近代物理实验复习资料
复习题
一、填空
1、当△M=±1时，垂直于磁场方向观察时产生线偏振光，线偏振光方向垂直于磁场，
叫 光。
2、氦氖激光的一个光子能量 ；1mw的氦氖激光的光子流量为
。
3、全息照相的物光参光光程 ；两者之间的夹角 ；两者之间的光强比 ； 爆光时间 ； 显影时间 ；定影时间 。
4、 椭偏法中为了使Δ和ψ成为比较容易测量的物理量，应设法满足两个条件：①使入射光束满足 ；②使反射光束成为线偏振光，也就是令反射光两分量的位相差为 。
5、把光源放在足够强的磁场中，原来的一条光谱线分裂为 ；分裂的条数
随能级的类别而不同。
6、铷原子超精细结构塞曼子能级间的磁共振信号用 方法检测。
7、由于光电倍增管的响应时间不为零，光电子从阴极到阳极存在 。
8、光泵磁共振实验时，观测光抽运信号是常采用 。
9、塞曼效应证实了原子 。
10、塞曼效应是用高分辨率的分光仪器 观察汞546.1nm谱线。
11、甄别器的响应时间不为零，一个甄别器在每个所接受的输入脉冲之后存在一个
在此时间内不接受的输入脉冲。
12、光是一种 ，但有能量的粒子。 一个光子的能量为 。
13、光泵磁共振实验是在 的磁共振实验，地磁场水平分量和扫场分量的影响不可忽略。
14、写出上图中各序号的名称：
⒈补偿器；⒉ ；⒊ ；⒋⒐ ；⒌⒍ ；⒎ ；⒏ ；⒑⒒ ；⒓⒔ ；⒕光栏
二、判断题：
1、全息照相要求O光和R光应是相干光，O光和R光应在宏观零光程差附近。（ ）
2、当△M=±1时，垂直于磁场方向观察时产生线偏振光，线偏振光方向平行于磁场，叫σ光。（ ）
3、计算机数值模拟方法是从物理定律出发，用离散化变量描述物理体系的状态，从而体现物理过程的规律。（ ）
4、当△M=0时，垂直于磁场方向观察时产生线偏振光，线偏振光方向平行于磁场，叫π光。（ ）
5、光电倍增管是由窗、光阴极、倍增极和光阳极组成。（ ）
三、简答题：
1、椭偏法的基本思想是什么？各光学部件的名称和作用？。
2、I（x,y）=e02+er2+2e0ercos(ψo-ψ r)公式中，各项的物理意义是什么？
3、结合罗沦兹吸引子，谈谈你对混沌现象的理解。
4、 在实验过程中如何区分哪个是87Rb、哪个是85Rb的谱线。
5、 你怎样理解一般全息图每点上都记录了物体上各点光的完全信息。
6、 计算机模拟的基本步骤。
7、 法布里-珀罗标准具的结构、原理和作用。
8、 为什么要滤去D2光？用
光为什么不能实现光抽运？用
光照射85Rb将如何？
四、做图题：
1、画出全息照相的实验光路图及各部件的名称。
2、画出汞原子546.1nm谱线由3S1和3P2能级分裂情况及谱线强度的图。
五、计算题：
1、光泵磁共振实验中，已知：水平电流I=0.170A 、f1=622.5KHZ、f2=500.9KHZ、根据公式计算gF的值。（h=6.626*10-34 J.S 、μB=9.2741*10-24J.T-1、N=250匝、机号：22054 R=0.2405m、）。
2、光泵磁共振实验中，已知：水平电流I=0.248A 、f1=501.2KHZ、f2=581.4KHZ、根据公式计算gF的值。（h=6.626*10-34 J.S 、μB=9.2741*10-24J.T-1、N=250匝、机号：22054 R=0.2405m、）。
弗兰克---赫兹实验
1914年，弗兰克和赫兹在研究充汞放电管的气体放电现象时，发现透过汞蒸气的电子流随电子的能量显现出周期性变化，同年又拍摄到汞光谱线235.7nm的发射光谱,并提出了原子中存在着“临界电势”。1920年，弗兰克及其合作者对原先装置做了改进，测得了亚稳能级和较高的激发能级，进一步证实了原子内部能量是量子化的，从而确证了原子能级的存在，为此，弗兰克和赫兹获得了1925年的诺贝尔物理奖。
