西安交通大学大学物理仿真实验报告

西安交通大学大学物理仿真实验报告一

-—核磁共振

实验名称：

核磁共振。

实验目得:

观察核磁共振稳态吸收现象，掌握核磁共振得实验原理与方法，测量1H与19F得γ值与ｇ值。

实验仪器：

核磁共振仪，样品(水与聚四氟乙稀）,磁铁得实验平台。

实验原理：

核磁共振就是磁矩不为零得原子核，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂,共振吸收某一定频率得射频辐射得物理过程.核磁共振波谱学就是光谱学得一个分支，其共振频率在射频波段，相应得跃迁就是核自旋在核塞曼能级上得跃迁。

从经典力学观点瞧，具有磁矩μ与角动量P得粒子,在外磁场B

中受到一个力矩L得作用:

Ｌ＝μ×B

此力矩使角动量发生变化：

dＰ/dt＝L

故dμ/dｔ＝ϒμ×Ｂ

若B

0就是稳恒得且沿Z方向，则上式表示μ绕B

进动，进动频率ω

=ϒ

Ｂ0，若在XＹ平面内加一个旋转场B1，其旋转频率为ω0，旋转方向与μ进动

方向一致，因而μ也绕B

１进动,结果使ϴ角增大,表示粒子从B

1

中获得能量。

如果实验时外磁场为B

０

,在该稳恒磁场区域又叠加一个电磁波作用于氢核，

如果电磁波得能量hｖ0恰好等于这时氢核两能级得能量差B

g NµN，即hv0=Ｂ0

g NµN ,即有ｇN＝,从而得其中

µN ＝５、05＊10—27J·T—1=5、0５*１0-23 J·G—1，

用扫场法测量时，共振条件在调制场得一个周期内被满足两次,所以在示波器上观察到有两个峰得共振吸收信号.此时若调节射频场得频率,则吸收曲线上得吸收峰将左右移动.当这些吸收峰间距相等时，则说明在这个频率下得共振磁场为B0。

实验内容：

(１）观测1Ｈ得核磁共振信号。

样品用纯水，先找出共振信号,再分别改变得大小,观察共振信号位置，

形状变化.

(2)观测１H与ϒN，g N

分别记录下六组不同磁铁间矩d时所对应得以及相应得共振频率ν，再计算ϒN，ｇN

(3）测量19Ｆ样品用聚四氟乙稀,分别记录下三组不同磁铁间矩d时所对应得以及相应得共振频率ν，再计算ϒN,gN

v/kHｚB/*１０4T

项目

d/mｍ

10、18 1４236 35２9

10、３9 １40７3 ３４９4

10、67 １3776 3４46

１1、

11、33 1332７3334

1１、65 1３1５3 3280

改用外扫法,

记录数据如下:

v/kHｚB/*１0４T

项目

ｄ/mm

1０、

10、33 14０７８3499

10、65 1３7６6 34４9

11、

1１、29 13318 3335

1１、5５13１54 ３２82

再测1９F得g

这样得到实验数据：

ｖ/kＨz B/*1０４T

项目

d／ｍm

10、

1０、７2 １4４07 34３８

1１、２1 １3９5６3354

改用外扫法:

记录实验数据：

v/ｋＨz Ｂ/*10４Ｔ

项目

d／mm

10、１8 1４839 353６

１0、6７14４17 3435

1１、23 1３9６7 33５9 数据处理：

1、测量得因子与ｇ因子

由得:

将实验数据代入原理中所述公式，得到

g＝5、５７1，误差为

因此,

2、测量得因子与ｇ因子

代入数据求得

ｇ=5、195

因此，

西安交通大学大学物理仿真实验报告二

——钢丝杨氏模量测定

实验名称：

钢丝杨氏模量测定

实验目得:

1。测量钢丝杨氏模量；

2.掌握利用光杠杆测定微小形变得方法；

３．采用逐差法与作图法得出测量结果，掌握这两种数据处理得方法。

实验仪器:

支架与金属钢丝，光杠杆，镜尺组

实验原理:

在胡克定律成立得范围内，应力与应变之比就是一个常数，即

E=(Ｆ/S)/（△L/Ｌ）＝ＦL／Ｓ△L(1）

E被称为材料得杨氏模量,它就是表征材料性质得一个物理量,仅与材料得结

构、化学成分及其加工制造方法有关。某种材料发生一定应变所需要得力大，该材料得杨氏模量也就大。杨氏模量得大小标志了材料得刚性。

通过式（1）,在样品截面积S上得作用应力为F，测量引起得相对伸长量ΔL／L，即可计算出材料得杨氏模量Ｅ。因一般伸长量ΔL很小，故常采用光学放大法,将其放大,如用光杠杆测量ΔL。光杠杆就是一个带有可旋转得平面镜得支架,平面镜得镜面与三个足尖决定得平面垂直,其后足即杠杆得支脚与被测物接触。当杠杆支脚随被测物上升或下降微小距离ΔＬ时,镜面法线转过一个θ角，而入射到望远镜得光线转过2θ角.当θ很小时,

Ø≈ｔaｎØ=△L/l(2)

式中l为支脚尖到刀口得垂直距离（也叫光杠杆得臂长）。根据光得反射定律，反射角与入射角相等,故当镜面转动θ角时，反射光线转动2θ角

taｎ2Ø≈2Ø=b／D（3)

式中Ｄ为镜面到标尺得距离，ｂ为从望远镜中观察到得标尺移动得距离。

从(2)与（３)两式得到

△L/ｌ=ｂ/（2D)（4）

由此得

△L=bl/(2D)（５)

合并(1)与（４)两式得

E=2DLF/(Slb)（６）

式中2Ｄ/l叫做光杠杆得放大倍数。只要测量出L、D、l与d(Ｓ=Πdｄ/4）及一系列得F与b之后，就可以由式（５)确定金属丝得杨氏模量Ｅ。

实验内容

1。调节仪器

（１）调节放置光杠杆得平台Ｆ与望远镜得相对位置，使光杠杆镜面法线与望远镜轴线大体重合。

(2) 调节支架底脚螺丝，确保平台水平（为什么？)，调平台得上下位置，使管制器顶部与平台得上表面共面。

(3）光杠杆得调节，光杠杆与镜尺组就是测量金属丝伸长量ΔL得关键部件。光杠杆得镜面(1）与刀口（3)应平行。使用时刀口放在平台得槽内,支脚放在管制器得槽内,刀口与支脚尖应共面。

(４）镜尺组得调节,调节望远镜、直尺与光杠杆三者之间得相对位置,使望远镜与反射镜处于同等高度，调节望远镜目镜视度圈（４），使目镜内分划板刻线(叉丝)清晰,用手轮(5）调焦,使标尺像清晰。

2。测量

（1）砝码托得质量为ｍ0,记录望远镜中标尺得读数r0作为钢丝得起始长度.

(２) 在砝码托上逐次加5００g砝码（可加到３5０0ｇ），观察每增加50０g时望远镜中标尺上得读数,记下对应得读数

r’i，取两组对应数据得平均值

（3）L与平面镜与标尺之间得距离D,以及光

杠杆得臂长

数据处理

数据记录