第一篇：近代物理心得體會

2012—2013第一學期近代物理實驗總結

一、內容總結

1、光電效應法測普朗克常量

入射光照射到光電管陰極K上，產生的光電子在電場的作用下向陽極A遷移構成光電流，改變外加電壓UAK，測量出光電流I的大小，即可得出光電管的伏安特性曲線。根據光電效應我們可知照射到金屬表面的光頻率越高，逸出的電子初動能越大，用實驗方法得出不同頻率對應的截止電壓，求出直線斜率，就算出普朗克常量。

2、G-M計數管特性研究（仿真實驗）

我們學習和掌握了G-M計數管的結構，工作原理和使用方法，并對其主要特性進行研究，同時學習了有關使用放射源的安全操作規則。G-M計數管特性主要包括坪曲線，死時間等學會設置G-M計數管的工作電壓學會驗證放射性計數器的統計規律的方法。

3、液晶電光效應實驗

液晶電光效應簡單來說就是：在外界電場的作用下，液晶指向矢發生變化（傾起、旋轉）從而導致光學上的變化我們學習了扭曲向列相液晶顯示器件（TN-LCD）的顯示原理。測定液晶樣品的電光特性曲線。根據電光曲線，求出樣品的閾值電壓Uth，飽和電壓Usat，對比度Cr陡度B等電光效應的主要參數，測定液晶樣品的電光響應效應，求得液晶樣品的上升空間Tr和下降時間Tf。、脈沖核磁共振

核磁共振是指受電磁波作用的原子核系統在外磁場磁能級之間發生共振躍遷的現象。核磁共振的物理基礎是原子核的自旋。只有磁性核能才能產生核磁共振。通過觀測核磁共振對射頻脈沖的響應了解能級躍遷及了解弛豫過程，了解弛豫過程在核磁共振中起什么作用。理解了弛豫時間的概念，并測量樣品的橫向弛豫時間。測量樣品的化學位移。

5、新能源實驗系統

測量太陽能電池的伏安特性曲線，開路電壓，短路電流，最大輸出功率，填充因子等特性參數。測量燃料電池的伏安特性曲線，開路電壓，短路電流，最大輸出功率，及轉化效率。、低溫等離子體參量雙探針診斷試驗

掌握朗繆爾雙探針診斷電子溫度，密度，學習雙探針的制作。

了解了雙探針研究離子體參量的變化規律。體內物理現象與測量過程之間的聯系。了解實現研究判據的復雜性。、CCL4拉曼光譜的測定

掌握測定CCL4拉曼光譜的原理及內實驗步驟。拉曼光譜常被用來研究物質的濃度和壓力等效應。、弗蘭-克赫茲,實驗

掌握弗蘭克-赫茲實驗的原理和方法通過測定氬原子等元素的第一激發電位（及中肯電位）證明原子能級的存在。學會使用弗蘭克赫茲實驗儀。、用密里根油滴儀測量電子電荷

通過對帶點油滴在重力場和靜電場中運動的測量。驗證電荷的不連續性，測定電子的電荷e學習通過對宏觀的測量而間接測量微觀量的設計思想和實驗方法。

10、黑體輻射

實驗發現某些物體的熱輻射光譜與物性無關，僅與溫度有關，此中物體能夠吸收全部入射電磁波而不反射，稱為黑體。所有黑體在相同溫度下的熱輻射都有相同的光譜，這種熱輻射特性稱為黑體輻射。黑體輻射的光譜分布-----普朗克輻射定律，黑體的積分輻射---斯特凡---玻爾茲曼定律，維恩位移定律，瑞利---金斯定律

11、小型分子的構型優化及化學反應速率常數計算

學會使用Guassian03程序優化分子構型，學會使用從輸出文件中找到分子的坐標，能量，頻率，光譜等數據。學會使用AnharRRKM Rate程序計算化學反應速率常數。

12、法拉第--塞曼效應

了解法拉第效應，學會利用消光法獲得費爾德常數。理解塞曼效應原理和儀器的工作原理； 觀察汞燈546.1nm譜線在磁場中分裂的情況； 掌握F-P標準具測量塞曼分裂線（分量）的波數差； π。學習測量電子荷質比的一種方法。

二、心得體會

1，單色光可以用精度高的單色儀獲得而不用濾色片（實驗過程中濾色片表面不平整可以觀察到等傾干涉的彩色條紋）此外應盡量減小反射到陽極的散射光，適當提高光電管的真空度儀二電極之間的距離以減少暗電流的大小，光電效應法測量金屬逸出功，陰極電子的逸出功就是截止電壓和頻率關系圖的截距的絕對值。

2，當發現計數管急劇增加時，立即將低電壓，否則計數管因持續的電流而損壞，而僅僅關閉計數開關是不可以的，因為這樣并沒有真正的切斷計數管上持續的電流沒有達到保護計數管的目的。

3，這個實驗里我錯求閾值電壓了。從Origin8.0做出的液晶樣品電光特性曲線圖上標出閾值電壓，我標的是電壓開始增大的那一點，而真正的閾值電壓應標在電壓下降的那一個點上。飽和電壓求對了，是電壓基本不變化的那一點。可是因為飽和電壓求錯了，所以后面的陡度和對比度全錯了。不過我已經知道怎么求了。

4，核磁矩的橫向弛豫只與核自旋的相位相干有關，因此也稱為“自旋-自旋弛豫”相比于縱向弛豫時間，橫向弛豫時間與外磁場B的關系不大。對于理想系統所有的核都處于相同磁場中就有相同的進行頻率，但在真是磁場中磁場的不均勻性會使得共振頻率在理論值附近產生分布，一段時間以后，這種分布會導致核自旋矢量的色彩，對于這種偏離理想的弛豫其信號可以被自旋回波實驗來測量。

5，太陽能電池從本質上說一個能量轉化期間，它把光能轉化為電能，因此討論太陽能電池的效率是必要和重要的，根據熱力學原理我們知道任何的能轉化過程都存在效率問題。燃料電池有很多種，各燃料電池之間的區別在于使用的電解質不同，質子交換膜燃料電池以質子

oo交換膜為電解質，其特點是工作溫度低（約70-80)啟動速度快特別適用于作動力電池內化

o 學反應溫度一般不超過806，雙探針法等離子體參數，能有效的減小測量對等離子體的影響通過本次試驗可以看到，高的放電效率不一定對應高的電子溫度，另外取不同的參數時測得的探針I-V曲線圖也不同，因此在實驗時應當選取適當的氣壓功率以及探針位置和距離這樣才能得到較為理想的是實驗圖。在|V|較大時理論曲線斜率為0.而理想實驗曲線則有一個正斜率，這是因為在推導理論曲線時我們假設探針周圍形成的空間鞘層很小，可以忽略。而探針攔截電子的面積一直不變，當X達到一定值時探針攔截電子的能力達到飽和，電流不再增大。而實際實驗中探針周圍的鞘層面積隨著電壓的增加而增加，這樣探針攔截電子的能力會隨著電壓的增加而增強，于是I也會隨之增大。

7，分析拉曼光譜的特點及其應用--根據拉曼光譜基本原理可以推測出拉曼光譜基本概貌譜線數且大致位置偏振性質和他們的相對強度，及其對應的振動方式。應用于有關分子的結構和對稱性的信息。8，這次實驗處理出了四處問題。

1）表格里的物理量忘了寫單位---扣分了

2）表格里的物理量要寫的準確無誤--寫錯了一個沒用的量 3）畫圖時坐標軸要在原點

4）小數的保留要準確，遵從規則

9，密里根油滴實驗總結時我忘了討論與拓展，只做了誤差分析。而且我的實驗結果誤差較大一般條件下誤差有1%左右。而事實是我的實驗誤差是2.3%這個實驗主觀誤差較大選取油滴，算時間，儀器所引起的誤差。