本实验通过汞原子第一激发电势的测量，了解弗兰克和赫兹研究原子内部能量量子化的基本思想和方法；了解电子与原子碰撞和能量交换过程的微观图象，以及影响这个过程的主要物理因素。
微波技术
微波技术的应用十分广泛，如军事，国民经济，科学研究，医疗卫生，以及家庭生活等各个领域，正在成为日常生活哦和尖端科学发展所不可缺少的门现代技术。
微波传输线
常用的微波传输线有同轴传输线、波导传输线、微带传输线等。由于辐射损耗，介质损耗、承受功率和击穿电压等的影响，同轴线和微带线的使用受到一定的限制，而波导传输线由于无辐射损耗和外界干扰、结构简单、击穿强度高等特点在微波段得到了广泛的应用。
传输线中某一种确定的电磁场分布称为，通常用TME、TE或TM表示。同轴线、微波带线中传输的基本波形是TEM波（横电磁波）；而波导中传输的确是TE波（横电波）或TM波（横磁波）。矩形波导中的
波有单模传输、频带宽、低损耗、模式简单稳定、已与激励和耦合等优点，而广泛应用。
微波在波导中传输时，存在一个截止波长
，波导中只能传输
<电磁波。波导波长
。（判断题）
在实际情况中，传输线并非无限长，此时传输线中的电磁波与入射波与反射波叠加而成成，传输线中的工作状态主要决定于负载的情况。
（1） 波导终端接匹配负载时，微波功率全部被负载吸收，无反射波，波导中呈行驻波状态。此时
（2） 波导终端短路（接理想导体板）、开路或接纯抗性负载时，形成全反射，波导中呈纯驻波状态。此时
。
（3） 波导终端接一般性负载（有电阻又有电抗）时，形成部分反射，波导中呈行驻波状态。此时
微波的传输特性和基本测量
●波长的计算
本实验是微波实验的基础之一，要求学会使用基本微波器件，了解微波震荡的基本工作特性和传输特性，并掌握频率、功率以及驻波比等基本的测量。
微波在波导中传输具有横电波（TE波）、横磁波（TM波）和横电波与横磁波的混合波三种形式。矩形波导是常用的传输线之一，它能传输各种波型的横电波（TE波）和横磁波（TM波）。微波实验中使用的标准矩形波导管，通常采用的传输波型是波
波导中存在入射波和反射波，描述波导管中匹配金和反射程度的物理量是驻波比和反射系数。依据终端负载的不同，波导管具有三种工作状态：
（1） 当终端“匹配负载”时，反射波不存在，波导中呈行波状态；
（2） 当终端接“短路片”、开路或接纯电抗性负载时，终端全反射，波导中呈纯驻波状态；
（3） 一般情况下，终端是部分反射，波导中传输的既不是行波，也不是纯驻波，而是呈混波状态。
实验中通常采用驻波测量线来测定波导波长和驻波比。图为课本中的驻波测量线结构示意图。使用驻波测量线进行测量时，要考虑探针在开槽波导管内有适当的穿伸度，探针穿伸度一般取波导窄边宽度的5%---10%。实验前应注意驻波测量线的调谐，使其具有最佳的灵敏度，又使探针对微波通路的影响降至最低。一般是将测量线终端短接，形成纯驻波场。移动探针置于波节点，调节测量线，使得波节点位置的检波电流最大，反复进行多次。
微波介质特性的测量
本实验采用谐振腔微扰法测量介质的特性参量，首先使用示波器观测速调管的振荡摸和反射式腔的谐振曲线，了解谐振腔的工作特性；进而学习反射式腔测量微波材料的介电常量
和介电损耗角正切tan
的原理和方法。
如果在矩形谐振腔内插入一圆柱形样品棒，样品在谐振腔中电场的作用下就会被极化，并在极化过程中产生能量损失，因此，谐振腔的谐振频率和品质因数将会变化。
核共振技术
1939年美国物理学家拉比用分子束共振法实现了核磁共振这一物理思想。核磁共振技术还应用到化学、生物、医学、地学和计量学等学科领域。
