为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划近代物理实验实验报告学生实验报告实验课程名称近代物理实验实验项目名称盖革米勒计数管的研究姓名王仲洪学号13501XX019一、实验目的1.了解盖革弥勒计数管的结构、原理及特性。2.测量盖革弥勒计数管坪曲线，并正确选择其工作电压。3.测量盖革弥勒计数管的死时间、恢复时间和分辨时间。二、使用仪器、材料GM计数管，前置放大器，自动定标器，放射源2个。三、实验原理盖革弥勒计数管简称GM计数管，是核辐射探测器的一种类型，它只能测定核辐射粒子的数目，而不能探测粒子的能量。它具有价格低廉、设备简单、使用方便等优点，被广泛用于放射测量的工作中。GM计数有各种不同的结构，最常见的有钟罩形计数管和圆柱形?计数管两种，这两种计数管都是由圆柱状的阴极和装在轴线上的阳极丝密封在玻璃管内而构成的，玻璃管内充一定量的某种气体，例如，惰性气体氩、氖等，充气的气压比大气压低。由于射线容易被物质所吸收，所以计数管在制造上安装了一层薄的云母做成的窗，以减少射线通过时引起的吸收，而?射线的贯穿能力强，可以不设此窗圆柱形G-M计数管计数管系统示意图在放射性强度不变的情况下，改变计数管电极上的电压，由定标器记录下的相应计数率可得如图所示的曲线，由于此曲线有一段比较平坦区域，因此把此曲线称为坪特性曲线，把这个平坦的部分称为坪区；V0称为起始电压，V1称为阈电压，V=V2-V1称为长度，在坪区内电压每升高1伏，计数率增加的百分数称为坪坡度。GM计数管的坪曲线由于正离子鞘的存在，因而减弱了阳极附近的电场，此时若再有粒子射入计数管，就不会引起计数管放电，定标器就没有计数，随着正离子鞘向阴极移动，阴极附近的电场就逐渐得到恢复，当正离子鞘到达计数管半径r0处时，阳极附近电场刚刚恢复到可以使进入计数管的粒子引起计数管放电，这段时间称为计数管的死时间，以td来表示；正离子鞘从r0到阴极的一段时间，我们称为恢复时间，以tr表示。在恢复时间内由于电场还没有完全恢复，所以粒子射入计数管后虽然也能引起放电，但脉冲幅度较小，当脉冲幅度小于定标器灵敏阈时，则仍然不能被定标器记录下来，随着电场的恢复，脉冲幅度也随之增大，如果在时间以后出现的脉冲能被定标器记录下来，那么就称为分辨时间。示波器上观察到的死时间及分辨时间在工作电压下，没有放射源时所测得的计数率称为GM计数管的本底。它是由于宇宙射线、空气中及周围微量放射性以及制作管子用的物质中放射杂质所引起的。所以我们要在实验测量的计数率数据中减去本底计数率才能得到真正的计数率。实验证明，在对长寿命放射性强度进行多次重复测量时，即使条件相同，每次测量的结果仍然不同；然而，每次结果都围绕着某一个平均值上下涨落，服从一定的统计规律。假如在时间内，核衰变平均数是n，每秒核衰变数为n的出现几率p服从统计规律的泊松分布四、实验步骤1.测量GM计数管坪曲线。将放射源放在计数管支架的托盘上，并对准计数管的中央部位，在测坪曲线的整个过程中，放射源位置保持不变。检查连接线及各个开关位置无误后，打开定标器的电源开关，将定标器预热数分钟，然后将高压细调旋扭开关旋到最小，打开高压开关，细调高压值，使计数管刚好开始计数。将定标器的甄别阈调伏，细调高压，仔细测出起始电压，然后电压每升高10伏测量十次，每次测量时间为10秒钟，直到发现计数增加时，应立即降低工作电压，以免发生连续放电，将计数管损坏。将实验数据列入表中，取十次平均值，并用坐标纸画出该计数管的坪曲线，确定其起始电压，坪长度和坪坡度，然后选定其工作电压。2.