10，PhS接收到的溴鎢燈輻射能量曲線與理論線比有起伏，主要是由于空氣中水蒸氣CO2等光譜結構產生的吸收透射造成的。狹縫寬度的作用是區分輻射光譜線。

11判斷優化后的構型為最穩定構型；一般作頻率分析看有無虛頻存在，能量最低，對稱性越大能量越低，即可判斷最穩定構型。

12，改變磁感應強度B會觀察到相鄰兩級譜線的重疊，且是不同的重疊情況。這是因為兩譜線波長差>自由光譜范圍則倆套干涉環就會產生重疊現象或者錯級。

三、實驗建議

1,2，3沒建議

4，那個儀器怎么調也調不出結果。脈沖信號基本上沒有反應。我覺得老師們可以自己調一調，看是儀器的問題還是我們的問題，在討論換臺儀器。（脈沖核磁共振儀）5，6，7，8，9，10，11沒有建議

12，有一臺儀器是壞的，隨著電流的增大，電磁的線圈上產生的磁感應強度B沒有變化，可以說根本沒有按標準加磁。做實驗的教室可以考慮無磁的環境。否則實驗受到干擾。

四、Origin8.0使用心得

這學期開始很多實驗數據開始用Origin8.0軟件，用軟件作圖，分析。而一般物理化學試驗數據繁多,手工作圖不僅費時費力,而且誤差較大。另外同樣的數據由不同統計者進行手工處理,其結果可能不同。用origin8.0軟件處理數據,其優點包括如下幾方面:消除統計者在處理數據時人為引入的各種誤差,提高數據處理的精確度,從而為客觀評價試驗結果提供依據;②避免費時且又繁雜的數據處理過程,從而提高效率。

特點：使用簡單，采用直觀的、圖形化的、面向對象的窗口菜單和工具欄操作，全面支持鼠標右鍵、支持拖方式繪圖等。

兩大類功能：數據分析和繪圖。數據分析包括數據的排序、調整、計算、統計、頻譜變換、曲線擬合等各種完善的數學分析功能。準備好數據后，進行數據分析時,只需選擇所要分析的數據,然后再選擇響應的菜單命令就可.Origin的繪圖是基于模板的,Origin本身提供了幾十種二維和三維繪圖模板而且允許用戶自己定制模板.繪圖時,只要選擇所需要的模版就行。用戶可以自定義數學函數、圖形樣式和繪圖模板；

可以和各種數據庫軟件、辦公軟件、圖像處理軟件等方便的連接；可以用C等高級語言編寫數據分析程序，還可以用內置的Lab Talk語言編程等。

還有很多功能有待我們去開發。

第二篇：近代物理概論

1、什么是量子物理學？

量子物理學包含兩個層次：一個是原子層次的物質理論：量子力學，正是它我們才能理解和操縱物質世界；另一個是量子場論，它在科學中起到一個完全不同的作用。

2、什么是量子力學？

量子力學（Quantum Mechanics）是研究微觀粒子的運動規律的物理學分支學科，它主要研究原子、分子、凝聚態物質，以及原子核和基本粒子的結構、性質的基礎理論，它與相對論一起構成了現代物理學的理論基礎。

3、經典物理在原子光譜面前是怎樣失效的？

為了解釋氫原子的線光譜，必須研究氫原子的結構，如果從盧瑟福的原子核式模型出發，那么根據經典電動力學，電子的旋轉將引起電磁輻射。因此，電子的軌道半徑會越來越小，最后掉入核里，正負電荷中和，原子發生坍縮，可以證明在這一過程中，電子的旋轉頻率不斷增加，輻射的波長也相應地連續改變，那么原子光譜應是連續譜。可是實驗現象卻不是這樣，經典物理在原子光譜面前失效了。

4、為了解釋氫原子光譜的實驗事實，玻爾提出了哪三條基本假設？

1）.定態假設：電子繞核作圓周運動時，只在某些特定的軌道上運動，在這些軌道上運動時，雖然有加速度,但不向外輻射能量，每一個軌道對應一個定態，而每一個定態都與一定的能量相對應；

2）.頻率條件：電子并不永遠處于一個軌道上，當它吸收或放出能量時，會在不同軌道間發生躍遷，躍遷前后的能量差滿足頻率法則；

3）.角動量量子化假設：電子處于上述定態時,角動量L=mvr是量子化的.什么是光電效應？

光照射到金屬上，引起物質的電性質發生變化。這類光變致電的現象被人們統稱為光電效應。

5、光電效應具有哪些實驗規律？

1）． 每一種金屬在產生光電效應時都存在一極限頻率（或稱截止頻率），即照射光的頻率不能低于某一臨界值。相應的波長被稱做極限波長（或稱紅限波長）。當入射光的頻率低于極限頻率時，無論多強的光都無法使電子逸出。

2）． 光電效應中產生的光電子的速度與光的頻率有關，而與光強無關。

3）．光電效應的瞬時性。實驗發現，即幾乎在照到金屬時立即產生光電流。響應時間不超過十的負九次方秒（1ns）。

4）.入射光的強度只影響光電流的強弱，即只影響在單位時間單位面積內逸出的光電子數目。在光顏色不變的情況下，入射光越強，飽和電流越大，即一定顏色的光，入射光越強，一定時間內發射的電子數目越多。

6、什么是波函數的統計解釋？

波函數模的平方代表某時刻t在空間某點(x,y,z)附近單位體積內發現粒子的概率，即|?| 2 代表概率密度。

7、什么是德布羅意波統計解釋？

1.從粒子的觀點看，衍射圖樣的出現，是由于電子不均勻地射向照相底片各處形成的，有些地方電子密集，有些地方電子稀疏，表示電子射到各處的概率是不同的，電子密集的地方概率大，電子稀疏的地方概率小。

2.從波動的觀點來看，電子密集的地方表示波的強度大，電子稀疏的地方表示波的強度小，所以，某處附近電子出現的概率就反映了在該處德布羅意波的強

度。對電子是如此，對其它粒子也是如此。

3.普遍地說，在某處德布羅意波的振幅平方是與粒子在該處出現的概率成正比的。

8、什么是經典波？什么是德布羅意波？二者有何不同？

經典波包括機械波和電磁波，是宏觀上主要顯示波性的波。

機械波——機械振動在空間的傳播

電磁波——由同相振蕩且互相垂直的電場與磁場在空間中以波的形式移動，其傳播方向垂直于電場與磁場構成的平面，有效的傳遞能量和動量。

德布羅意波——是對微觀粒子運動的統計描述，它的振幅的平方表示粒子出現的概率，是概率波，這種微觀粒子的運動主要顯示粒性。

9、什么是自由粒子？

自由粒子是一種特殊的力學體系，它的動量、能量不隨時間和空間位置改變。

10、什么是主量子數？

主量子數n是和能量有關的量子數。原子具有分立能級，能量只能取一系列值，每一個波函數都對應相應的能量。氫原子以及類氫原子的分立值為：En=-1/n*2×2.18×10*(-18)J，n 越大能量越高電子層離核越遠。主量子數決定了電子出現的最大幾率的區域離核遠近，決定了電子的能量。N=1，2，3，……；常用K、L、M、N……表示。

11、什么是角量子數？

角量子數l是和能量有關的量子數。電子在原子中具有確定的角動量L，它的取值不是任意的，只能取一系列分立值，稱為角動量量子化。L=√l(l+1)·(h/2π)，l=0，1，2，……（n-1）。l 越大，角動量越大，能量越高，電子云的形狀也不同。l=0，1，2，……常用s，p，d，f，g 表示，簡單的說就是前面說的電子亞層。角量子數決定了軌道形狀，所以也稱未軌道形狀量子數。s 為球型，p 為啞鈴型，d 為花瓣，f 軌道更為復雜。

12、什么是磁量子數？

磁量子數m是和電子能量無關的量子數。原子中電子繞核運動的軌道角動量，在外磁場方向上的分量是量子化的，并由量子數m 決定，m 稱為磁量子數。對于任意選定的外磁場方向Z，角動量L 在此方向上的分量LZ 只能取一系列分立值，這種現象稱為空間量子化。LZ=m·h/2π，m=0，±1，±2……±l。磁量子數決定了原子軌道空間伸展方向，即原子軌道在空間的取向，s 軌道只有一個方向（球），p 軌道有3 個方向，d 軌道5 個，f 軌道7 個……。l 相同，m 不同即形狀相同空間取向不同的原子軌道能量是相同的。不同原子軌道具有相同能量的現象稱為能量簡并。

