核物理实验报告
闪烁γ能谱测量实验报告
张传奇2012012784
一、实验目的
1. 加深对γ射线和物质相互作用的理解。
2. 掌握NaI(Tl)γ谱仪的原理及使用方法。
3. 学会测量分析γ能谱。
4. 学会测定γ谱仪的刻度曲线。
二、实验仪器
FH1901NaI(Tl)闪烁谱仪、SR-28 双踪示波器、137Cs放射源、60Co放射源
三、实验原理
1、γ射线与物质相互作用
γ射线与物质相互作用主要有光电效应、康普顿散射及电子对效应。
在光电效应中，原子吸收光子的全部能量，其中一部分消耗与光电子脱离原子束缚所需的能量，另一部分就作为光电子的能量，所以，释放出来的光电子能量就是入射光子的能量和该束缚电子所处的电子的壳层的结合能B
γ之差，因此
E光电子=Eγ-Bi= Eγ
即光电子的动能近似等于γ射线的能量。值得注意的是，由于必须满足动量守恒定律，自耦电子不能吸收光子能量二成为光电子。光电效应的发生除入射光子和光电子之外，还需一个第三者参加，这个第三者就是发射光电子之后剩余下来的整个原子，它带走一些反冲能量，由于他的参加，动量和能量守恒才能满足。
康普顿散射是γ光子与原子外层电子相互作用的结果。这是γ光子与物质中“自由”电子（包括束缚甚弱的电子）非弹性散射的过程，根据散射过程中的动量守恒和能量守恒定律可求得散射电子（又称康普顿电子）的动能为：
式中m0c2为电子静止能量，?为γ光子的散射角，v为散射光子频率。
发生康普顿效应时，散射光子可以向各个方向散射。对于不同方向的散射光子，其对应的反冲电子的能量也不同。因而，即使入射γ光子的能量是单一的，反冲电子的能量的确实随散射角连续变化的。
电子对效应时γ光子从原子核旁经过时，在原子核的库仑力的作用下，γ光子转化为一个正电子和一个富电子的过程。根据能量守恒定律，只有当入射光子的能量hv大于m0c2，即大于1.02Mev时，才能发生电子对效应，与光电子效应相似，电子对效应除涉及入射光子和电子对意外，必须要有原子核参加。
2、能谱分析
γ射线与闪烁体发生光电效应时，γ射线产生的光电子动能为：
其中B i为K、L、M 等壳层中电子的结合能。在γ射线能区，光电效应主要发生在K 壳层，此时K 壳层留下的空穴将为外层电子所填补，跃迁时将放出X 光子，其能量为Ex。这种X 光子在闪烁晶体内很容易再产生一次新的光电效应，将能量又转移给光电子。上述两个过程几乎是同时发生的，因此闪烁体得到的能量将是两次光电效应产生的
光电子能量和：
所以，由光电效应形成的脉冲幅度就直接代表了γ射线的能量。
在康普顿效应中，γ光子把部分能量传递给次级电子，自身则被散射。反冲电子(次级电子)动能为：
散射光子能量可近似写成：
式中θ为散射γ与入射γ射线的夹角（散射角）。
当θ=180°时，即光子向后散射，称为反散射光子；此时
I(Tl)谱仪测得Cs137的γ能谱：
如下图所示，测得的γ能谱有三个峰和一个平台。最右边的峰 A 称为全能峰，这一
脉冲幅度直接反映γ射线的能量即0.661MeV；上面已经分析过，这个峰中包含光电效应
及多次效应的贡献，本实验装置的闪烁探测器对0.661MeV 的γ射线能量分辨率< 9%。
平台状曲线 B 是康普顿效应的贡献，其特征是散射光子逃逸后留下一个能量从0到的连续的电子谱。
峰 C 是反散射峰。由γ射线透过闪烁体射在光电倍增管的光阴极上发生康普顿反散射或γ射线在源及周围物质上发生康普顿反散射，而反散射光子进入闪烁体通过光电效应而被记录所致。这就构成反散射峰。
反射峰的能量为
3、谱仪的能量分辨率和能量刻度曲线
闪烁单晶γ谱仪最主要的指标是能量分辨率和线性
由于单能带电粒子在闪烁体内损失能量引起的闪烁发光所放出的荧光光子数有统计涨落；一定数量的荧光光子打在光电倍增管光阴极上产生的光电子数目有统计涨落。这就使同一能量的粒子产生的脉冲幅度不是同一大小而近似为高斯分布。能量分辨率的定义是：
?U是峰值一半处的宽度，通常叫半宽度；U 峰值对应的幅度，即峰位。因为输出幅度可以变化为射线的能量，如果线性良好，可以直接变为