双源法测计数管分辨时间。准备好两个放射性强度大致相等的源，测本底300s。放上放射源1，测其放射强度1000s。放上放射源2，测量源1加源2的放射强度XXs。取出放射源1，测源2的放射强度1000s。取出源2，再测本底300s。根据公式求出计数管分辨时间。3.验证泊松分布：用本底计数来验证泊松分布，时间以3秒为单位，测量次数为500次，用实验所得的平均值n，根据泊松公式作出泊松分布的理论曲线，并将实验曲线与理论曲线比较。五、注意事项使用放射源应按规定操作，不得马虎。不能用手直接接触放射源，要移动放射源时，一定要用夹子。注意保护计数管。计数管的高压不要超过450伏，以免烧毁计数中国石油大学近代物理实验实验报告成班级：姓名：Tom同组者：Jerry教师氢原子光谱与里德伯常数的测定【实验目的】1、通过测量氢光谱在可见光区域的谱线的波长，验证巴耳末系规律的正确性。2、测定氢的里德堡常数，对近代测量精确度有初步了解。【实验原理】从氢气放电管，可以获得氢原子光谱的谱线，人们很早便发现氢原子光谱在可见光区域及不可见光区域都有很多谱线，构成一个有规律的系统，谱线的波长及长度都随着波长的减小而减小。氢原子光谱在可见光区域有四条谱线，分别为H、H、H、H。1885年，巴尔末利用经验性规律归纳出了一个简单关系：n2?B2n=3,4,5?n?4式中B=nm。由上式计算所得的波长数值同测得的数值是一致的。所以，一般常称式为巴尔末公式，称这些谱线为巴尔末线系。为了可以更清楚的表明氢原子光谱的分布规律，1889年瑞典物理学家李德宝把式子改写为1n2?(2)?(?2)?RH(2?2)n=3,4,5?BnB4n2n1式中的常数RH=4/B丹麦的物理学家波尔对原子的概念模型提出两条基本假设；一个原子系统内当电子在某一特特定轨道上运行时，原子将不向外辐射能量，这些轨道就是电子保持能量不变的“定态”轨道。当电子从一个定态轨道过渡到另一个轨道时，将发生电磁辐射，其频率完全由这两个定态轨道间的能量差来决定。能量差和频率的比值，就是普朗克常数，即hv=E2-E1。根据波尔的假设，可以得出每一条光谱线对应于氢原子中的一个电子从一个能级跃迁到另一个能级释放出的能量。所以对应于可见光区巴尔末线系的波尔氢原子理论公式为：1?11?2)22n(4?0)2ch3(1?)MH(2?2e4m在上一个式中e为电子电荷，h为普朗克常数，c为光速，m为电子质量，MH为氢原子核的质量。由上式可以看出，不仅给予巴尔末公式以物理解释，而且把里德堡常数和许多物理量联系起来。我们利用数学知识，将式与式联立一下，可以解出里德堡常数的精确数值RH?2?2e4mm(4?0)ch(1?)MH23任意一个原子A的里德堡常数表示为RA?2?2e4m(4?0)2ch3(1?)MH所以，对于不同的原子，其对应计算得到的里德堡常数也不同，把原子外推到?，且这个时候，里德堡常数为R?m=0M?2?2e4m(4?0)2ch3(1?)MH我们比较上序三个式子，得到R与任意给定原子的里德堡常数有以下关系R?RA(1?mm)?RH(1?)MAMH比较、式，可认为式是从波尔理论推论所得到的关系，因此式和实验结果符合到什么程度就可以检验波尔理论正确到什么程度。实验表明，式和实验结果符合得很好，因此成为波尔理论的有力论据。RH=m-1R?=m【实验装置】WGD-8A型组合式光栅光谱仪；汞灯及汞灯电源；氢光源【实验内容】1、光谱仪的调节和波长示值的修正调光谱仪的底脚螺钉，以保证光谱仪水平放置以汞灯作为光源，校对光谱仪波长示值的准确度，并做修正。