13、什么是自旋磁量子數？

粒子的自旋也產生角動量，其大小取決于自旋磁量子數（ms)。電子自旋角動量是量子化的其值為Ls=√s(s+1)·(h/2π)，s= 1/2，s 為自旋量子數，自旋角動量的一個分量Lsz 應取下列分立值：Lsz= ms(h/2π), ms=±1/2。

14、什么是玻恩對波函數的統計詮釋？

波恩于1926年提出：波函數模的平方代表某時刻t在空間某點(x,y,z)附近單位體積內發現粒子的概率，即|?| 2 代表概率密度。如果|?| 2大，則電子出現幾率大，因而電子出現的目也多，此處為衍射極大值處；反之，如果|?| 2小，則電子出現幾率小，電子出現的數目也少，此處為衍射極小值處。

15、什么是拉莫爾進動？

磁矩在外磁場B中將受到力矩的作用，力矩將使磁矩u繞外磁場B的方向旋進，這種旋進成為拉莫爾進動。指電子、原子的磁矩、原子核在外部磁場作用下的進動。

16、為什么氦原子的能級和光譜分為兩套？

因為氦有兩個電子，其總自旋角動量S可以取0或1，其多重態的重數2S+1=1或3，因此其光譜就有單重態和三重態，能級和光譜分成了兩套。

17、對于多電子原子，什么是L-S耦合？什么是J-J耦合？

根據原子的矢量模型，S1，S2合成 S，L1，L2合成L；最后L與S合成J，所以稱其為L-S耦合。根據原子的矢量模型，S1，L1合成J1；S2，L2合成J2；最后J1與J2合成J，所以稱其為J-J耦合。

18、為什么He原子的(1s1s)3S1態是不存在的？

因為He原子的(1s1s)3S1態的四個量子數n1=n2=1；l1=l2=0；ml1=ml2=0；ms1=ms2=±1/2,即S1 和S2 是同向的，否則不能得到S=1，可是它已經違反了Pauli不相容原理。所以這個狀態是不存在的。

19、各殼層和各支殼層中所能容納的最大電子數是多少？

殼層：Nmax=2n*n支殼層：（Nl）max=2（2l+1）

20、簡述史特恩—蓋拉赫實驗，這個實驗說明了什么？

簡述：裝置中的基態原子被加熱成蒸汽，以水平速度v通過狹縫S1S2.然后通過一個不均勻的磁場，磁場方向沿著Z軸變化。到達P點處。

說明：史特恩-蓋拉赫實驗中出現偶數分裂的事實啟示人們，電子的軌道運動似乎不是全部的運動。換句話說，軌道磁矩應該只是原子總磁矩的一部分。

21、什么是正常塞曼效應？什么是反常塞曼效應？

把原子放入磁場中，其光譜線發生分裂，原來的一條譜線分裂成幾條的現象，被稱為塞曼效應。一般情況下，譜線分裂成很多成分，稱為反常塞曼效應。特殊情況下，譜線分裂成三種成分，稱為正常塞曼效應。

22、什么是能級的第一次、第二次和第三次分裂？

由于附加能量以及L和S相互作用導致能級的第一次分裂；自旋磁矩u在原子內磁場中的附加能量引起能級第二次分裂；原子放入外磁場時，B與u的作用使原子又獲得附加能量，從而導致能級的第三次分裂

23、什么是拉波特定則？

將核外所有電子的角量子數相加，偶數對應偶性態，奇數對應奇性態，因此，Laporte定則表述為：電子的躍遷只能發生在不同宇稱的狀態間，即電子的躍遷只能是偶性到奇性或奇性到偶性。

24、什么是洪特定則？

1）由同一電子組態得到的各種能級中，多重數大的，亦即S值最大的，能級位置低； 2）由同一組態形成的同一S內，具有不同L值的能級中,L大的能級位置低；

3）同一組態得到的同L不同J的能級中，J小的能級低稱正常次序； J大的能級低 ,稱為倒轉次序；通常情況下，支殼層電子數少于半滿時取正常次序，等于或 大于半滿時取倒轉次序。

25、求26號元素Fe（鐵）的基態電子組態和基態原子譜項。

26、什么是X射線？X射線的性質有哪些？

X射線：是非常短的電磁波。具有波粒二象性。電磁波的能量以光子的形式傳遞。

X射線的性質 ：1）X射線能使照相底片感光；2）X射線有很大的貫穿本領；3）X射線能使某些物質的原子、分子電離；4）X射線是不可見光，它能使某些物質發出可見光的熒光；5）X射線本質上是一種電磁波，同此它具有反射、折射、衍射、偏振等性質。

27、X射線標識譜線狀譜的特征有哪些？

1.激發管電壓特征：每一條譜線對應一定的激發電壓，只有當管電壓超過激發電壓時才能產生相應的特征譜線，且靶材原子序數越大其激發電壓就越高；

2.強度特征：每個特征射線都對應一個特定的波長。管電流和管電壓的增加只能增強特征X射線的強度，不能改變波長。

28、X射線連續譜的特征有哪些？

連續譜在短波方向上有一個波長極限，稱為短波限。它只與管電壓有關。X射線的強度是由光子能量和數目決定的。強度與管電流、管電壓、陽極靶的原子序數相關。

29、簡述連續X射線譜產生的微觀機制

能量為ev的電子與陽極靶的原子碰撞時。電子失去自己的能量，其中部分以光子的形式輻射，碰撞一次產生一個能量為hv的光子，這樣的光子即X射線。單位時間內到達陽極靶面的電子數目是很多的，絕大多數電子要經歷多次碰撞，逐漸失去自身的能力，即產生多次碰撞。由于多次輻射中光子的能量不同，因此出現連續X射線譜。

30、什么是康普頓效應？

在X射線與物質散射的實驗中，被散射的X射線中，除了與入射X射線具有相同波長成分外，還有波長增加的部分出現，且這部分X射線的波長因散射角的不同而異。這被稱為康普頓效應。

31、康普頓散射與光電效應有何不同？

光電效應中光子本身消失，能量完全轉移給電子；康普頓散射中光子只是損失掉一部分能量。光電效應發生在束縛得最緊的內層電子上；康普頓散射則總是發生在束縛得最松的外層電子上。

32、原子核的結合能包括哪些？

體積能Bv：描述核力對結合能的貢獻；表面能Bs：對表面核子的體積能給出修正；庫侖能；質子間庫侖斥力使結合能減小；非對稱能：Z≠N時，使得結合能減小；奇偶能：Z，N取奇、偶數進行不同搭配時，結合能各不相同。

33、核力的基本性質有哪些？

1.短程性的強相互作用；2.飽和性的交換力；3.電荷無關性；4．斥力心（排斥心）的存在；5．自旋相關性

34、什么衰變常數？它的物理意義是什么？

衰變常數：衰變統計規律式中引入的常數稱為衰變常數。

衰變的物理意義：單位時間內的原子核的衰變幾率，它標志著衰變的快慢。

35、什么是原子核的質量虧損？什么是原子核的結合能？

原子核由中子和質子組成，但實驗表明，核的質量并不等于相應的質子+中子+電子質量之和，核子結合構成原子后總質量減少了，通常我們稱之為質量虧損。

根據愛因斯坦的質能公式E=mc*2，原子核形成過程中，質量減少了，減少的質量必然以能量的形式放了出來，這種能量稱為結合能。

36、什么是介子？什么是中微子？

π介子：是原子核或者強子物質的基本組元，在各種介子中，π介子最輕且最重要。

中微子：是輕子的一種，是組成自然界最基本的粒子之一，不帶電，自旋為1/2，質量非常輕，速度接近光速。

37、什么是放射性活度？

為了表示某放射源的放射性強弱，人們引入放射性活度A，定義為：放射物在單位時間內發生衰變的原子核數目。放射物的放射性活度也是按指數規律衰減的。

38、什么是核反應的閾能？

能夠引起核反應時，入射粒子所必須具有的最低能量，稱為核反應的閾能。

39、什么是原子核的α衰變、β衰變和γ衰變？

α衰變是原子核自發放射α粒子的核衰變過程。原子核自發地放射出β粒子或俘獲一個軌道電子而發生的轉變。放出電子的衰變過程稱為β-衰變。在 β衰變中，原子核的質量數不變，只是電荷數改變了一個單位。原子核從不穩定的高能狀態躍遷到穩定或較穩定的低能狀態，并且不改變其組成成分的過程稱為γ衰變。

