现以及1919年阿斯顿（Ast-on,F.w.1877-1945）用质谱仪测定各种元素的同位素进一步证实了卢瑟福的原子模型。
但是，卢瑟福原子模型由于同经典电磁理论存在着尖锐矛盾而遇到困难，所以发表后没有很快引起国内外的重视。1913年玻尔把量子论用于原子，与卢瑟福卢有核原子模型结合起来，使它发展成为瑟福卢——玻尔原子模型，迅速受到各国科学界的高度重视，大大提高了瑟福卢和玻尔的声誉。从1898年发现镭到1911年发现原子核和原子有核结构，出现了根本变革以往的的原子论的划时代科学硕果。原子有核结构的发现意味着原子物理学和核物理学的出现，也是现代结构化学即将诞生的前奏。
一、实验目的
1、初步了解近代物理中有关粒子探测技术和相关电子学系统的结构，熟悉半导体探测器的
使用方法。
2、实验验证瑟福散射的微分散射截面公式。
3、测量 粒子在空气中的射程。
二、实验仪器
粒子源，真空室，探测器与计数系统，真空泵
三、实验原理
1、瞄准距离与散射角的关系
卢瑟福把α粒子和原子都当做点电荷，并且假设两者之间的静电斥力是唯一的相互作
用力。设一个α粒子以速度0V 沿AT 方向入射，由于受到核电荷的库仑作用，α粒子将沿轨道ABC 出射。通常，散射原子的质量比α粒子质量大得多，可近似认为核静止不动。按库仑定律，相距为r 的α粒子和原子之间核之间库仑斥力的大小为：
2
2024Ze F r
πε= （1） 式中Z 为靶核电数。α粒子的轨迹为双曲线的一支，如图1所示。原子核与α粒子入
射方向之间的垂直距离b 称为瞄准距离（或碰撞参数），θ是入射方向与散射方向之间的夹角。
图1 散射角与瞄准距离的关系
由牛顿第二定律，可导出散射角与瞄准距离之间的关系为：
D
b ctg 22=θ
（2） 其中2/241
202
0mV Ze D πε= 式中，m 为α粒子质量
2、卢瑟福微分散射截面公式
由散射角与瞄准距离的关系式（2）可见，瞄准距离b 大，散射角θ就小；反之，b 小，
θ就大。
只要瞄准距离b 足够小，θ就可以足够大，这就解释了大角度散射的可能性。但是从
实验上来验证式（2），显然是不可能的，因为我们无法测量瞄准距离b 。然而我们可以求出α粒子按瞄准距离b 的分布，根据这种分布和式（1），就可以推出散射α粒子的角分布，而这个角分布是可以直接测量的。
如图2，设有截面为S 的α粒子束射到厚度为t 的靶上。其中某一α粒子在通过靶时相
对于靶中某一原子核a 的瞄准距离在b ～db b +之间的机率，应等于圆心在a
而圆周半径为
b 、db b +的圆环面积与入射截面S 之比。若靶的原子数密度为n ，则α粒子束所经过的这块体积内共有nSb 个原子核，因此，该α粒子相对于靶中任一原子核的瞄准距离在b 和
db b +之间的几率为ntbdb nSt S
bdb dw ππ22== （3）
图2 入射α粒子散射到θd 角度范围内的几率
这也就是该α粒子被散射到θ到θ+θd 之间的几率，即落到角度为θ和θ+θd 的两个圆锥面之间的几率。
由（2）式求微分可得
θθθd D db b 2
sin 2cos 22132）（= （4） 代入（3）中，得
θθθπd nt D dw 3
sin 2cos 232）（= （5） 另外，由角度为θ和θθd +的两个圆锥面所围成的立体角为 θθπθθπd r rd r r dA d sin 2sin 22
2===Ω （6） 因此，α粒子被散射到该范围内单位立体角内的几率为
2
s i n 1442θnt D d dw ）（=Ω （7） 上式两边除以单位面积的靶原子数 可得微分散射截面
2
s i n 1412s i n 1442202
2042θπεθσ）（）（）（mV Ze D d d ==Ω （8） 这就是著名的卢瑟福α粒子散射公式。
代入各常数，以E 代表入射α粒子的能量，得到
2
sin 12296.142θσ）（E Z d d =Ω （9） 式中，Ωd d σ的单位为sr mb /，E 的单位为MeV 。
实验过程中，设探测器的灵敏面积对靶所张的立体角为△Ω，由卢瑟福散射公式可
知在某段时间间隔内所观察到的α粒子数N 应是
T nt mV Ze N 2sin 4142202
2
0θπε?Ω=）（）（ （10） 式中T 为该时间内射到靶上的α粒子总数。由于式中 θ、、?ΩN 等都可测的，所
以公式（10）可和实验进行比较。由该式可见，在θ方向上?Ω内所观察到的α粒子数N 与散射靶的核电荷数α、Z 粒子动能202
1MV 以及散射角θ等因素都有关。 对卢瑟福散射公式可以从以下几个方面加以验证。
1、 固定散射角，改变金靶的厚度，验证散射计数率与靶厚度的线性关系。
2、 更换α粒子源以改变α粒子能量，验证散射计数率与α粒子能量的平方反比关系 21E N ∝
3、 改变散射角，验证散射计数率与散射角的关系2sin 14θ
∝N 。这是卢瑟福散射公式中
最突出和最重要的特征。
4、 固定散射角，使用厚度相等而材料不同的散射靶，验证散射计数率与靶材料核电荷数的平方关系2Z N ∝。由于很难找到厚度相同的散射靶，而且需要对原子数密度n 进行修正，这一实验内容的难度教大。
在本实验指示书中，只涉及到第（3）方面的实验内容，这是卢瑟福理论最有力的验证。 实验装置及步骤
卢瑟福实验装置主要包括散射真空室部分，电子学系统部分和步进电机的控制系统部分，下面主要介绍散射真空室和相关部分。
散射真空室中，主要包括有α散射源（ 或 源 其能量分别为
5.486MeV 和5.499Me V ）、散射样品台，α粒子探测器、步进电机及传动机构等。如图3
图3 真空室装置内部图
步进电机控制系统，可以按照实验操作者的指令来改变粒子探测器与样品台之间的相对位置，这样就可以测量出在样品台旋转平面内任意位置，探测器所接收到的散射粒子数。
四、实验步骤
1、 若打开真空室上盖，可以直接观察并调节散射源准直孔大致与探测器准直孔，盖紧真空
室盖子。
2、 打开机械泵，对真空室进行抽真空，以减少空气对α粒子的阻碍作用。
3、 通过步进电机细调散射源准直孔与探测器准直孔的相对位置，同时观察计数器窗口显示
所接受到的最多粒子数时，两准直孔处于对正状态，称为物理零点。
4、 若不打开真空室上盖，可直接利用步骤3来寻找物理零点。
5、 数据测量时，先倒转?10(为350°)，并开始测量范围从 350°经至50°共转过60 °区
间，其中在θ=350°～20°间,每转1°记录5组数据,在θ=20°～50°每转过5°记录５组数据
6、 测量值按同一测量时间归一。以散射角为横坐标，散射计数为纵坐标作图。以函数形式
进行曲线拟合，并在同一坐标上画出拟合曲线。其中，N 为散射计数，
P1为拟合参数。
7、 结论。
8、 选作实验（测量α粒子在空气中的射程）改变α粒子源与探测器间的距离，每次改变的
距离为0.5～1mm 。