校正时，首先调好狭缝S1和S2宽度，然后打开汞灯电源，打开光谱仪电控箱电源，调整光电倍增管工作电压约500V左右，启动WGD8A光谱仪的控制软件，待准备状态结束后，测量汞灯的能量谱。如果能量谱高度超出显示范围或太小，可适当改变狭缝S1和S2宽度，以及光电倍增管工作电压，或者调一下软件的增益大小使能量谱显示适中。将计算机给出的汞的四条谱线的标称值与标准波长值对比，若出现偏差，则应将修正值输入计算机中。2、关闭汞灯，将氢光源对准狭缝，仔细调节使两束光的交聚线恰好通过狭缝，然后启动WGD8A光谱仪的控制软件，对氢光源的光谱进行测量，得出氢光源的谱线。【注意事项】光源涉及高压，使用时必须按安全操作规程进行。-1狭缝的调节必须小心，狭缝的宽度不得超过3mm，也不得完全闭合，以免损坏刀口。实验完毕后，应将缝宽调节到左右。测量时要保证仪器各参数不变。光栅对环境条件要求较高，应保持室内清洁和较低的湿度。【数据记录】1、光谱仪的调节和波长示值的修正2、111.作?2图?n1表三1/与能级2的对应关系图1由图一可得，波长的倒数与1/n2呈线性。2.多次测量n=4时的谱线，得其对应的值为，考虑到空气折射率-11,00029，得真空中的波长，并代入得，RH为。与公认值比较，得相对不确定度为计算RH得与实验值比较误差在允许的范围内，由此验证了玻尔理论的正确性。3.由得，R?=RHH为%。所得实验误差很小，在误差允许的范围内。【思考题】1、里德伯常数的精确测量有什么意义？2?2e4m答：因为R?，所以可以通过里德堡常数的精确测量来确定其它基本物理常数的值。23(4?0)ch2、光谱仪波长值的修正为什么要用汞灯？答：因为汞灯发出的光只有四个光谱，光谱简单，易于校对光谱仪波长示值的准确度，并做修正。【实验总结】本实验用组合式光栅光谱仪，用氢灯作为光谱仪的光源，发射出连续谱线。通过软件的处理，得到一组氢光谱在可见光区域的谱线。根据图像得到氢原子在可见光区域有四条光谱，并由此计算得到RH和R?的值，与标准值比较，得到误差在允许的范围内。实验比较简单，关键在于是氢光谱尽可能多的射入光谱仪。在实验中，会受到外界可见光的干扰，影响实验的准确性。扫描隧道显微镜实验报告摘要：本实验我们将从了解扫描隧道显微镜原理出发，熟悉各部件的工作原理和功用，掌握描隧道显微镜的操作和调试过程，通过对隧道效应和样品表面的形貌观测初步体会描隧道显微镜在微观观测和操作领域的重要作用，学会用计算机软件处理原始图象数据。关键词：扫描隧道显微镜、隧道针尖、工作原理工作模式仪器构成引言：社会发展、科技进步总伴随着工具的完善和革新。以显微镜来说吧，发展至今可以说是有了三代显微镜。这也使得人们对于微观世界的认识越来越深入，从微米级，亚微米级发展到纳米级乃至原子分辨率。1982年，IBM瑞士苏黎士实验室的葛宾尼和海罗雷尔研制出的世界上第一台扫描隧道显微镜已达纳米级别。STM使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质，在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用前景，被国际科学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之一，因此荣获了学界最高荣誉诺贝尔奖。在扫描隧道显微镜的基础上又衍生出多种观测仪器，继承了其在微观测量领域的显著优势，逐步改进其缺陷。正文：1工作原理扫描隧道显微镜的工作原理是电子的隧道贯穿，也就是量子力学中的隧道效应。电子云占据在样品和探针尖之间。电子云是电子位置具有不确定性的结果，这是其波动性质决定的