第三篇：近代物理實驗總結

近代物理實驗總結

通過這個學期的大學物理實驗，我體會頗深。首先，我通過做實驗了解了許多實驗的基本原理和實驗方法，學會了基本物理量的測量和不確定度的分析方法、基本實驗儀器的使用等；其次，我已經學會了獨立作實驗的能力，大大提高了我的動手能力和思維能力以及基本操作與基本技能的訓練，并且我也深深感受到做實驗要具備科學的態度、認真態度和創造性的思維。下面就我所做的實驗我作了一些總結。

一.核磁共振實驗

核磁共振實驗中為什么要求磁場大 均勻度高的磁場?掃場線圈能否只放一個?對兩個線圈的放置有什么要求？測量共振頻率時交變磁場的幅度越小越好?

1，核磁共振實驗中為什么要求磁場大 均勻度高的磁場? 要求磁場大是為了獲得較大的核磁能級分裂。這樣，根據波爾茨曼，低能和高能的占據數（population)的“差值增大，信號增強。均勻度高是為了提高resolution.2.掃場線圈能否只放一個?對兩個線圈的放置有什么要求? 掃場線圈可以只放一個。若放兩個，這兩個線圈的放置要相互垂直，且均垂直于外加磁場。

3.測量共振頻率時交變磁場的幅度越小越好? 不對。但是太大也不好（會有信號溢出）應該有合適的FID信號

二.密立根有實驗

對油滴進行測量時，油滴有時會變模糊，為什么？如何避免測量過程丟失油滴？ 若油滴平很調節不好，對實驗結果有何影響？為什么每測量一次tg都要對油滴進行一次平衡調節？ 為什么必須使油滴做勻速運動或靜止？試驗中如何保證油滴在測量范圍內做勻速運動？

1、油滴模糊原因有：目鏡清潔不夠導致局部模糊或者是油滴的平衡沒有調節好導致速度過快

為防止測量過程中丟失油滴，油滴的速度不要太大，盡可能比較小一些，這樣雖然比較費時間，但不會出現油滴模糊或者丟失現象

2、根據實驗原理可知，如果油滴平衡沒有調節好，則數據必然是錯誤的，結果也是錯誤的。因為油滴的帶電量計算公式要 的是平衡時的數據

因為油滴很微小，所以不同的油滴其大小和質量都有一些差異，導致其粘滯力和重力都會變化，因此需要重新調節平衡才可以確保實驗是在平衡條件下進行的。

3、密立根油滴實驗的原理就是要 在平衡態下測量的，所以油滴必須做勻速運動或靜止！

小心翼翼的調節平衡，并根據刻度目測油滴的位置變化快慢或者是否變化，從而估算油滴是否在做勻速運動或者確定油滴是否靜止！不知道 1由于在實驗過程中使用高壓，溫度上升，油滴會漸漸揮發。可以通過調節顯微鏡的距離來進行觀察。

三.夫蘭克__赫茲實驗

第一峰值所對應的電壓是否等于第一激發電為？原因是什么？所測得的極小值為什么隨電壓的增大而增大？

1，如果由于熱運動受激，電子在最低激發態上的占據數等于，或大于基態的電子數，那么

第一峰值所對應的電壓就不等于第一激發位。（在這個實驗中，除了電子和氣態原子的非彈性碰撞外，還有彈性碰撞和氣體原子間由于熱運動的相互碰撞而引起的能量交換。）

2，隨著電壓的增大，根據電子與原子碰撞過程的方程，那么射出的電子的動能也會逐漸增大，(當電子穿過柵極后受到減速電場的作用，電子動能只有大于eV才能達到陽極形成陽極電流),此時這部分電子數量明顯增多，導致電流的極小值增加。

四.光電效應及普朗克常數的測定

定性解釋實際U-I曲線與理想U-I曲線偏離的原因。

如何選擇測量點，才能使U-I曲線畫的準確？

選擇濾色片的波長數較集中或分散，對實驗結果有何影響？

1，定性解釋實際U-I曲線與理想U-I曲線偏離的原因。

因為有暗電流和反向電流的存在。

2，選擇測量點，才能使U-I曲線畫的準確？

在電流變化激烈的地方應該多取點，電流變化舒緩的地方可大致取幾個代表點。

3，選擇濾色片的波長數較集中或分散，對實驗結果有何影響？

原則上不宜過于集中或分散，最好是五個波長的濾色片都用上（除非你的實驗室有任意可調波長的濾色片？）

下面我就談一下我在做實驗時的一些技巧與方法。

第一，做實驗要用科學認真的態度去對待實驗，認真提前預習，做好實驗預習報告。第二，上課時認真聽老師做預習指導和講解，把老師特別提醒會出錯的地方寫下來，做實驗時切勿出錯。

第三，做實驗時按步驟進行，切不可一步到位，太心急。并且一些小節之處要特別小心，若不會，可以跟其他同學一起探討一下，把問題解決。

第四，實驗后數據處理一定要獨立完成，莫抄其他同學的，否則，做實驗就沒有什么意義了，也就不會有什么收獲。實驗儀器用的非常不熟悉，這一切都給我做實驗帶來了極大的不方便，當我回去做實驗報告的時候又發現實驗的誤差偏大，可慶幸的是計算還順利。

總而言之，第一個實驗我做的是不成功，但是我從中總結了實驗的不足之處，吸取了很大的教訓。因此我從做第二個實驗起，就在實驗前做了大量的實驗準備，比如說，上網做提前預習、認真寫好預習報告弄懂實驗原理等。因此我從做第二個實驗起就在各個方面有了很大的進步，實驗儀器的使用也熟悉多了，實驗儀器的讀數也更加精確了，儀器的調節也更加的符合實驗的要求。就拿夫-赫實驗/雙光柵微振實驗來說，我能夠熟練調節ZKY-FH-2智能夫蘭克—赫茲實驗儀達到實驗的目的和測得所需的實驗數據，并且在實驗后順利地處理了數據和精確地畫出了實驗所要求的實驗曲線。在實驗后也做了很好的總結和個人體會，與此同時我也學會了列表法、圖解法、函數表示法等實驗數據處理方法，大大提高了我的實驗能力和獨立設計實驗以及創造性地改進實驗的能力等等。

第四篇：近代物理考試復習

1.什么是量子力學，簡述量子力學的發展過程，舉例量子力學的實際應用。答：量子力學是研究微觀粒子的運動規律的物理學分支學科，它主要研究原子、分子、凝聚態物質，以及原子核和基本粒子的結構、性質的基礎理論，它與相對論一起構成了現代物理學的理論基礎。量子力學不僅是近代物理學的基礎理論之一，而且在化學等有關學科和許多近代技術中也得到了廣泛的應用。

量子力學是在舊量子論的基礎上發展起來的。舊量子論包括普朗克的量子假說、愛因斯坦的光量子理論和玻爾的原子理論。

十九世紀中期，物理學形成了完整的、系統的經典理論體系。由于經典物理學在發展過程中幾乎沒有遇到什么重大難題，因而當時有許多物理學家錯誤地認為經典物理學理論是物理學的“最終理淪”，往后沒有什么重大的工作可做了，只是解一下微分方程和對具體問題進行解釋。但是，在經典物理學晴朗的天空中，不斷出現了幾朵“烏云”—經典理論無法解釋的實驗事實。其中最著名的是開耳芬稱之為“第一號烏云”的邁克爾遜—莫雷實驗與“第二號烏云”的黑體輻射實驗，此外還有光電效應實驗和原子光譜的實驗規律等。

