近代物理实验内容及思考题

一、 夫兰克—赫兹实验

实验内容：

1、 仪器的安装调试。

2、 逐点手动测量激发电位：

在同一张坐标纸上作出I_p～V_G2曲线，由曲线确定出各极值电位值。求出氩原子第一激发态电位和测量误差。

3、 自动测量激发电位：

在示波器上调出I_p～V_G2曲线，直接读出氩原子第一激发态电位值。

4、 示波器观察分别改变减速电压V_p和灯丝电压V_f曲线I_p－V_G2应有何变化。

课后思考题：

1、 解释曲线I_p－V_G2形成的原因。

2、 实验中，取不同的减速电压V_p时，曲线I_p－V_G2应有何变化？为什么？

3、 实验中，取不同的灯丝电压V_f时，曲线I_p－V_G2应有何变化？为什么？

二、塞曼效应

实验内容：

1、调整光路，从测量望远镜中可观察到清晰明亮的一组同心干涉圆环。

2、接通电磁铁稳流电源，缓慢地增大磁场B，从测量望远镜中可观察到细锐的干涉圆环逐渐变粗，然后发生分裂。旋转偏振片为0⁰、45⁰、90⁰各不同位置时，观察偏振性质不同的

成分和

成分。

3、选定干涉级K和K-1的位置，测量干涉圆环直径，用特斯拉计测出磁场B，根据下式求出电子的比荷（e/m）值。（标准值

=1.76

10¹¹C/kg）

^{（式中d=5mm）}

4、观察沿磁场方向的塞曼分裂，将电磁铁旋转90⁰，并抽出铁芯，放上1/4波片与偏振片，以区分左旋和右旋偏振光。

课后思考题：

1、什么叫塞曼效应，磁场为何可使谱线分裂？

2、叙述各光学器件在实验中各起什么作用?

3、如何判断F-P标准具已调好？

4、实验中如何观察和鉴别塞曼分裂谱线中的π成分和σ成分？如何观察和分辨σ成分中的左旋和右旋偏振光？

三、核磁共振

实验内容：

1、 观察氢核¹H的NMR现象

（1）分别改变不同实验条件（射频场强度、扫场电压、样品在磁极间的位置）观察吸收信号的变化；

（2）比较掺入顺磁物质浓度不同的水样品，观察吸收信号的差别。

2、通过测量产生共振现象的射频场频率和磁场强度大小，根据公式计算回磁比γ。

3、通过测量产生共振现象的射频场频率，根据公式

计算磁场强度大小，并与实际测量值相比较。

课后思考题：

1、 什么叫核磁共振？

2、 观测NMR吸收信号时要提供哪几种磁场？各起什么作用？各有什么要求？

3、 NMR稳态吸收有哪两个物理过程？实验中怎样才能避免饱和现象出现？

4、 怎样利用核磁共振测量回磁比和磁场强度？

四、电子顺磁共振

实验内容：

1、仪器的调试。

2、观察共振吸收信号波形和色散波形。

3、用特斯拉计测量磁场磁感应强度，根据公式

计算旋磁比，根据

从而计算出朗德因子g值。

课后思考题：

1、 电子顺磁共振的原理是什么？

2、 微波段电子顺磁共振的主要装置有哪些？各起什么作用？

五、用光栅光谱仪测钠光光谱

实验内容：

1、光谱仪的熟悉和调试。

2、观察钠原子光谱并打印测得的图象

将光谱仪电压调到500 V左右，可见的光谱为589.0nm、589.6nm。

课后思考题：

解释光谱的物理意义，以及从形状上区别光谱的种类。

六、密立根油滴实验

实验内容：

1、调节仪器。

2、练习控制油滴和测量。

3、正式测量，喷入油雾后，通过加减电压，选择出一中意油滴，该油滴经几次受控上下运动，待其它油滴消失后进行测量。

静态测量法测量油滴带电量：

至少选择三个油滴进行测量，每个油滴至少测量五次。

课后思考题：

1、 加上电压后，油滴可能出现哪些运动？请分别说明原因。

2、 为什么不挑选带质量很大的油滴测量？

3、 如果电容器两极板不水平，即极板间电场方向与重力场方向不平行，这对测量结果有何影响？

七、傅立叶分解与合成

实验内容：

A、方波的傅立叶分解

1、 求RLC串联电路对1KHz，3KHz，5KHz正弦波谐振时的电容值C1、C3、C5，并与理论值进行比较。

2、 将1KHz方波进行频谱分解，测量基波和n阶谐波的相对振幅和相对相位。

B、傅立叶级数合成

1、 用李萨如图形反复调节各组移相器1KHz、3KHz、5KHz、7KHz正弦波同位相。

2、 调节1KHz、3KHz、5KHz、7KHz正弦波振幅比为

。

3、将1KHz、3KHz、5KHz、7KHz正弦波逐次输入加法器，观察合成波形变化，最好可看到近似方波图形。

课后思考题：

1、 写出方波和三角波的傅里叶分解式。

2、 实验中使用什么电路对方波或三角波进行频谱分解？

3、 将1KHz，3KHz，5KHz，7KHz四组正弦波的初相位和振幅调节到什么条件输入到加法器叠加后，可以分别合成出方波波形？

八、光拍法测量光速

实验内容：

1、调节光速测定仪底脚螺丝，使仪器处于水平状态。

2、连接线路，接通激光电源，调节电流至5mA，接通12V直流稳压电源，预热15分钟后，使它们处于稳定工作状态。

3、调节高频信号源的输出频率使衍射光最强。

4、调整光路。接通斩光器，调节光电二极管前的透镜，改变入射到光敏面上的光强大小，使近程光束和远程光束的幅值相等。

5、缓慢移动导轨上装有正交反射镜的滑块11，改变远程光束的光程，使示波器中两束光的正旋波形完全重合（位相差为

）此时，两路光的光程差等于拍频波长

。

6、测出拍频波长

，并从数字频率计读出高频信号发生器的输出频率F，代入公式求得光速c。反复进行多次测量，并记录测量数据，求出平均值及标准偏差。

光速计算公式：

拍频

，F为超声波频率，

为同相位点的光程差。

课后思考题：

1、“拍”是怎么形成的？它有什么特性？

2、声光调制器是如何形成驻波衍射光栅的？什么叫声光效应？

3、斩光器的作用是什么？

4、获得光拍频波的两种方法是什么？本实验采取哪一种？

九、全息照相

实验内容：

拍摄一物体的全息照相图

课后思考题：

1、 怎样理解全息图每点都记录了物体上各点光的全部信息？像面全息也是这样的吗？为什么？

2、 拍摄全息图时，光路布置要注意些什么？

十、混沌实验

实验内容：

倍周期分岔和混沌现象的观测及相图描绘

课后思考题：

解释倍周期分岔、混沌、奇怪吸引子概念的物理意义。

十一、PN结物理特性测定实验

实验内容：

1、在室温时，测量PN结电流与电压关系，证明此关系符合指数规律。

2、测量玻尔兹曼常数。

课后思考题：

1、解释在实际测量中用二极管的正向I－U关系求得的玻尔兹曼常数偏小的原因。

2、该实验装置中如何实现弱电流的测量？能测量的最小电流值为多少？