记录每次测量的数据，作出以距离为横坐标，所接收到的粒子数为纵坐标作图。
注意：α散射源表面与散射源屏蔽体表面的距离为20mm ，半导体探测器表面与探测器准直孔表面距离为2.5mm 。
能量为E （MeV ）的α粒子在空气的射程R （cm ）可以按照以下经验公式计算：
式中，A 为介质的原子量，ρ 为介质的密度（g/cm3）。
根据所用放射源中α粒子的主要能量计算α粒子在空气中的射程，并与实验测量结果比较。
五、思考题：
1、Am 241或Pu 238放射源发出的α粒子在空气中的射程是多少？
1、 卢瑟福散射实验中的实验数据误差应如何计算？
2、 在α粒子的射程附近，为什么射程曲线是逐渐下降的？
附：关键词解释
α粒子：由原子核放出的带正电的粒子（质子），其质量为246.8510e M -=?克，比电子的质量259.1110e m -=?克大7500倍。所带电量等于两个电子的电荷量，是氦的原子数。 β粒子：是从围绕原子核的轨道上跳出的电子，带负电。
中粒子：（中子）：存在于原子核中，不带电，但其有相当大的质量，且运动速度高，具有很大的动能。它与其它元素的原子和分子相互作用，常常会释放出α粒子、β粒子、γ辅射线。
散射角θ：α粒子趋近原子核时的渐进方向与它离开时的渐进方向间的夹角。
瞄准距离：原子核与α粒子入射方向之间的垂直距离b 称为瞄准距离（或碰撞参数）。 散射截面：当α粒子以瞄准距离0～b 射向靶核时，由于两粒子间的相互作用，设靶核静止不动，α粒子将以角度θ或者更大的角度散射。散射角θ可以利用关系式：
0242T Cot b Ze
πεθ
= 得出，T 为α粒子的能量，Z 为原子核的原子序数。
通常把面积πb 2叫做相互作用截面，也叫做散射截面。常用符号用σ表示。
a粒子散射实验
a粒子散射实验 揭示原子有核模型的实验。为E.卢瑟福等人所做，又称卢瑟福a 粒子散射实验。J.J.汤姆孙发现电子揭示了原子具有内部结构后，1903年提出原子的葡萄干圆面包模型，认为原子的正电荷和质量联系在一起均匀连续分布于原子范围，电子镶嵌在其中，可以在其平衡位置作微小振动。 1909年卢瑟福的助手H.盖革和E.马斯登在卢瑟福建议下做了a粒子散射实验，用准直的a 射线轰击厚度为微米的金箔，发现绝大多数的a粒子都照直穿过薄金箔，偏转很小，但有少数a 粒子发生角度比汤姆孙模型所预言的大得多的偏转，大约有1／8000 的a粒子偏转角大于90°，甚至观察到偏转角等于150°的散射，称大角散射，更无法用汤姆孙模型说明。1911年卢瑟福提出原子的有核模型，与正电荷联系的质量集中在中心形成原子核，电子绕着核在核外运动，由此导出a粒子散射公式，说明了 a 粒子的大角散射。卢瑟福的散射公式后来被盖革和马斯登改进了的实验系统地验证。根据大角散射的数据可得出原子核的半径上限为10-14米。此实验开创了原子结构研究的先河。 原子结构模型的演变 原子结构模型是科学家根据自己的认识，对原子结构的形象描摹。一种模型代表了人类对原子结构认识的一个阶段。人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的。下面介绍的几种原子结构模型简明形象地表示出了人类对原子结构认识逐步深化的演变过程。 道尔顿原子模型（1803 年）：原子是组成物质的基本的粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球。 汤姆生原子模型（1904 年）：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。 卢瑟福原子模型（1911 年）：在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样。 玻尔原子模型（1913 年）：电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。 电子云模型（1927 年——1935 年）：现代物质结构学说。 现在，科学家已能利用电子显微镜和扫描隧道显微镜拍摄表示原子图像的照片。随着现代科学技术的发展，人类对原子的认识过程还会不断深化。 从英国化学家和物理学家道尔顿（J.John Dalton ，1766～1844）（右图）创立原子学说以后，很长时间内人们都认为原子就像一个小得不能再小的玻璃实心球，里面再也没有什么花样了。 从1869年德国科学家希托夫发现阴极射线以后，克鲁克斯、赫兹、勒纳、汤姆逊等一大批人科学家研究了阴极射线，历时二十余年。最终，汤姆逊（Joseph John Thomson）发现了电子的存在(请浏览科技园地“神秘的绿色荧光”)。通常情况下，原子是不带电的，既然从原子中能跑出比它质量小1700倍的带负电电子来，这说明原子内部还有结构，也说明原子里
光谱分析 实验报告
实验报告 课程名称： 材料科学基础实验 指导老师： 乔旭升 成绩： 实验名称： 光谱分析 实验类型： 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 三、主要仪器设备（必填） 五、实验数据记录和处理 七、讨论、心得 二、实验内容和原理（必填） 四、操作方法和实验步骤 六、实验结果与分析（必填）一、实验目的 通过本实验了解紫光/可见光光度计、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR ）和荧光光谱仪的基本原理、主要用途和实际操作过程。掌握玻璃透光率、薄膜吸收光谱、固体粉末红外光谱和固体发光材料荧光光谱的测试方法。学习分析影响测试结果的主要因素。 二、实验原理 电磁波可与多种物质相互作用。如果这种作用导致能量从电磁波转移至物质，就称为吸收。当光波与某一受体作用时，光子和接受体之间就存在碰撞。光子的能量可被传递给接受体而被吸收，由此产生吸收光谱。通常紫外和可见光的能量接近于某两个电子能级地能量差，故紫外与可见光吸收光谱起源于价电子在电子能级之间的跃迁，又称为电子光谱。 当一束平行单色光照射到非散射的均匀介质时，光的一部分将被介质所反射，一部分被介质吸收，一部分透过介质。如果入射光强度为I0.反射光强度为Ir ，吸收光强度为Ia ，透过光强度为It ，则有I0=Ir+Ia+It 投射光强度与入射光强度之比称为透光率 T=It/I0 当一束具有连续波长的红外光照射某化合物时，其分子要吸收一部分光能转变为分子的震动能量或转动能量。此时若将其透过的光用单色器进行色散，就可得到一带暗条的谱带。以红外光的波长或波数为横坐标，以吸收率或者透过率百分数为纵坐标，把该谱带记录下来，就可得到该化合物的红外吸收光谱图。不同的化合物均有标准特征谱，将实验所得的光谱与标准谱对照，就可进行分子结构的基础研究和化合组成的分析。可由吸收峰的位置和形状来推知被测物的结构，按照特征峰的强度来测定混合物中各组分的含量。 当分子吸收来自光辐射的能量后，其本身就由处于稳定的基态跃迁至不稳定的激发态： M+h ν→。激发态是不稳定的，寿命极短，激发态分子会迅速以向周围散热或再发射电磁波（荧光或磷光）的方式回到基态： →M+荧光（或磷光）。任何能产生荧光（或磷光）的物质都具有两个特征光谱：激发光谱和发射光谱。 激发光谱：荧光（或磷光）为光致发光，因此必须选择合适的激发光波长，这可通过激发