1900年，普朗克提出輻射量子假說，假定電磁場和物質交換能量是以間斷的形式（能量子）實現的，能量子的大小同輻射頻率成正比，比例常數稱為普朗克常數，從而得出普朗克公式，正確地給出了黑體輻射能量分布。

1905年，愛因斯坦引進光量子（光子）的概念，并給出了光子的能量、動量與輻射的頻率和波長的關系，成功地解釋了光電效應。其后，他又提出固體的振動能量也是量子化的，從而解釋了低溫下固體比熱問題。

1913年，玻爾在盧瑟福原有核原子模型的基礎上建立起原子的量子理論。按照這個理論，原子中的電子只能在分立的軌道上運動，在軌道上運動時候電子既不吸收能量，也不放出能量。原子具有確定的能量，它所處的這種狀態叫“定態”，而且原子只有從一個定態到另一個定態，才能吸收或輻射能量。這個理論雖然有許多成功之處，對于進一步解釋實驗現象還有許多困難。

在人們認識到光具有波動和微粒的二象性之后，為了解釋一些經典理論無法解釋的現象，法國物理學家德布羅意于1923年提出了物質波這一概念。認為一切微觀粒子均伴隨著一個波，這就是所謂的德布羅意波。

1925年，海森堡基于物理理論只處理可觀察量的認識，拋棄了不可觀察的軌道概念，并從可觀察的輻射頻率及其強度出發，和玻恩、約爾當一起建立起矩陣力學；1926年，薛定諤基于量子性是微觀體系波動性的反映這一認識，找到了微觀體系的運動方程，從而建立起波動力學，其后不久還證明了波動力學和矩陣力學的數學等價性；狄拉克和約爾丹各自獨立地發展了一種普遍的變換理論，給出量子力學簡潔、完善的數學表達形式。

激光、電子顯微鏡、原子鐘到核磁共振的醫學圖像顯示裝置，都關鍵地依靠了量子力學的原理和效應。核磁共振的基本原理是原子核的不同自旋取向在強磁場下發生能級分裂，從而可以共振吸收某特定頻率的電磁輻射。

2.論述量子力學中力學量與算符的關系。

答：在量子力學中，當微觀粒子處于某一狀態時，它的力學量(如坐標、動量、角動量、能量等)一般不具有確定的數值，而是具有一系列可能值，每個可能值以一定的幾率出現。當粒子所處的狀態確定時，力學量具有某一可能值的幾率也就完全確定。例如，氫原子中的電子處于某一束縛態時，它的坐標和動量都沒有確定值，而坐標具有某一確定值r或動量具有某一確定值的幾率卻是完全確定的。量子力學中力學量的這些特點是經典力學中的力學量所沒有的。為了反映這些特點，在量子力學中引進算符來表示力學量。

算符是對波函數進行某種數學運算的符號。在代表力學量的文字上加“∧”號以表示這個力學量的算符。

算符是指作用在一個波函數上得出另一個函數的運算符號。量子力學中采用算符來表示微觀粒子的力學量。如果量子力學中的力學量F在經典力學中有相應的力學量，則表示這個力學量的算符符而得出的，即：

由經典表示式

中將

換為算

量子力學中力學量用算符

=λ，得到算符的本征值{λn}和相應的本表示，通過求解算符的本征值方程征值函數{n}；表示力學量的算符都是厄米算符，它們的本征函數構成完全系，即任何函數Ψx都可以用{

n}展開：Ψx=∑Cn

n(x)。當體系處于算符的本征態n時，力學量F有確定的值，這個值就是相應的本征值λn；當體系處于波函數Ψx所描寫的一般態時，力學量F沒有確定的值，這時測量F所得數值，必定是算符的本征值之一，測得λn的幾率為|Cn|^2。

3.描述微觀粒子波函數的物理意義，有何實驗可以說明微觀粒子具有波的性質。

答：微觀粒子的運動所遵循的是統計性規律，波函數正是為描寫粒子的這種統計行為而引入的。它既不描述粒子的形狀，也不描述粒子運動的軌跡，它只給出粒子運動的幾率分布。微觀粒子波函數的確定要滿足：單值，連續、有限的條件。此外，還需滿足歸一化條件：

。波函數是量子力學中用來描述粒子的德布羅意波的函數.為了定量地描述微觀粒子的狀態,量子力學中引入了波函數,并用ψ表示.一般來講,波函數是空間和時間的函數,并且是復函數,即ψ=ψ(x,y,z,t).將愛因斯坦的“鬼場”和光子存在的概率之間的關系加以推廣,玻恩假定就是粒子的概率密度,即在時刻t,在點(x,y,z)附近單位體積內發現粒子的概率.波函數ψ因此就稱為概率幅.電子在屏上各個位置出現的概率密度并不是常數：有些地方出現的概率大，即出現干涉圖樣中的“亮條紋”；而有些地方出現的概率卻可以為零,沒有電子到達,顯示“暗條紋”.由此可見,在電子雙縫干涉實驗中觀察到的,是大量事件所顯示出來的一種概率分布,這正是玻恩對波函數物理意義的解釋,即波函數模的平方對應于微觀粒子在某處出現的概率密度：即是說,微觀粒子在各處出現的概率密度才具有明顯的物理意義.據此可以認為波函數所代表的是一種概率的波動.這雖然只是人們目前對物質波所能做出的一種理解,然而波函數概念的形成正是量子力學完全擺脫經典觀念、走向成熟的標志；波函數和概率密度,是構成量子力學理論的最基本的概念。

知道波函數就可以知道：波函數在空間某點的強度（振幅絕對值的平方

t時刻在(x,y,z)點附近單位體積內找和在該點找到粒子的幾率成正比。到粒子的幾率密度。電子的雙縫衍射實驗、電子在晶體表面的衍射實驗、中子在晶體上的衍射實驗從實驗上揭示了微粒的波動性質。

4.論述原子結構理論并結合實驗觀測論述這個理論的發展過程。

答：基態原子具有核式結構，原子由原子核和核外帶負電的電子組成，帶負電的電子在一定的殼層軌道上繞核旋轉，其中n代表不同的殼層，同時遵循泡利不相容原理和能量最低原理：n+0.7l 對原子結構的認識過程：

湯姆生原子模型：1897年湯姆遜從陰極射線中發現帶負電的電子，1910年密立根用油滴實驗發現了電子的電量值，從而算出電子質量，它比整個原子的質量小得多，后來J.J.湯姆孫提出“西瓜”原子模型，認為原子帶正電部分是一個原子那么大的球，正電荷在球中均勻分布著，在球內或球上有負電嵌著，這些電子能在它們的平衡位置附近做簡諧振動。后來，?粒子的散射實驗對湯姆孫模型提出了挑戰，實驗發現?粒子在轟擊鉑箔時，絕大多數平均只有2~3度的偏轉，但有大約1/8000的?粒子偏轉角大于90，其中有的接近180。

盧瑟福原子模型：經過對?粒子散射實驗的記過分析，盧瑟福在1911年提出了原子的核式結構模型，認為原子有一個帶正電的原子核，所帶正電的數值是原子序數Z和單位電荷e的乘積，原子核外散布著Z個帶負電的電子圍繞它運動，但原子核質量占原子質量的絕大部分。

玻爾原子模型：盧瑟福的原子模型雖然很好的解釋了?粒子的散射實驗，但它又與經典電磁理論想矛盾，經典電磁理論認為電子加速運動輻射電磁波，能量不斷損失，電子回轉半徑不斷減小，最后落入核內，原子塌縮，與實際不符，因而陷入困境。1900年，德國物理學家普朗克提出了能量量子化的概念，解釋了黑體輻射譜。1905年，愛因斯坦提出了光量子概念。這些結論給了玻爾很大的啟發，玻爾把愛因斯坦提出的光量子的概念運用于盧瑟福原子模型中，提出了電子在核外的量子化軌道，解決了原子結構的穩定性問題，最終提出了氫原子的玻爾理論：

a.定態假設：電子只能在一些分立的軌道上運動，而且不會輻射電磁波。b.頻率條件假設：能級差與原子吸收（或放出）的光子能量相同。c.角動量量子化假設：電子的軌道角動量是h的整數倍。之后，索末菲把玻爾的原子理論推廣到包括橢圓軌道，并考慮了電子的質量隨其速度而變化的狹義相對論效應，導出光譜的精細結構同實驗相符。