W表示谱仪能区分的能量很靠近的两条蒲县的本领，或者说它代表了谱仪能够分辨的两种能量很相近的能量差的相对值的极限。显然，W越小越好，表示它能将靠的很近的谱线分开，对于一台谱仪来说，近似的有
即谱仪的分辨率还与入射例子的能量有关。通常NaI (Tl)单晶γ闪烁谱仪的能量分辨率以Cs137的0.661MeV 单能γ射线为准，它的值一般是10%左右，最好可达6%~7%。能量的线性就是指输出的脉冲幅度与带电粒子的能量是否有线性关系，以及线性范围的大小。谱仪的能量分辨率，线性的正常与否与谱仪的稳定性有关。因此在测量过程中，要求谱仪始终能正常的工作，为避免电子仪器随温度变化的影响，在测量前仪器需预热十五分钟。
四、实验步骤
1、按图连接好仪器，检查路线无误后开高电压电源，预热几分钟。注意不要接触探头，注意安全。把137Cs放射源放到托盘上，加高压用脉冲示波器观察探头工作状态。观察到相反波形则表明探头已经工作，该波形幅度最大的部分有一明亮光带，这是光电效应引起的，而幅度较小的不断变化的弥漫区域是由康普顿电子形成的。高压调节合适则亮带窄而亮，且亮带与弥漫区之间明显可见一较暗带域出现。
2、调节放大器的放大倍数与时间常数，用示波器观察放大器的输出波形，使放大器输出脉冲幅度为8v 左右，且使输出波形尽量与探头输出波形相似。
3、单道道宽设置为0.1v 微积分开关置于微分位置。调节单道阀值，粗侧谱形，以确
定光电峰在8v 左右。
4、精测137Cs能谱，单道道宽置于0.1v 不动，逐渐改变单道阀值，从9.9v 开始
每隔0.1v测一次计数，测量时间30s/次。在康普顿平台区可隔点测量，做出137Cs的γ能
谱并求出谱仪的能量分布。
5、放上60Co源，改变放大倍数，使60Co的1.33Mev 的光电峰脉冲高度在8v 左右，一次测出137Cs和60Co的γ光电峰，作出谱仪的能量刻度曲线。
五．实验数据处理
1、精测137 Cs的γ能谱，并求出谱仪的能量分辨率
实验数据：阈值：9.9v—0.3v t=30s
U/v N U/v N U/v N U/v N
9.9 11 7.7 537 5.5 933 2.4 1119
9.8 13 7.6 393 5.4 938 2.3 1070
9.7 17 7.5 332 5.3 878 2.2 1007
9.6 12 7.4 268 5.2 928 2.1 982
9.5 16 7.3 274 5.1 898 2 952
9.4 14 7.2 262 5 870 1.9 973
9.3 14 7.1 261 4.9 849 1.8 882
9.2 26 7 271 4.8 844 1.7 947
9.1 31 6.9 265 4.7 884 1.6 927
9.0 56 6.8 302 4.6 806 1.5 920
8.9 166 6.7 293 4.4 865 1.4 907
8.8 400 6.6 323 4.2 818 1.3 1023
8.7 891 6.5 358 4 718 1.2 1169
8.6 1675 6.4 404 3.8 840 1.1 1394
8.5 2494 6.3 468 3.6 883 1 1303
8.4 3362 6.2 498 3.4 918 0.9 1035
8.3 3789 6.1 548 3.2 984 0.8 955
8.2 3626 6 644 3 1034 0.7 909
8.1 2937 5.9 746 2.8 1101 0.6 895
8 2170 5.8 862 2.7 1194 0.5 1021
7.9 1457 5.7 904 2.6 1198 0.4 1316
7.8 935 5.6 932 2.5 1184 0.3 845
数据图像：
能量分辨率：U = 8.3v ?U = 0.62v
W = 7.46%
2、137 Cs和60Co的γ光电峰，以及谱仪的能量刻度曲线
实验数据:
137 Cs
U/v N U/v N U/v N
5 4235 4.3 382 3.