实验对物理学的重要意义
实验对理论物理学家的重要性 摘要理论物理学家是个特殊群体，表面上他们可以象数学家那样，不必从事实验研究。事实上有些理论物理大师虽然素以不擅长实验而著称，甚至有些人的某些言论更令人费解。但析其言观其行，结果表明：实验对理论物理学家至关重要，理论物理离不开实验。 关键词理论物理；实验；直觉 一．引言 从历史上看，早期的物理学实验与理论是合而为一的，每一个物理学家既从事实验研究，也进行理论探索。如伽利略和牛顿。但随着物理学的进一步发展，物理学家也出现了分工，有的专门从事实验工作，有的专门从事理论研究。到了二十世纪，费米成为仅有的在理论和实验方面都有非凡才能并获得杰出成就的伟大物理学家。有人断言，能象这样既专于实验又长于理论者，“费米是最后一人”[1]。一个事实是，有些物理学家，如泡利、海森堡、杨振宁等在物理学界素以不擅长实验而著称，但并没妨碍他们对物理学做出巨大贡献成为物理学大师级人物。另外有些物理学家如爱因斯坦有的言论若不细加分析也会使人们对实验的重要作用产生怀疑。 二．爱因斯坦等对实验看法的表述 爱因斯坦曾反复思索数学与实在的关系：“为什么数学比其他一切科学受到特殊的尊重，一个理由是它的命题是绝对可靠的和无可争辩的，…还有一个理由那就是数学给予精密自然科学以某种程度的可靠性，没有数学，这些科学是达不到这种可靠性的。”[2]于是他产生困惑：“数学既然是一种同经验无关的人类思维的产物，它怎么能够这样美妙地适合实在的客体呢？那么，是不是不要经验而只靠思维，人类的理性就能够推测到实在事物的性质呢？”[2]经过分析他说：“…我们不得不倾向于下面这个更一般的观点，这是彭加勒观点的特征。几何（G）并不断言实在事物的性状，而只有几何加上全部物理定律（P）才能做到这点。用符号来表示，我们可以说：只有（G）+（P）的和才能得到实验的验证。因此，（G）可以任意选取，（P）的某些部分，也可以任意选取；所有这些定律都是约定。”[2]“我认为，从永恒的观点来看彭加勒是正确的。”[2]更一般地，爱因斯坦认为，作为物理学理论根本部分的基本概念和基本原理都“不是理性所能触动的”，而都是“人类理智的自由发明”，“具有纯粹虚构的特征。”[3]就概念而言，“一切概念，甚至那些最接近经验的概念，从逻辑观点，完全象因果性概念一样，都是一些自由选择的约定，…”[3]进一步“概念体系连同那些构成概念体系结构的句法规则都是人的创造物。”[3]“事实上，我相信，甚至可以断言：在我们的思维和我们的语言表述中所出现的各种概念，从逻辑上来看，都是思维的自由创造，它们不能从感觉经验中归纳地得到。”[3]物理学基础可任意地选取约定，具有虚构的特征以及都是思维的自由创造等等提法显然与以物理学为代表的自然科学追求自然界具有“真”的特征的客观规律的宗旨至少表面上有一定偏差。难道爱因斯坦的科学贡献真的就是在这些观点的指导下做出的吗？
α粒子散射实验报告含思考题
交通大学实验报告 第1页（共7页）课程：_______近代物理实验_______ 实验日期：年月日 专业班号___ ___组别_______ 交报告日期：年月日 姓名__Bigger__学号_ _ 报告退发：（订正、重做） 同组者___ ________ 教师审批签字： 实验名称：α粒子散射 一、实验目的 1)初步了解近代物理中有关粒子探测技术和相关电子学系统的结构，熟悉半导 体探测器的使用方法。 2)实验验证瑟福散射的微分散射截面公式。 3)测量α粒子在空气中的射程。 二、实验仪器 粒子源，真空室，探测器与计数系统，真空泵 三、实验原理 1．α粒子散射理论 （1）库仑散射偏转角公式 可以证明α粒子的路线是双曲线，偏转角θ与瞄准距离b有如下关系：
设 E Ze a 0242πε=，则a b ctg 22=θ，这就是库仑散射偏转角公式。 （2）卢瑟福散射公式 在上述库仑散射偏转公式中有一个实验中无法测量的参数b ，因此必须设法寻找一个可测量的量代替参数b 的测量。 经常使用的是微分散射截面公式，微分散射截面公式 0d ()d 1 d d n n N t σθ=?ΩΩ 其物理意义为，单位面积垂直入射一个粒子（n =1）时，被这个面积一个靶原子（10=t N ）散射到θ角附近单位立体角的概率。最终得到 22 2400d ()d 121d d 44sin 2 n Ze nN t E σθθ πε????== ? ?ΩΩ???? 这就是著名的卢瑟福散射公式。 代入各常数值，以E 代表入射α粒子的能量，得到公式： 2 4d 21 1.296d sin 2Z E σθ?? = ?Ω???? ? ?? 其中，d d σΩ的单位为sr mb /，E 的单位为MeV 。 2． 卢瑟福理论的实验验证方法 对卢瑟福散射公式，可以从以下几个方面加以验证。
卢瑟福散射实验报告
陈杨PB05210097 物理二班 实验题目:卢瑟福散射实验 实验目的: 1.通过卢瑟福核式模型，说明α粒子散射实验，验证卢瑟福散射理论； 2.并学习应用散射实验研究物质结构的方法。 实验原理: 现从卢瑟福核式模型出发，先求α粒子散射中的偏转角公式，再求α粒子散射公式。 1.α粒子散射理论 （1）库仑散射偏转角公式 设原子核的质量为M，具有正电荷+Ze，并处于点O，而质量为m，能量为E，电荷为2e的α粒子以速度ν入射，在原子核的质量比α粒子的质量大得多的情况下，可以认为前者不会被推动，α粒子则受库仑力的作用而改变了运动的方向，偏转θ角，如图所示。图中ν是α粒子原来的速度，b是原子核离α粒子原运动径的延长线的垂直距离，即入射粒子与原子核无作用时的最小直线距离，称为瞄准距离。 图α粒子在原子核的库仑场中路径的偏转 当α粒子进入原子核库仑场时，一部分动能将改变为库仑势能。设α粒子最初的的动能和角动量分别为E和L，由能量和动量守恒定
律可知： ???? ??++?=??222202241 ?πεr r m r Ze E （1） L b m mr ==? ? ν?2 （2） 由（1）式和（2）式可以证明α粒子的路线是双曲线，偏转角θ与瞄准距离b 有如下关系： 20 2242 Ze Eb ctg πεθ = （3） 设 E Ze a 02 42πε= ，则 a b ctg 22 = θ （4） 这就是库仑散射偏转角公式。 （2）卢瑟福散射公式 在上述库仑散射偏转公式中有一个实验中无法测量的参数b ，因此必须设法寻找一个可测量的量代替参数b 的测量。 事实上，某个α粒子与原子散射的瞄准距离可大，可小，但是大量α粒子散射都具有一定的统计规律。由散射公式（4）可见，θ与b 有对应关系，b 大，θ就小，如图所示。那些瞄准距离在b 到db b +之间的α粒子，经散射后必定向θ到θθd -之间的角度散出。因此，凡通过图中所示以b 为内半径，以db b +为外半径的那个环形ds 的α粒子，必定散射到角θ到θθd -之间的一个空间圆锥体内。