5.玻爾原子結構理論是什么?量子力學理論是怎樣得出原子狀態量子化結果的，為了解釋氫原子光譜，波爾提出一個什么假設？由玻爾假設得到的氫原子能量、電子的角動量和軌道半徑與量子力學理論結果有什么異同。

答：（1）玻爾理論是指一種關于原子結構的理論。1913年由玻爾提出。是在盧瑟福原子模型基礎上加上普朗克的量子概念后建立的。

玻爾在氫原子和類氫原子（即原子核核外只有一個電子的）的光譜以及普朗克的量子論、愛因斯坦的光子學說的基礎上，提出了波爾原子結構理論的幾點假設。

1．定態假設：核外電子只能在一系列分立的軌道上繞核運動，且不輻射電波，能量穩定。電子軌道與能量分立En=-1/2*e^2/4πε0r n=1,2,3...2．角動量量子化假設：電子在不同軌道上運動時，其能量是不同的。軌道離核愈遠，能量愈高。當原子中的電子處于離核最近的軌道時，它們處于最低的??能量狀態，稱為基態。當原子從外界獲得能量時，電子可以躍遷到離核較遠、能量較高的軌道上，這種狀態稱為激發態。電子定態軌道角動量滿足量子化條件 Merv=nh/2π，它不可能處于兩個允許的相鄰軌道的能量之間。

3．躍遷假設：電子在能量不同的軌道之間躍遷時，原子才會吸收或放出能量。處于激發態的電子不穩定，可以躍遷到離核較近的軌道上，同時釋放出光能。釋放出光能（光的頻率）的大小決定于兩軌道之間的能量差，其關系式為：

（2）1913年，玻爾把量子觀念應用在原子的輻射光譜，出色地解釋了氫原子的光譜，成功地解決了原子有核結構的穩定性問題。玻爾氫原子理論的巨大成功，讓人們了解到量子這個新的概念對于物理的重要作用，從此，全世界物理學人的眼光都轉向到“原子理論”的研究，導致量子理論的最終成果——量子力學（海森堡的矩陣形式、薛定諤的波動形式、費曼的路徑積分形式）的提出。

兩者區別：在玻爾理論中，通過定態和能級描述電子在空間某處的最可能概率，它并沒有描述電子在空間的分布，而僅僅是得到最大概率存在的幾個能級。在量子力學中，通過波函數來描述自由電子在空間各處存在的概率。

玻爾理論利用三個量子數來描述電子軌道：n，nф，nΨ；其中n=1,2,3。量子力學利用三個量子數n，l，m來描述幾率大小。

兩者聯系：當量子力學中l趨近于無窮大時，l和玻爾理論中的Pф近似相等。同時也表明當L越小時，量子化越明顯。L越大時，量子理論越接近經典理論。

(2)其中R(r)僅是r的函數，Y(?,?)僅是?和?的函數。

（4）只是關于r的方程，稱為徑向方程，Y是球諧函數

當能量為正值時（E>0）無論E等于任何值（6）式的解都滿足波函數的標準條件，即體系的能量具有連續譜，在無窮遠處波函數不為零。能量為正值意味著電子不再受原子核的約束。然而作為氫原子體系，電子受到原子核的束縛，能量為負，這時，能量為：

舊量子論Pφ=nφh/2π當角動量很大時l=l+1此時二者一致。磁量子數與空間量子化L=mh/2π按量子力學理論，電子沒有明確的軌道。6.已知一個微觀粒子的狀態波函數是Ψ(x.y,z),關于這個粒子可以知道哪些信息，怎樣知道相關力學量，粒子出現在以坐標原點為心、半徑為a的球內的幾率是多少.?2答：包括：波函數在空間某點的強度（振幅絕對值的平方，?(r,t)）和在該點找到粒子的幾率成正比，主量子數n，角量子數l，磁量子數m，能量，角動量，電子被發現的概率分布等等。

幾率計算如下：dw???d??w????d??d??00**2??ao4?a3*rsin?dr???32（其中?*?為概率密度）

7.一個質量為μ的粒子被限制在半徑為r=a和r=b(a

答：球坐標系下，能量本征方程可寫成

設波函數

8.不考慮相對論效應和精細結構，氫原子的能級對角量子數是簡并的，可堿金屬原子能級對角量子數不簡并，解釋堿金屬原子能級與氫原子能級差異的原因。

答：氫原子能量只取決于主量子數n，與角量子數l和磁量子數m無關，具有高度簡并性，即對角量子數是簡并的。堿金屬的能級不僅由主量子數n確定，也與角量子數l有關，l不同的能級會產生分裂且能量相差較大，完全沒有了氫原子中l的簡并現象。堿金屬原子能級對角量子數不簡并有兩個重要原因：原子實的極化和軌道的貫穿。

a.原子實的極化

原子實原是一個球形對稱的結構，它里面的原子核帶有Ze個正電荷，Z-1個電子帶有(Z-1)e個負電荷，所以價電子好像處在一單位正電荷的庫侖場中。但由于價電子的電場的作用，原子實中帶正電的原子核和帶負電的電子的中心會發生微小的相對位移。于是正、負電荷的中心將不再在原子核上，形成一個電偶極子，這就是原子實的極化。極化而成的電偶極子的電場又作用于價電子，使它感受到除庫侖場以外的附加的吸引力，從而引起能量的降低。而且同一n值中，l值越小的軌道越扁，在扁軌道的一部分軌道上，電子離原子實很近，引起較強的極化，原子能量下降較多，所以能級較低；相反，l值越大的軌道越接近圓形，因而電子離原子實比較遠，極化較弱，所以對能量的影響也小，能級相對較高。

b.軌道的貫穿

原子實的極化對原子能級的影響是有限的，另一個引起能級變化的更主要的原因是電子的軌道貫穿。對于偏心率很大（l很小）的軌道，接近原子實的部分可能穿入原子實發生軌道貫穿，結果是原子對電子起作用的有效電荷 Z*>1。從實驗數據看出，堿金屬的有些能級離相應的氫原子能級較遠，這些能級的軌道必定是貫穿的，l 值一定較小；另一些比較接近氫原子能級，那些軌道大概不是貫穿的，l一定較大。比較同氫能級差別的大小，可以按次序定出l值。

9.堿金屬原子能級的雙重結構是從什么觀察實驗推斷出來的? 又是如何從理論上解釋的。

答：（1）堿金屬能級得雙重結構是從鋰原子觀察實驗推斷出來的

（2）堿金屬原子光譜，特指堿金屬鋰、鈉、鉀、銣、銫等元素的光譜。它們具有相似的結構，明顯地分成幾個線系。通常觀察到的有主線系、第一輔線系(漫線系)、第二輔線系(銳線系)和伯格曼線系(基線系)。

當用分辨本領足夠大的分光儀器去觀察堿金屬原子的一條光譜線時,會看出它是由二條或三條銳線組成,這稱為光譜線的雙重結構(或復雙重結構)，有時也稱堿金屬原子光譜的精細結構。例如鈉光譜主線系的第一條實為589.0nm和589.6nm兩條線組成，堿金屬原子的光譜都有類似的雙重結構。

堿金屬原子譜線的雙重結構是由于電子自旋與軌道運動相互作用的結果,設想電子具有某種方式的自旋，其角動量等于：1/2*h/2π，這個自旋角動量是不變的，是電子的固有矩。電子的自旋角動量等于即自旋量子數s=1/2。又由于電子自旋角動量相對于軌道角動量只可能有兩個取向,故堿金屬原子在滿充殼層外面只有一個價電子，滿充殼層的總角動量為零，所以價電子的總角動量就等于原子的總角動量。電子處在由于軌道運動而感受的磁場中，附加的能量可以表示為△E=-μsBcosΘ，Θ是磁矩和磁場的夾角，取0和180度。這能量加載未考慮自旋的原子能級上，就形成雙層能級。