6 700
4.9 5794 4.2 430 3.5 814
4.8 5374 4.1 396 3.4 1166
4.7 3427 4 483 3.3 1424
4.6 1656 3.9 575 3.2 1423
4.5 819 3.8 586 3.1 1487
4.4 498 3.7 694 3 1399
60Co
U/v N U/v N U/v N
9.5 3 8.8 22 8.1 35
9.4 4 8.7 55 8 42
9.3 9 8.6 109 7.9 53
9.2 4 8.5 144 7.8 111
9.1 4 8.4 127 7.7 143
9 4 8.3 103 7.6 191
8.9 6 8.2 69 7.5 149
实验图像：
六．实验总结
从第二个实验图像中可以看到，Co的实验数据很失败，太小了，分析过后知道是Co的强度太弱了，导致数据值太小了，当时如果将两个Co一起放到探头下，相信数据会好一点。并且137 Cs的数据有点过少，多测一点会能让图像更完整一点。而第一个实验图像可以看出实验与理论符合的很好。
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3.电离室的优缺点是什么，有哪些应用？ 第五次作业 1.正比计数器的工作原理是什么？正比计数器有哪些性能参数？ 2.正比计数器有哪些应用？请举例说明。 3.以有机管为例，说明G-M计数器的工作原理和猝灭机制。 第六次作业 1、请简述多丝正比室的测量原理 2、漂移室在高能物理上有什么应用？ 第七次作业 1、流光-放电模式是怎么形成的，请简单定性说明。 2、请简述电阻板室的结构和性能。 第八次作业 1、利用能带论解释绝缘体、导体、半导体的区别。 2、什么是P型半导体？什么是N型半导体？什么是PN结？ 3、简述半导体探测器的工作原理。 4、常见的径迹测量半导体有哪几种？
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原子核物理实验方法课后习题(答案)
第一章习题 1. 设测量样品的平均计数率是5计数/s,使用泊松分布公式确定在任1s 内得到计数小于或等于2个的概率。 解： 05 1525 (,)!5(0;5)0.0067 0!5 (0;5)0.0337 1!5(0;5)0.0842 2! N N r r r r N P N N e N P e P e P e ----=?=?==?==?= 在1秒内小于或等于2的概率为： (0;5)(1;5)(2;5)0.00670.03370.08420.1246r r r P P P ++=++= 2. 若某时间内的真计数值为100个计数，求得到计数为104个的概率，并求出计数值落在90-104范围内的概率。 解：高斯分布公式2 222)(2 2)(2121 )(σπσ πm n m m n e e m n P -- -- = = 1002==σm == =-- --2 2 22)104(2 2)(2121 )104(σπσ πm m m n e e m P 将数据化为标准正态分布变量 110 100 90)90(-=-= x 4.010100 104)104(=-=x 查表x=1，3413.0)(=Φx ，x=，1554.0)(=Φx 计数值落在90-104范围内的概率为
3. 本底计数率是500±20min -1，样品计数率是750±20min -1，求净计数率及误差。 解：t n = σ 本底测量的时间为：min 2520500 2 === b b b n t σ 样品测量时间为：min 35207002 === s s s n t σ 样品净计数率为：1min 200500700-=-=-= b b s s t n t n n 净计数率误差为：1min 640-== +=+= b s b b s s t n t n σσσ 此测量的净计数率为：1min 6200-± 4. 测样品8min 得平均计数率25min -1，测本底4min 得平均计数率18min -1，求样品净计数率及误差。 解：1min 71825-=-=-= b b s s t n t n n