DIS实验与传统实验的比较--牛顿第三定律的实验
在初中，学生们已经学习了“力的作用是相互的”这一知识点，以新沪科版初中物理课本为例，在初二下学期第六章——熟悉而陌生的力——这一章中，学生们已经知道：一个物体A对另一个物体B 施加一个力F1，反过来，物体B也会对物体A施加一个力F2，这两个力大小相等，方向相反且作用在同一直线上。 牛顿第三定律的传统实验 实验目的：验证牛顿第三定律 实验原理：对于每一个作用力，必然有一个反作用力。作用力与与反作用力总是成对出现的，它们同时存在，同时消失，分别作用在两个相互作用的物体上。 实验器材：两个弹簧秤 实验步骤：（1）选用两个相同规格的弹簧秤，保持它们量程和分度值相同； （2）将两个弹簧秤进行校零 （3）将一个弹簧测力计一段规定在墙壁上，将两个弹簧秤进行对拉，如图5-18所示. （4）观察弹簧秤示数变化 图5-18 牛顿第三定律的传统实验图
总结：弹簧秤对拉后，左右端的弹簧秤都有示数，说明:右端弹簧秤对左端弹簧秤施加一个拉力F1，同时，左端弹簧秤也给右端弹簧秤一个拉力F2，因此，F1和F2是相互作用力。对拉后弹簧秤的示数大小相等，方向相反，并且作用在同一方向上。因此，我们可以知道相互作用的两个力之间的关系为：两个物体间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上。 牛顿第三定律的DIS实验 实验目的：验证牛顿第三定律 实验原理：对于每一个作用力，必然有一个反作用力。作用力与与反作用力总是成对出现的，它们同时存在，同时消失，分别作用在两个相互作用的物体上。 实验器材：力传感器﹑数据采集器﹑计算机﹑数据线 实验步骤：（1）用数据线将力传感器﹑数据采集器以及计算机连接起来 （2）双手各持一个传感器且保持两传感器在同一直线上，将两传感器的测钩勺相钩住，如图5-19所示。 图5-19 弹簧测力计对拉实验图 （3）打开在计算机上打开数字化实验室软件，点击“通用软件”，
4-关于“a 粒子散射实验”的若干问题
关于“α粒子散射实验”的若干问题 朱建廉 南京市金陵中学（210005） 摘要：就“α粒子散射实验”的教学过程中所碰到的诸如“为什么用金箔做靶”、“卢瑟福获取α粒子散射的精确数据的方法”等问题谈一些看法。 关键词：α粒子散射；实验现象；闪烁法。 笔者在进行“α粒子散射实验”的教学过程中，常会碰到学生提出的诸如：“为什么要用金箔做靶”，“为什么要在真空环境中实验”，“为什么从α粒子的散射现象中就可以概括出原子的核式结构”，“卢瑟福在α粒子散射实验中是怎样获得α粒子散射的精确数据的”等问题。这些问题归纳起来实际上是两类：一类是涉及到“α粒子散射实验”的实验目的、实验原理及实验方法设计的基本问题，相比较而言，这类问题比较容易回答；而另一类则是涉及到具体的实验操作细节中的一些技术问题，回答这类问题要困难得多，带着这些问题笔者查阅了有关资料，归纳写出本文。 1、α粒子散射实验的实验目的、方法设计及设计思想 1.1实验目的 通过对α粒子散射情况的观察与分析，获取关于原子结构方面的信息。 1.2实验方法设计 在真空环境中，使放射性元素钋放射出的α粒子轰击金箔，然后通过显微镜观察用荧光屏（硫化锌屏）接收到的α粒子，借助于对轰击金箔前后的α粒子的运动情况的分析与对比，进而了解金原子的结构情况。 1.3实验方法的设计原理和设计思想 与某一金原子发生作用前后的α粒子运动情况的差异，必然带有金原子结构特征的烙印，而这正是α粒子散射实验的设计思想。卢瑟福所以选择金原子作靶，是利用金的良好的延展特性，把金箔做得尽量薄，以使每一个α粒子在穿过金箔的过程中与尽可能少的金原子发生作用；至于实验要求在真空环境中进行，显然是为了避免气体分子对α粒子的运动产生影响。 2、α粒子散射实验的实验现象及对实验现象的解释 2.1实验现象 α粒子散射实验的现象是沿不同散射角度的方向上均观察到散射的α粒子，但数量不
大学物理实验报告答案大全(实验数据)
U 2 I 2 大学物理实验报告答案大全（实验数据及思考题答案全包括） 伏安法测电阻 实验目的 (1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。 (3) 学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。 实验方法原理 根据欧姆定律， R = U ，如测得 U 和 I 则可计算出 R 。值得注意的是，本实验待测电阻有两只， 一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。 实验装置 待测电阻两只，0～5mA 电流表 1 只，0－5V 电压表 1 只，0～50mA 电流表 1 只，0～10V 电压表一 只，滑线变阻器 1 只，DF1730SB3A 稳压源 1 台。 实验步骤 本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学 生参照第 2 章中的第 2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。 (1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录 U 值和 I 值。对每一个电阻测量 3 次。 (2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。 (3) 如果同一电阻多次测量结果相差很大，应分析原因并重新测量。 数据处理 (1) 由 U = U max ? 1.5% ，得到 U 1 = 0.15V , U 2 = 0.075V ； (2) 由 I = I max ? 1.5% ，得到 I 1 = 0.075mA , I 2 = 0.75mA ； (3) 再由 u R = R ( 3V ) + ( 3I ) ，求得 u R 1 = 9 ? 101 &, u R 2 = 1& ； (4) 结果表示 R 1 = (2.92 ± 0.09) ?10 3 &, R 2 = (44 ± 1)& 光栅衍射 实验目的 (1) 了解分光计的原理和构造。 (2) 学会分光计的调节和使用方法。 (3) 观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长 实验方法原理
α粒子散射实验报告含思考题