所谓磁共振，是指磁矩不为零的原子或原子核处于恒定磁场中，由射频或微博电磁场引起塞曼能级之间的共振跃迁现象。这种共振现象若为原子核磁矩的能级跃迁便是核磁共振；若为电子自旋磁矩间的能级跃迁则为电子自旋共振。
核磁共振的稳态吸收
●g因子的计算
核磁共振（简称NMR）的研究，始于核磁矩的探测。有清晰、快速、无害等优点。在医学上可准确的诊断肿瘤等疾病。
NMR的实验方法可采用两种不同的射频技术。其一是稳态法（即连续波法），用连续的射频场作用于原子核系统，以观测NMR波谱；其二是瞬态法（即脉冲波法），用脉冲的强射频场作用于原子核系统，以观测和此举弛豫过程的自由感应现象。
电子自旋共振
电子自旋共振（简称ESR）是1944年由扎伏伊斯基首先观察到 的。它是探测物质中未耦合电子以及它们周围原子互相作用的重要方法，有很高的灵敏性和分辨率，并且在测量过程中不破坏样品结构的优点。目前在化学、物理、生物和医学等个方面得到广泛应用。
微波段电子自旋共振
微波ESR谱仪由产生恒定磁场的电磁铁记电源，产生交变磁场的微波源和微波电路，带有待测样品的谐振腔以及ESR信号的检测和显示系统等组成。
铁磁共振
●g因子的计算
铁磁共振（FMR）观察的对象是铁磁物质中的未偶电子。
观察铁磁共振通常采用过式谐振腔法。
3个实验原理方框图
第二篇：近代物理实验大纲-苏州大学
近代物理》实验教学大纲
20##-4-27 9:35:57
《近代物理》实验教学大纲
课程编号： 08131007 大纲执笔人：钱 铮
课程名称： 近代物理实验 大纲审批人：晏世雷
英文名称： Modern Physical Experiment
课程学时： 54学时 实验学时：3×18
实验室名称：基础物理实验中心 近代物理实验室
实验课性质：独立设课
适用专业： 物理学,光信息科学与技术
一、本课程实验教学目的与要求
根据《近代物理实验教学大纲》的要求，结合近年来各校的教改经验，近代物理实验教学内容包括实验思想、实验设计、实验技术及数据处理等四个方面，注重安排一些近代物理学发展史中起重要作用的著名实验，重视培养高年级学生用实验方法研究物理现象和规律，提高他们的科学探索意识。实验选题分为两个部分，必做实验和选做实验。
二、主要仪器设备及现有台套数
1、相对论实验谱仪 2套 13、正温度系数（PTC）半导体陶瓷
2、β射线的吸收和能量的测定 1套 阻温特性曲线的测量 1套
3、夫兰克—赫兹实验 3套 14、扫描隧道显微镜 1套
4、塞曼效应 1套 15、光速的测定 2套
5、光谱定性分析 1套 16、传感器实验 1套
6、动态全息计量术 1套 17、黑体辐射实验 1套
7、氢原子光谱 1套 18、单光子计数实验 1套
8、核磁共振 2套 19、光多道实验 1套
9、铁磁共振 2套 20、光磁共振 2套
10、电子自旋共振 2套 21、X射线实验 2套
11、微波实验系统 2套
12、示波器法观测磁滞回线 1套
三、实验课程内容和学时分配
四：实验项目的内容和要求
(略)
五、考核方式
1、实验报告：学生每做完一个实验必须独立完成一篇实验报告。报告必须包括的内容为：实验名称、实验目的、实验所用器材、实验原理、实验步骤、原始数据记录、数据处理、实验结果分析等。
2、考核方式
（1） 实验课的考核方式为平时实验成绩+笔试成绩。
（2） 实验课课平时成绩占课程总成绩的70%、笔试成绩占30%。
六、实验教材、参考书
1、 教材：
《近代物理实验讲义》苏州大学物理科学与技术学院近代物理实验室编
2、 参考书：同上
《近代物理实验讲义》南京大学近代物理实验室主编，南京大学出版社（97年）；
《近代物理实验讲义》复旦大学戴乐山主编，复旦大学出版社（95年）
《近代物理实验讲义》北京大学吴思诚主编，北京大学出版社（95年）