10.試描述一個可以測定原子具有分裂能級的實驗，并簡要說明原理。答：施特恩-蓋拉赫實驗、順磁共振實驗、塞曼效應。塞曼效應：當光源放在足夠強的磁場中時，所發光譜的譜線會分裂成幾條而且每條譜線的光是偏振的，這稱為塞曼效應。

鎘（Cd）的 6438.47 埃的譜線

把鎘光源放在足夠強的磁場中，從垂直于磁場的方向觀察光譜，會發現這條譜線分裂成三條，一條在原位（波數為v），左右還各有一條。兩邊的兩條離中間的距離用波數表示是相等的（波數分別為）。三條譜線是平面偏振的。中間一條的電矢量平行于磁場，記為π線，左右兩條的電矢量垂直于磁場，記為σ線。如果沿磁場方向觀察光譜，中間那條就不再出現；兩邊的兩條仍在垂直方向觀察到的位置，但已經是橢圓的了。兩條的偏振轉向是相反的．頻率比原譜線頻率高的那一條的偏振轉向是沿磁場方向前進的螺旋轉動的方向，頻率較原譜線頻率低的那一條的偏振轉向相反。

11.詳細論述單價電子原子的原子態表示方式以及磁矩公式。

答：用大寫的字母S.P.D.F代表原子態，左上角標明能級數如2表示雙重結構，右下角標明j量子數j=l+s或j=l-s。原子實的軌道角動量，自旋角動量和總角動量都等于零，單價電子的角動量就等于整個原子的角動量，價電子的諸量子數也就可以表示整個原子。

? 自選磁矩

?s?epsme3,ps?he?4?mes(s?1)?,s?1/2,?B?3?Be?2me

??s?? 軌道磁矩

電子軌道運動相當于一個閉合電路，等效電流i和等效軌道磁矩?l為：?l?iA,i?,?A?e其中?為周期，A為電路包圍的面積，則

?2?012rd??2e??012d?1rdt?2dt2me??0mer2?dt?pl?2me??l? ??ple???pl2me2me而pl?l(l?1)?，所以?l?? 總磁矩

hel(l?1)?l(l?1)?B

4?me

12.對鉀和鈣原子，(1)寫出基態、第一和第二激發態的電子組態;(2)寫出基態、第一和第二激發態的原子態:(3)當價電子從4d態躍遷到4p態時，考慮精細結構，畫出能級間的躍遷圖。

（1）鉀Z=19基態電子組態：1s22s22p63s23p64s；第一激發態電子組態：1s2s2p3s3p3d 第二激發態3d改為4p；鈣Z=20基態4s4s4p 22626

2,一激4s3d，二激（2）鉀原子態42S1/2;32D5/2,32D3/2；42P(1/2;3/2)鈣原子態

2考慮精細結構，能級躍遷圖如下（其中4d：42D5/2;42D3/2，4p：42P;4P3/21/2）

13.論述具有兩個價電子的原子能級特征。

答：實驗發現，第二主族元素原子光譜有兩套線系，對應的能級也有兩套，單重態能級和三重態能級，單重態能級對應單線光譜，三重態能級對應多線光譜，兩套能級間沒有躍遷。對于兩個價電子的系統，S 只能取0或1。當 S=0時，原子的總角量子數 J=L，此時相同角動量的原子只有一個總狀態，稱為單一態，即只有一個能級。

當 S=1 時，原子的總角量子數 J=L+1，L，L-1，共有三個J值，此時相同角動量的原子有三種狀態，稱為三重態，即有三個能級。

原子能級的類型實質上是原子內部幾種相互作用強弱不同的表現, L-S耦合和j-j耦合是兩個極端情況,有些能級類型介于二者之間。由于原子實總角動量和磁矩為0，因此原子態的形成，只需考慮價電子即可。兩個電子各自有軌道運動和自旋，每一種運動都產生磁場，對其它運動都有影響。四種運動將相互影響，可以形成六種相互作用：G1(s1,s2)，G2(l1,l2)，G3(l1,s1)，G4(l2,s2)，G5(l1,s2)，G6(l2,s1)，一般來說G5和G6很小，可以忽略。G1、G2遠大于G3、G4時，遵循LS耦合，反之為JJ耦合。

能級有精細結構：G1很強，使不同S 能級分開；G2又使不同L的能級分開；G3和G4分開不同J 值的能級。每個原子態對應一定的能級。由多電子組態形成的原子態，能級順序遵循如下規律：

洪特定則（只適用于L-S耦合）：從同一電子組態形成的能級中

（1）重數較高的（S較大）能級位置較低；（2）重數相同的（S相同）能級中，L最大的位置最低。對于同一L不同J的能級，具有最小J值能級位置最低是正常次序，最大J值的能級位置最低是倒轉次序。

朗德間隔定則：在一個多重的能級中，能級的二相鄰間隔同有關的二J值較大那一值成正比。

14.鈹原子共4個電子，已知其中3個始終處于基態。1)寫出鈹原子的三個最低能量的電子組態;(2)用L-S耦合模型分別寫出以上三種電子組態的原子態；(3)畫出當被激發的價電子從3S軌道回到基態時，可能的能級躍遷圖。

15.一個原子有2個價電子，分別處在p態和d態，求它們可形成的原子態。LS耦合時，總角動量量子數最大的原子態的磁矩是多少。

16.鋅原子的核電荷數Z=30.設價電子為LS耦合，1)寫出基態電子組態與原子態；2)當一個價電子被激發到5s 時，寫出此時的原子態，作出相應的能級躍遷圖。

17.論述X射線譜的特征及原理，為什么說X射線譜對研究原子結構問題有重要意義。

答：X 射線譜，波長大致介于 700～0.1 埃范圍內的電磁輻射，X 射線譜由連續譜和標識譜兩部分組成，標識譜重疊在連續譜背景上，連續譜是電子在靶上被減速產生的（高速電子到了靶上，受靶中原子核的庫倫場作用而減速，電子動能轉成輻射能，就有射線放出，稱為軔致輻射）。標識譜是由一系列線狀譜組成，它們是因靶元素內層電子的躍遷而產生，每種元素各有一套特定的標識譜，反映了原子殼層結構的特征。同步輻射源可產生高強度的連續譜X射線，現已成為重要的X射線源。X射線譜的某些特性反映了原子內部結構的情況，通過X射線可以對原子結構問題進一步的探索。1.連續譜：連續譜 X 射線的短波限λ0與發射 X 射線的材料無關，而只與電壓有關：λ 0 = hc /(ev)h為普朗克常數，e為電子電量，c為真空中的光速。

2、標識譜：標識譜是線狀譜，由具有各別波長的譜線構成。

譜線的波長決定于靶子的材料，每一種元素有一套一定波長的線譜，成為這元素的標識，所以稱為標識譜。

標識譜有下述特征：各元素的標識譜有相似的結構，清楚地分為幾個線系，波長最短的一組線稱為K 線系，這個線條一般可以觀察到三條譜線稱作 Kα,Kβ,Kγ。Kα線最強，它的波長最長，實際由兩條線組成，Kγ線最弱，它的波長最短。

比K線系的波長更長一些，譜線也較多的一組譜線稱為L線系，波長更長的還有M線系和N線系，線系的結構與化學成分無關。X射線管上需要加幾萬伏特的電壓才能激發出某些線系，X射線的光子能量比可見光的光子能量大得多。

綜上所述可以得出：X 射線的標識譜是靶子中的原子發出的，從它的不顯示周期變化，同化學成分無關和光子能量很大來看，可以知道這是原子內層電子躍遷所發的。

關于各線系的譜線怎樣由內層電子發射的問題早已研究清楚： K線系是最內層以外各層電子躍遷到最內層的結果。L線系是第二層以外各層的電子躍遷到第二層的結果。M線系是第三層以外各層的電子躍遷到最內層所發射的。K系中波長最長，強度最大的，是第二層的電子躍遷到最內層時所發射的。波長最短而且比較弱的 Kγ線是n=4那一層電子躍遷到最內層的結果。