西安交通大学实验报告 第1页（共7页） 课程：_______近代物理实验_______ 实 验 日 期 ： 年 月 日 专业班号___ ___组别_______ 交报告日期： 年 月 日 姓 名__Bigger__学号_ _ 报 告 退 发 ： （订正、重做） 同 组 者___ ________ 教师审批签字： 实验名称：α粒子散射 一、 实验目的 1) 初步了解近代物理中有关粒子探测技术和相关电子学系统的结构，熟悉半 导体探测器的使用方法。 2) 实验验证瑟福散射的微分散射截面公式。 3) 测量α粒子在空气中的射程。 二、 实验仪器 粒子源，真空室，探测器与计数系统，真空泵 三、 实验原理 1． α粒子散射理论 （1）库仑散射偏转角公式 可以证明α粒子的路线是双曲线，偏转角θ与瞄准距离b 有如下关系： 设E Ze a 02 42πε=，则a b ctg 22=θ，这就是库仑散射偏转角公式。 （2）卢瑟福散射公式 在上述库仑散射偏转公式中有一个实验中无法测量的参数b ，因此必须设法寻找一个可测量的量代替参数b 的测量。
经常使用的是微分散射截面公式，微分散射截面公式 0d ()d 1d d n n N t σθ=?ΩΩ 其物理意义为，单位面积内垂直入射一个粒子（n =1）时，被这个面积内一个靶原子（10=t N ）散射到θ角附近单位立体角内的概率。最终得到 22 24 00d ()d 121d d 44sin 2 n Ze nN t E σθθπε????== ? ?ΩΩ???? 这就是著名的卢瑟福散射公式。 代入各常数值，以E 代表入射α粒子的能量，得到公式： 24d 211.296d sin 2Z E σθ??= ?Ω???? ??? 其中，d d σΩ的单位为sr mb /，E 的单位为MeV 。 2． 卢瑟福理论的实验验证方法 对卢瑟福散射公式，可以从以下几个方面加以验证。 （1） 固定散射角，改变金靶的厚度，验证散射计数率与靶厚度的线性关系 t N ∝。 （2） 更换α粒子源以改变α粒子能量，验证散射计数率与α粒子能量的平方反比关系21E N ∝。 （3） 改变散射角，验证2 sin 1 4θ∝N 。这是卢瑟福散射击中最突出和最重要 的特征。 （4） 固定散射角，使用厚度相等而材料不同的散射靶，验证散射计数率与
辐射防护实验报告
《辐射防护实验报告》 专业：xxx 姓名：xxx 学号：2010xxxx 实验一：γ射线的辐射防护 一、实验目的 1、掌握X-γ剂量率仪的使用方法； 2、了解环境中的γ照射水平； 3、通过不同时间和距离的测量，获得γ外照射防护的直观认识，加强理论与实际的联系。 二、实验原理 闪烁探测器是利用核辐射与某些透明物质相互作用，使其电离和激发而发射荧光的原理来探测核辐射的。γ射线入射到闪烁体内，产生次级电子，使闪烁体内原子电离、激发后产生荧光。这些光信号被传输到光电倍增管的光阴极，经光阴极的光电转换和倍增极的电子倍增作用而转换成电信号，它的幅度正比于该次级电子能量，再由所连接的电子学设备接收、放大、分析和记录。 三、实验内容 1、测量实验室γ照射本底环境； 2、测量一条环境γ照射剂量率剖面； 3、测量岩石的γ照射剂量率； 4、加放射源，测量并计算不同测量时间情况下的剂量； 5、加放射源，测量不同距离情况下的剂量率。 四、实验设备 1、Ra-226源一个； 2、X-γ剂量率仪一台； 3、岩石标本。 五、实验步骤
布置实验台，注意：严格按照实验步骤进行，首先布置好准直器、探测仪，最后放置放射源，养成良好的操作习惯！！ 实验步骤如下： 1、调节准直器以及探测仪器的相对位置； 2、设置好仪器的测量时间为30秒，记录仪器的本底剂量率Nd （连测3次，取平均值）； 3、在探测仪器对面布置好放射源，使得射束中轴线和准直器中轴线重合，源探距离为1米，如上图所示，测定并记录仪器的剂量率N01（连测3次，取平均值）； 4、调整仪器的测量时间为60秒，测定并记录仪器的剂量率N02（连测3次，取平均值）； 5、调整仪器的测量时间为90秒，测定并记录仪器的剂量率N0（连测3次，取平均值）； 6、暂时屏蔽放射源，源探距离为米，测定并记录仪器的剂量率N1（连测3次，取平均值）； 7、暂时屏蔽放射源，源探距离为2米，测定并记录仪器的剂量率N2（连测3次，取平均值）； 8、在校园里测量一条环境γ照射剂量率剖面，记录每个测点的仪器的剂量率（连测3次，取平均值）； 9、在博物馆前的岩石标本处测量不同岩性岩石的γ照射剂量率，记录每个测量的剂量率（连测3次，取平均值）； 10、数据处理。 数据处理如下： 1）本底剂量率为： 2）在距离放射源、1、2米处不同时间计数率为：
α粒子散射实验 实验报告
α粒子散射实验 实验报告 一．实验目的 1.初步了解近代物理中有关粒子探测技术和相关电子学系统的结构，熟悉半 导体探测器的使用方法； 2.实验验证卢瑟福散射的微分散射截面公式 二．实验原理 1.瞄准距离与散射角的关系 视α粒子和电子均为点电荷，假设两者间作用力只有静电斥力， 如图1，散射角θ，瞄准距离b ， α粒子质量为m ，入射速度为0v ， 则： （1） （2） 2.卢瑟福微分散射截面公式 设有截面为S 的α粒子束射到厚度为t 的靶上，靶的原子数密度为n ， 则α粒子散射到θ 方向单位立体角内每个原子的有效散射截面为： （3） 设实验中探测器的灵敏面积对靶所张的立体角为Δ ,在某段时间内射 2co t 2b D θ= Ω
到靶上的粒子总数为T，则观察到的粒子数为： （4）三．实验仪器 粒子源真空室探测器与计数系统真空泵 四．实验数据及处理 1．原始数据及处理 表1 探测到的粒子数count与散射角的关系 Angle/°Angle /rad count1count2count3count4count5N=count average count median -10-0.175 668 687 634 683 719 678 683 -9-0.157 806 790 738 824 776 787 790 -8-0.140 875 919 924 923 904 909 919 -7-0.122 1020 1002 960 1032 999 1003 1002 -6-0.105 1069 1092 1100 1075 1058 1079 1075 -5-0.087 1149 1188 1201 1115 1149 1160 1149 -4-0.070 1173 1148 1164 1196 1171 1170 1171 -3-0.052 1190 1225 1225 1236 1237 1223 1225 -2-0.035 1222 1256 1288 1283 1225 1255 1256 -1-0.017 1295 1284 1292 1296 1278 1289 1292 00.000 1310 1290 1281 1264 1355 1300 1290 10.017 1275 1264 1299 1231 1253 1264 1264 20.035 1283 1188 1220 1274 1250 1243 1250 30.052 1248 1236 1211 1201 1257 1231 1236 40.070 1107 1134 1083 1116 1132 1114 1116 50.087 1184 1103 1150 1105 1132 1135 1132 60.105 939 919 932 894 934 924 932 70.122 811 882 757 853 837 828 837 80.140 723 697 729 715 715 716 715 90.157 612 622 627 615 610 617 615 100.175 514 501 541 517 501 515 514 110.192 382 381 412 381 405 392 382 120.209 277 279 310 335 294 299 294 130.227 250 225 227 228 163 219 227 140.244 164 176 160 168 179 169 168 150.262 148 108 127 116 135 127 127 160.279 85 82 65 72 78 76 78 170.297 40 43 33 34 45 39 40 180.314 40 43 33 34 45 39 40 190.332 31 29 28 29 22 28 29 200.349 20 25 20 14 24 21 20
大学物理实验重要注意事项
大学物理实验重要注意事项 一、湖南大学《大学物理实验》组成部分： 1.基本实验部分； 2.开放实验部分； 3.演示实验部分。 二、基本实验 基本实验部分安排在第1周～第12周。共需完成6个基本实验，在基本实验阶段，全班同学按照统一的时间，在同一地点做相同内容的实验。基本实验时间： 下午13：00—15：40；下午19：00—21：40 同学上实验室做基本实验，请切记带上本次实验的预习报告（实验前要检查）和上次实验的实验报告（上交）。 三、开放实验 3.1 开放实验部分本学期从第13周开始，至第16周结束，共开放4周。下学期从第1周开始，至16周结束，共开放16周。 3.2 在开放实验阶段，同学们可以根据自己的时间安排和兴趣爱好，先自己上网预约自己想做的实验，然后在约定的时间去湖南大学物理实验中心完成预约的实验。本学期和下学期每个同学总共须完成12个开放实验（不包括演示实验！）。具体每个学期做几个实验，请同学自行安排。 3.3 同学上实验室做开放实验，请切记带上本人的有效证件和实验的预习报告（实验前要检查），完成实验后，请于一周以内将完成好的实验报告投到该实验的报告箱内。 3.4 开放实验中的《电学元件判别与测量》和《多用电表的设计制作和定标》属于设计性实验，需要连续两周时间完成。同学们在预约这两个实验时，应该留出连续两周的同一个时间单元，如第13周星期三晚上预约做了该实验，则第14周星期三晚上要接着继续做该实验。同学在14周星期三晚上千万不要再预约别的实验。 3.5开放实验时间是： 下午1 13：00开始；下午2 15：30开始；晚上19：00开始 3.6开放实验内容里有两个仿真实验可选，建议每人只选一个仿真实验，不鼓励两个仿真实 验都选。 四、演示实验 演示实验的内容侧重“演示”，只包含两个实验，做实验之前也需要上网预约。本学期开放“演示实验-力热光”，下学期开放“演示实验-电磁学”，这两个实验所有学生都需要选作；特别注意演示实验地点在北楼104。 在开放实验阶段，要求每个同学在网站预约完成的实验至少是14个，其中两个是演示实验。同学一旦预约成功，请在实验教科书目录栏相应的位置记录预约的时间和地点。如果预约成功后发现该时段有别的事情不能前去做实验，请提前两天（以晚上0点为准）上网取消预约。若遇突发事件不能上课且已无法取消预约，可由本人或同学在实验前请假，事后请假无效。如果预约了某实验后在没有取消和及时请假的情况下，没按时来实验室完成该实验，将被记以旷课，两次旷课以上，整个大学物理实验作不及格处理！
高中物理实验大全
高中物理实验大全——目录 中央电教馆推出的《高中物理实验大全》、《高中化学实验大全》、《高中生物实验大全》就是为了改变我国实验教学的现状而研发的一项科学研究成果。“大全”内容全面、科学、严谨，以满足高中教师对学生实验的要求。“大全”所展示的不是课本的简单再现，而是对实验重新“整合”、组合，适当“加深”和“拓宽”，并把实验能力与计算机技术相结合，从深层上揭示出实验的科学原理。 01.气垫导轨介绍 02.数字计时仪介绍 03用数字计时仪测气垫导轨上滑块的即时速度 04匀速直线运动及其速度 05测运变速直线运动的加速度 06电磁打点记时器 07用打点计时器演示匀速直线运动 08电火花打点计时器 09用打点计时器测匀加速直线运动的加速度 10初速度为零的匀加速直线运动的路程和时间的关系 11用牛顿管演示空气阻力很小时不同物体同事下落 12用悬挂法确定薄板的重心 13用大玻璃瓶演示玻璃微小形变 14用形变演示器演示形变产生弹力 15用激光镜面反射演示桌面微小形变 16静摩擦 17最大摩擦力 18验证滑动摩擦定律 19滑动摩擦 20滚动摩擦与滑动摩擦的比较 21力合成的平行四边形定则 22合力的大小于分力间夹角的关系 23力的分解 24三角衍架演示力的分解 25共点力的平衡条件 26力矩的平衡 27惯性（1） 28惯性（2) 29惯性（3） 30牛顿第一定律 31牛顿第二定律(1) 32牛顿第二定律(2) 33牛顿第三定律 34静摩擦力的相互性 35弹力的相互性 36作用力于反作用力的关系
37失重 38用测力计演示超重于失重 39用微小压强计演示超重于失重 40物体做曲线运动的条件 41曲线运动中速度的方向 42互成角度的两个直线运动的合成43平抛运动与自由落体运动的等时性44平抛运动与水平匀速运动的等时性45平抛运动的轨迹 46决定向心力大小的因素 47弹簧振子的振动 48简谐振动的图象 49阻尼振动的图象 50单摆的等时性 51单摆的振动周期与摆球的质量无关52单摆的周期与摆长有关 53用计时器研究单摆周期与摆长关系54受迫振动和共振（1） 55受迫振动和共振（2） 56用示波器观察发声物的振动 57物体的动能 58重力势能 59动能与重力势能的转化 60动能与弹性势能的转化 61动量守恒 62完全非弹性碰撞 63完全弹性碰撞(1) 64完全弹性碰撞(2) 65完全弹性碰撞(3) 66斜碰 67碰撞球(1) 68碰撞球(2) 69碰撞球(3) 70单摆小车 71反冲(1) 72反冲(2) 73反冲(3) 74气体的扩散 75液体的扩散速度与温度有关 76布朗运动 77布朗运动的成因 78分子间的相互作用力(1) 79分子间的相互作用力(2) 80压燃实验