標識譜反映了原子內層結構的情況，譜線的波長代表能級的間隔，譜線的精細結構顯示能級的精細結構，所以 X 射線標識譜對研究原子結構問題有重要意義。

18.定量分析原子在外磁場B中所受到作用及運動情況。答：1.拉莫爾旋進

19.論述材料抗磁性與順磁性原理。

答：有些物質放在磁場中磁化后，它的宏觀磁矩的方向同磁場方向相反，這類物質稱為抗磁性的。另一類物質在磁場中磁化后宏觀磁矩的方向同磁場方向相同，這類物質稱為順磁性的。

1.抗磁性

抗磁性是磁場對電子軌道運動所起作用的結果；電子軌道運動在磁場中會發生旋進，旋進角動量的方向在任何情況下都是在磁場的方向，同電子軌道運動的速度和方向無關。在同一磁場下，旋進的速度是常數。因此一個原子中所有的電子構成一個整體繞著磁場旋進，形成一個電子的環流，但電子帶負電，會產生磁矩指向磁場的相反方向，這就是抗磁性的來源。抗磁性既是磁場對電子軌道運動的作用的結果，應該發生有任何原子或分子中，因此是普遍存在的。

但是對于原子，只有在J=0，因而磁矩為0的情況下，抗磁性才顯出來。如果J≠0，較強的順磁性會掩蓋了抗磁性。

2.順磁性

順磁性是具有磁矩的原子在磁場中各種取向的平均效果。

原子磁矩在磁場中的取向是量子化的，只能有2J+1個取向，相當于2J+1個能級，由于無規則熱運動，原子相互碰撞，交換能量，當達到熱平衡時，原子在諸能級的分布符合波耳茲曼分布律。每一個能級相當于磁矩的一個取向，具有較低能級的原子數比高能級的原子數要多，而磁矩是正值的能級低于負值的能級。所以大量具有總磁矩的原子的平均磁矩是正的，也就是平均磁矩是向著磁場的方向的。這就顯出順磁性。溫度越高，順磁性效應越弱。

因此：凡是總磁矩等于零的原子或分子都表現抗磁性，總磁矩不等于零的原子或分子表現順磁性。

20.什么是塞曼效應，詳細論述塞曼效應的理論解釋。分析從2D3/2到2P1/2躍遷產生的譜線的塞曼效應結果。

答：當光源放在足夠強的磁場中時，所發光譜的譜線會分裂成幾條而且每條譜線的光是偏振的，這稱為塞曼效應。

原子處在磁場中，其發出的譜線會比未加磁場時多出幾條，對此我們可以類比原子光譜精細結構產生的機理（原子光譜精細結構是由于原子中電子自旋磁矩在電子軌道運動產生的磁場的作用下，在原子原來的能級上增加了附加能量，致使能級分層，出現譜線的精細結構），在這里，由譜線增多，我們也可以判斷是原子中發生躍遷產生譜線的對應能級增多了，也就是說原子在未加磁場時的能級的基礎上增加了附加能量，而這種附加能量實質是磁場對原子磁矩的作用所致。下面將討論磁場與原子磁矩的作用的關系。1．原子的總磁矩

在構成物質的最小單元原子中，存在著復雜的運動，而原子中帶電荷的電子和原子核的復雜運動使原子產生了磁矩。有以下三種：

遵循躍遷選擇原則。

（3）能級分裂成(2J+1)層，能級間隔：?E?gjB?B，朗德因子gj?1?2J(J?1?)L(?L?1)S?(S1)，則：

2J(J?1)344D3/2能級分裂為2??1?4層；g2?,?E2?B?B

2551222??1?2g?,?E?B?B，第二問需要）（2P能級分裂為層；111/2233（4）譜線分裂為6條，格羅春圖為：

M3/21/22/5-1/2-2/5-3/2-6/5M2g26/5M1g1M2g2-M1g11/3-1/3-1/1513/1511/15-11/15-13/151/15

11311111113?()?(M2g2?M1g1)L?(?,?,?，,)L ?***5131波數位移最小為L，最大為L

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第五篇：近代物理實驗總結

近代物理實驗總結

這學期我做了七個近代物理實驗，分別是?能譜和相對論動能動量關系的驗證、聲光效應與光拍法測光速、光泵磁共振、氦氖激光器的模分裂和模競爭、法拉第效應、液晶物性和塞曼效應。

這門課選取的都是在物理學發展史上的著名實驗和在實驗方法和技術上有代表性的實驗。對于我做的實驗我有以下體會：

一、實驗內容涵蓋廣泛，涉及電磁學、光學及原子物理等很多領域。

二、實驗原理比較復雜。很多實驗涉及量子力學、原子物理中我不懂的知識。

三、實驗儀器設備比較先進。除了示波器近代物理實驗中還用到許多精密的、科研中常用到的儀器，如在氦氖激光器的模分裂和模競爭用到的掃描干涉儀、塞滿效應里用到的攝譜儀等。

經過這學期的實驗課，我個人得到了不少的收獲，一方面加深了我對一些實驗理論的認識，另一方面也提高了實驗操作能力。下面我總結一下我的體會和在實驗中遇到的問題。

一、教材和講義中的實驗原理都往往敘述很詳細，但我們在寫預習報告時卻不應把書上的內容都抄寫一遍，而是應該在理解了教材上的實驗原理和公式推導的基礎上，總結和概括書上的內容，這樣的預習報告才會對實驗操作有指導作用。但很多時候我們并沒有完全理解教材上的內容，所以對實驗具體做什么和這樣做的目的并沒有很好的掌握，只是參照實驗室里的操作說明一步步的進行，對整個實驗過程沒有融會貫通。具體操作的步驟上出問題不能自己解決，經常去問老師。這個是我在實驗中遇到的最大的問題。比如在實驗中我知道要提高某一物理量的值就能得到實驗結果，但反應到儀器上，我可能就不知道這個值要如何去改變，或者我不知道某個實驗參數為什么那么選擇。這給我的啟示是應該在預習時多多思考實驗原理是如何反應在實驗具體操作步驟上的，這樣在老師講解過程中也能更有的放矢。

二、我這學期的實驗里有4個實驗要用到示波器，示波器盡管在普物實驗課上多次使用了，但我覺得我并沒有真正熟悉和理解示波器，這造成了經常要不停地調示波器，費時費力。還有調光路從普物實驗時就是我的天敵，等高共軸、按著光傳播的順序依次調整各個儀器的道理我也明白，可是操作時總是控制不了光路，法拉第效應、聲光效應與光拍法測光速和塞曼效應這三個實驗都要用到調光路，尤其是聲光測速里光路圖很復雜，用到了許多小鏡子，我調了許久才得到基本滿足要求的光路，光路有偏差就造成了實驗數據的誤差。所以近代物理實驗不僅要求對原理的理解和操作技巧，更需要耐心和仔細才能更好地完成實驗。

三、做完實驗后處理實驗報告也很重要，正確的實驗操作是得到合適的實驗數據的基礎，在系統誤差一定的情況下，實驗數據處理得恰當與否，會直接影響偶然誤差的大小。所

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以對實驗數據的處理是實驗的重要內容之一。由于不理解實驗儀器的精度，造成處理數據時弄錯了數據的有效位數，比如我做的第一個實驗?能譜和相對論動能動量關系的驗證，需要尋峰并記錄道數，我采用的是軟件的自動尋峰功能并記錄了電腦上顯示的道數，但是儀器顯示了峰的倒數是有一位小數的，而實驗中道數的有效位數只能是整數，所以明確實驗條件是得到正確的實驗數據的基礎。

最后，這學期做近代實驗收獲挺大的，動手能力也得到了提高，理解了一些經典的物理實驗，加深了我對物理的興趣。

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