粒度仪实验报告
实验一 ls230/vsm+激光粒度仪测定果汁饮料粒度 1实验目的 1.1了解激光粒度仪的基本操作； 1.2了解激光粒度仪测定的基本原理。 2实验原理 激光粒度分析仪的原理是基于激光的散射或衍射，颗粒的大小可直接通过散射角的大小 表现出来，小颗粒对激光的散射角大，大颗粒对激光的散射角小，通过对颗粒角向散射光强 的测量（不同颗粒散射的叠加），再运用矩阵反演分解角向散射光强即可获得样品的粒度分布。 激光粒度仪原理图如图1所示，来自固体激光器的一束窄光束经扩充系统扩充后，平行 地照射在样品池中的被测颗粒群上，由颗粒群产生的衍射光或散射光经会聚透镜会聚后，利 用光电探测器进行信号的光电转换，并通过信号放大、a/d变换、数据采集送到计算机中， 通过预先编制的优化程序，即可快速求出颗粒群的尺寸分布。 3实验试剂与仪器 3.1实验样品：果汁饮料。 3.2实验仪器：ls230/vsm+激光粒度仪。 4实验步骤 4.1按照粒度仪、计算机、打印机的顺序将电源打开，并使样品台里充满蒸馏水，开泵， 仪器预热10分钟。 4.2进入ls230的操作程序，建立连接，再进行相应的参数设置： 启动run-run cycle（运行信息） （1）选择measure offset(测量补偿)，alignment（光路校正），measure background（测量空白），loading（加样浓度），start 1 run（开始测量 （2）输入样品的基本信息，并将分析时间设为60秒，点击start（开始）。 如需要测量小于0.4μm以下的颗粒，选择include pids，并将分析时 间改为90秒后，点击start（开始） （3）泵速的设定根据样品的大小来定，一般设在50，颗粒越大，泵速越高， 反之亦然。 4.3在测量补偿，光路校正，测量空白的工作通过后，根据软件的提示，加入样品控制 好浓度，obscuration应稳定在8-12%：假如选择了pids，则要把pids稳定在40-50%，待软 件出现ok提示后，点击done（完成）。 4.4分析结束后，排液，并加水清洗样品台，准备下一次分析。 4.5作平行试验，保存好结果，根据要求打印报告。 4.6退出程序，关电源，样品台里加满水，防止残余颗粒附着在镜片上。 5实验结果与讨论 5.1实验结果 由实验结果显示： 平均粒径：141.7μm 6思考题 6.1 ls230/vsm+激光粒度仪的技术特点 ls230/vsm+激光粒度仪的特点是测量的动态范围宽、测量速度快、操作方便，尤其适合 测量粒度分布范围宽的粉体和液体雾滴。 （1）双镜头专利技术：避免了更换镜头的麻烦，测量宽分布颗粒时，大、小颗粒的信息 在一次分析中都可得到，大大提高了分析精度。 （2）pids（偏振光强度差）专利技术：用三种方法改进了对小颗粒的测定：多波长（450nm，
α粒子散射实验带来的科学与技术的进步
α粒子散射实验带来的科学与技术的进步 卢瑟福的α粒子散射实验可以说的上近代科学发展史上最重要的物理实验之一，他不仅为建立原子的核式结构模型奠定了实验基础，而且还开创了一种重要的研究微观世界的科学方法——用高速粒子“轰击”。这一实验在科学发展史上具有里程碑式的意义，可以说它打开了微观世界的大门，同时也带来了研究微观世界的“钥匙”，直至今日，依赖于粒子加速器的高能物理学依然是最为尖端的学科，量子力学和相对论的研究都离不开这些长长的加速管道。 起初，卢瑟福设计将原子用高速粒子砸开之一大胆的想法其实是想验证1897年汤姆逊提出的原子“枣糕模型”。他用高速飞行、能量足够高的α粒子作为“炮弹”去“轰击”原子，根据α粒子飞行路径的改变，便可推算出原子的内部构造情况。实验所用装置如图所示,作为“炮弹”的α粒子由放射源R提供，金箔F则作为被轰击的靶。为了便于进行定量的讨论，在R的前方开一个狭缝，使得射到F上的α粒子束方向单一。尽管α粒子与靶原子的碰撞细节无法直接看到，但是它们的碰撞结果却会在荧光屏S上反映出来——打到S上的α粒子会使荧光屏发亮，这样的闪光可以用放大镜M观察。放大镜M可以绕着碰撞中心转动，这样就能够读出不同方向上（各种不同的θ角）被散射α粒子的个数。此外，为避免空气分子对α粒子的影响，整个实验都安排在真空中进行（放大镜M除外）。 这项实验开始进行的并不顺利，大多数α粒子轻易地穿透了金箔，直到1910年底，卢瑟福的学生盖革和马斯顿竟然观察到有些α粒子既然被金箔反弹回来了。用卢瑟福的话说这简直相当于一枚重磅炮弹（15英寸）去轰击一张薄纸，炮弹竟然被纸片弹了回去。后来通过进一步观察表明绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生可较大的偏，并且极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹。 卢瑟福根据实验现象经过分析后认为，汤姆逊的“枣糕模型”是错误的，因为电子的质量不到α粒子的1/7000，α粒子碰到它是不会发生运动方向的变化，而“枣糕模型”中认为原子内部正电荷均匀分布，原子穿过时收到的电荷斥力相互抵消，也不会发生偏转。卢瑟福认为少数α粒子发生了大角度偏转甚至反弹回来，表明这些α粒子在原子中的某个地方受到了质量、电量均比自身大很多的粒子的作用；而绝大多数电子穿过金箔时相当于穿过几千个金原子，但它的运动方向却没有改变，表明原子中绝大多数部分是很空的。由此，卢瑟福在1911年提出了原子的核式结构模型，认为原子的中心有一个很小的核，原子的全部正电荷和全部的质量几乎都集中在了原子核里，大夫点的电子在核外空间里绕着核旋转。 今天的我们回头看100年前这个精巧有趣的实验可以发现很多东西，比如卢瑟福设计实验的大胆创新与精巧构思，比如科学研究的执着认真，比如对于反常实验结果的思索等等，而我在这里想要说的是科学与技术之间的关系。 我们常常把科学与技术放在一起说，高校里院系一般都是××科学与技术学院，“科学”与“技术”作为两个不同的范畴，是对“科学是什么”的思考过程中不可绕开的部分。瓦托夫斯基如此定义科学：科学是一种用普遍的定律和原理建构的有组织的或系统化的知识体系。进一步来说，人们能够彻底理解自身所看到的自然现象的运作、根源、本质，并进一步运用获得的知识作为指导思想，对未来进行预测。因此严格意义上的“科学”进步终极目标是在改变世界的同时改变人们的世界观。与之相对应的，“技术”是解决现实世界中具体问题的能力和方法。科学与技术无疑关系紧密，科学的发展很大程度上会促进新技术的产生，而新的技术则也会促进科学的发展。但从本质上来说，他们又是矛盾的，科学是未知，是对未知世界的探索，而技术是已知，是对现有知识的应用。科学天然带有一种“破”，许许多多的科学发现往往会颠覆人们的对世界的认知，卢瑟福的发现推翻了汤姆逊的学说，而相对
高中物理实验大全全-免费
考点预测 物理实验是高考的主要内容之一．《考试大纲》就高考物理实验共列出19个考点，其中力学8个、热学1个、电学8个、光学2个．要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧测力计、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等，并且对实验误差问题提出了更明确的要求． 《考试大纲》中的实验与探究能力要求 二、实验题的主要特点 物理实验年年考，年年有变化．从近年的实验题来看，其显著特点体现在如下两个方面． (1)从简单的背诵实验转向分析、理解实验 实验原理是物理实验的灵魂．近年来，高考物理实验题既不是简单地回答“是什么”，也不是背诵“该怎样”，而是从物理实验情境中理解“为什么”，通过分析推理判断“确实是什么”，进而了解物理实验的每一个环节． (2)从既定的课本学生实验转向变化的创新实验 只有创新，试题才有魅力；也只有变化，才能永葆实验考核的活力．近年来，既定刻板的学生实验已经从高考物理实验题中淡出，取而代之的是学生尚未接触过的要通过解读物理原理的新颖实验(如应用性、设计性、专题性实验等)．创新的实验题可以使能力考核真正落到实处． 要点归纳
1．等效法 等效法是科学研究中常用的一种思维方法．对一些复杂问题采用等效法，可将其变换成理想的、简单的、已知规律的过程来处理，常使问题的解决得以简化．因此，等效法也是物理实验中常用的方法．如在“验证力的平行四边形定则”的实验中，要求用一个弹簧秤单独拉橡皮条时，要与用两个互成角度的弹簧秤同时拉橡皮条时产生的效果相同——使结点到达同一位置O，即要在合力与两分力等效的条件下，才能找出它们之间合成与分解时所遵循的关系——平行四边形定则．又如在“验证动量守恒定律”的实验中，用小球的水平位移代替小球的水平速度；在“验证牛顿第二定律”的实验中，通过调节木板的倾斜度使重力的分力抵消摩擦力而等效于物体不受摩擦力作用．还有，电学实验中电流表的改装、用替换法测电阻等，都是等效法的应用． 2．转换法 将某些不易显示、不易直接测量的物理量转化为易于显示、易于测量的物理量的方法称为转换法(间接测量法)．转换法是物理实验常用的方法．如：弹簧测力计是把力的大小转换为弹簧的伸长量；打点计时器是把流逝的时间转换成振针的周期性振动；电流表是利用电流 在磁场中受力，把电流转化为指针的偏转角；用单摆测定重力加速度g是通过公式T＝2πL g
粒度仪实验报告
粒度的测定实验报告 1.实验名称：利用LS230/VSM+激光粒度仪对果珍果汁进行粒度分析 2.实验目的：（1）了解粒度仪的原理及使用方法； （2）对果珍果汁的粒径进行测定分析。 3.实验步骤：（1）前期准备：去离子水，果汁，滴管； （2）利用粒度仪对果汁的粒度进行测定； （3）对数据进行分析处理。 4.粒度仪原理：通过动态光散射进行粒度测量 4.1粒子的布朗运动 悬浮在液体中的粒子由于同溶剂分子的随机碰撞而产生布朗运动。这种运动会造成粒子在整个媒介中扩散。根据斯托克斯爱因斯坦方程，扩散系数D与粒度成反比： D：扩散系数；k B：波耳兹曼常数；T：绝对温度；η0：粘度；d：流体力学直径 此方程表明，对于较大的粒子，D会相对较小，因而粒子会缓慢移动；而对于较小粒子，D会较大，并且粒子将更快速地移动。因此，通过观察布朗运动以及测定液体媒介中粒子的扩散系数，便可以测定粒子的粒径。 4.2来自布朗运动中粒子的光散射 在动态光散射中，测量布朗运动中粒子所散射光线随时间的波动。图2.1.2通过动态光散射测定粒度通过示意图表明如何通过光散射法来测定粒度及其粒度分布。当激光向粒子照射时，激光光线会向所有方向散射。所观察到的散射光线来源于在一个散射量内的一组散射元素，散射量通过散射角度和检测孔来确定。在任何时刻所观察到的散射光的强度将是每个元素所散射光的干涉的结果，因此将取决于元素的相对位置。如果微粒在运动，则微粒的相对位置将随时间变化，并且因此将会观察到散射强度在时间上的波动。 由于布朗运动中的粒子是随机移动的，所以散射强度的波动也是随机的。对于快速运动的较小粒子，波动将会快速地发生；而对于较慢运动的较大粒子，波动会慢一些。使用自相关函数对散射光的波动进行分析。
论文物理实验的重要性
实验在物理教学中的重要性 李银花清徐县中学校 摘要：物理是一门以实验为基础的学科，实验在教学中可激发学生学习的兴趣，提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，还能培养学生严谨的科学态度。故实验在物理教学中有着重要的作用。 关键词：物理实验兴趣能力重要性 物理学是一门以观察和实验为基础的学科，它的规律都是通过对生活中一些现象的观察和在实验的基础上认真思考总结得来的。而实验能力又是高考重点考察的五大能力之一，要求考生能明确实验目的、理解实验原理和方法，会使用仪器、观察分析实验现象、记录并处理实验数据，并且能够灵活地运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题。故物理学习若离开了观察和实验，就成了无源之水，无本之木，纸上谈兵，可见，实验在高中物理教学中起着举足轻重的作用，现结合自己的教学实践谈一谈实验在教学中的重要性。 一、实验可以使物理教学理论联系实际，引起学生学习兴趣，引导学生发掘问题，激发其求知欲望，从而调动他们学好物理的主动性和积极性，引导他们热爱科学。
兴趣是推动人类认识活动行为的重要动机，中学生的好奇心很强,对各种新的知识都感到新鲜。教师应当抓住学生的这种心理特征,激发其学习动机,把这种滞留在表面的“新鲜和好奇”,激发成真正的求知兴趣,转化成潜在的学习动力。例如在讲授机械能守恒定律时,可用一个单摆来做实验。先将摆球拉个较大的角度使之贴近眼睛,人站着不动,然后放手,使单摆摆动起来。很多学生都替老师担心,生怕摆球会碰到老师的眼睛,实验结果却超乎学生的意料之外。这些意想不到的现象,不但会引起学生浓厚的兴趣,而且还能发掘学生主动探索其中奥秘的内在学习动机和对学习物理知识的渴望,从而培养了其学习兴趣。特别是演示实验，生动、直观、形象,极易引起学生的直接兴趣,增强学生学习的积极性，对发展学生的智力和能力以及学好物理可以产生定向推动和激励作用。 二、通过实验培养学生的观察能力、思维能力、自学能力以及发现问题、分析问题和解决问题的能力；培养学生良好的实验方法以及基本的实验能力和动手能力，并且在此基础上进一步培养他们的独立工作能力和创新能力。 有一篇文章写了这样一件事，在有中国学生和外国学生的课堂上，老师出了一道题，问：现在是九点一刻，再过多长时间，时针和分针重合?中国学生听后赶忙拿出纸和笔进行计算，而国外学生则不慌不忙地抬起手臂，将腕上手表的时针和分针调至重合，可想而知，中国学生费半天劲，结果还