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2）偏转系统 偏转系统由两对互相垂直的金属偏转板x和y组成，分别控制电子束在水平方向和竖直方向的偏转。 从电子枪射出的电子束若不受横向电场的作用，将沿轴线前进并在荧光屏的中心呈现静止的光点。若受到横向电场的作用，电子束的运动方向就会偏离轴线， F灯丝，K阴极，G控制栅极，A1、A2第一、第二阳极，Y、X竖直、水平偏转板 图1示波管结构简图 屏上光点的位置就会移动。x偏转板之间的横向电场用来控制光点在水平方向的位移，y偏转板用来控制光点在竖直方向的位移。如果两对偏转板都加上电场，则光点在二者的共同控制下，将在荧光屏平面二维方向上发生位移。 3）荧光屏 荧光屏的作用是将电子束轰击点的轨迹显示出来以供观测。 4）显示波形的原理 在竖直偏转板上加一交变正弦电压，可看到一条竖直的亮线，如图3所示。在水平偏转板上加“锯齿波电压”扫描电压，使荧光屏上的亮点沿水平方向拉开。电子的运动是两相互相垂直运动的合成。当锯齿波电压与正弦电压的变化周期相等时，在荧光屏上将显示出一个稳定的正弦电压波形图如图4所示。 当波形信号的频率等于锯齿波频率的整数倍时，荧光屏上将呈现
核物理实验讲义
实验1 核衰变的统计规律 实验目的 1. 了解并验证原子核衰变及放射性计数的统计性。 2. 了解统计误差的意义，掌握计算统计误差的方法。 3. 学习检验测量数据的分布类型的方法。 内容 1. 在相同条件下，对某放射源进行重复测量，画出放射性计数的频率直方图，并与理论分布曲线作比较。 2. 在相同条件下，对本底进行重复测量，画出本底计数的频率分布图，并与理论分布图作比较。 3. 用2χ检验法检验放射性计数的统计分布类型。 原理 在重复的放射性测量中，即使保持完全相同的实验条件（例如放射源的半衰期足够长，在实验时间内可以认为其活度基本上没有变化，源与计数管的相对位置始终保持不变；每次测量时间不变，测量仪器足够精确，不会产生其它的附加误差等等)，每次的测量结果并不完全相同，而是围绕着其平均值上下涨落，有时甚至有很大的差别。这种现象就叫做放射性计数的统计性。放射性计数的这种统计性反映了放射性原子核衰变本身固有的特性，与使用的测量仪器及技术无关。 1. 核衰变的统计规律 放射性原子核衰变的统计分布可以根据数理统计分布的理论来推导。放射性原子核衰变的过程是一个相互独立彼此无关的过程，即每一个原子核的衰变是完全独立的，和别的原子核是否衰变没有关系，而且哪一个原子核先衰变，哪一个原子核后衰变也纯属偶然的，并无一定的次序，因此放射性原子核的衰变可以看成是一种伯努里试验问题。设在t=0时，放射性原子核的总数是0N ，在t 时间内将有一部分核发生了衰变。已知任何一个核在t 时间内衰变的概率为)1(t e p λ--=，不衰变的概率为q=1-p=e t λ-， λ是该放射性原子核的衰变常数。 利用二项式分布可以得到在t 时间内有n 个核发生衰变的概率P(n)为 n N t n t e e n n N N n p -----= 0)()1(! )!(!)(00λλ （1） 在t 时间内，衰变掉的粒子平均数为 )1(00t e N p N m λ--== （2） 其相应的均方根差为 2 10)()1(t me p m pq N λσ-=-== （3）
粒子物理和核物理实验方法课程教学大纲
粒子物理与核物理实验方法课程教学大纲 课程基本信息（Course Information） 课程代码 （Course Code） PH067 *学时 （Credit Hours） 3 *学分 （Credits） 48 *课程名称 （Course Name） 粒子物理与核物理实验方法 Methods of Experimental Nuclear and Particle Physics 课程性质 (Course Type) 专业选修课 授课对象 （Audience） 物理学专业、物理学专业（国际班）大学三年级本科生 授课语言 (Language of Instruction) 英文 *开课院系 （School） 物理与天文学院 先修课程 （Prerequisite） 物理学引论，电动力学，量子力学1 授课教师 （Instructor） 课程网址 (Course Webpage) *课程简介（Description） 这是一个粒子与核物理实验的入门级课程，对原子核和粒子物理学中的各种实验方法做了概述。课程的目标是使物理方向的高年级本科生或低年级研究生，从没有专业基础开始进阶到可以开始从事粒子实验方向的研究工作。课程涵盖了原子核与粒子中的基本相互作用过程、粒子束和加速器原理、基本粒子和物质的相互作用、各类常用粒子探测器原理、粒子物理常用的统计方法和数据分析技术。课程的最后将有一系列诺奖级的粒子物理实验的实例，每一个都是标准模型建立过程中的关键实验。本课程将重点培养学生设计实验和估算实验观测量的能力，鼓励学生组成团队，选定一个前沿的研究课题，完成一项实验的概念设计，每一个小组在学期结束时进行答辩。 *课程简介（Description） This is an introductory course which gives an overview of various experimental methods in modern nuclear and particle physics. The goal is to equip senior undergraduate or starting graduate students who have no relevant background with basic knowledge to jump start on the experimental research projects. The course covers basic nuclear and particle interaction processes, particle accelerator, passage of particle in matter and detector technologies, basics of statistics and analysis, as well as example experiments which established the foundation of the standard model. The students are expected to work in groups and develop an experimental proposal at the conceptual stage on selected topics, perform estimates on basic observables, and make a 15‐minutes PPT defense at the end of the semester. 课程教学大纲（Course Syllabus）
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符合测量实验报告
符合测量实验报告 【实验目的】 1、本实验通过调整符合系统参量，选定工作条件，观察各级输出信号波形及时间关系； 2、测量符合装置的分辨时间； 3、测量Co 60绝对活度，领会符合测量的基本方法。 【实验装置】 如下图，装置包括β，γ探头，线性放大器2个，定时单道分析器2个，高压电源2个，精密脉冲发生器1个，低压电源1个，符合电路1个，插件机箱1台，三路定标器1台，SR-8双源示波器1台，放射源Co 60，Cs 137各1个，铝挡片1个。 【实验原理】 一、符合法的几个基本概念 1、符合事件 两个或两个以上同时发生的事件称为符合事件。符合法：利用符合电路来甄别选出符合事件。符合分辨时间：时间间隔大于τ的两个脉冲才能被符合电路分辨为不同时事件，小于τ则分辨为同时时间，τ称为符合分辨时间。符合事件实际上就是指相继发生的时间间隔小于符合分辨时间τ的事件。下图是电压脉冲的符合示意图。 2、延迟符合和反符合 符合技术是利用电子学的方法在不同探测器的输出脉冲中把有时间关联的事件选择出来。选择同一时刻脉冲的符合称为瞬时符合。选择不同时的，但有一定延迟时间联系的脉冲符合称为延迟符合。而排斥同一时刻脉冲或时间关联脉冲的技术就是反符合或延迟反符合。
3、真符合与偶然符合 一个原子核级联衰变时接连放射β和γ射线，这一对β、γ如果分别进入两个探测器，将两探测器输出的脉冲引到符合电路输入端时，便可输出一个符合脉冲，这种一个事件与另一个事件具有内在因果关系(即相关性)的符合输出称为真符合。 对于大量的独立事件来说，两个探测器的输出信号同时发生在τ时间内，这时符合电路也输出符合脉冲，但这个事件是不具有时间关联的事件，这种符合称偶然符合。 4、偶然符合和符合分辨时间 在符合分辨时间τ内的两个事件，均可能使符合装置产生一次符合计数。符合计数中包括真符合计数和偶然符合计数。每当在时间间隔τ内存在两个独立事件引起的脉冲时，就可能被符合装置最为符合事件记录下来，这种符合叫偶然符合。τ越大，偶然符合计数率也将越大。 二、测量符合分辨时间的两种方法 1、偶然符合方法测量分辨时间 2、利用测量瞬时符合曲线的方法来测定符合的分辨时间 用脉冲发生器作脉冲信号源，人为改变两输入道的相对延迟时间d t 时，符合计数率随延迟时间d t 的分布曲线称为延迟符合曲线。对于瞬发事件，即发生的时间间隔远小于符合的分辨时间τ的事件，测得的延迟符合曲线称为瞬时符合曲线，如下图（a ）所示。 由于标准脉冲发生器产生的脉冲基本上没有时间离散，测得瞬时符合曲线为对称的矩形分布。通常把瞬时符合曲线的宽度定为2τ，τ称为电子学分辨时间。 实际上，由探测器探测并拾取信号的过程中，辐射粒子进入探测器的时间与探测器输出的脉冲前沿之间的时距(由于光电转换传输等过程的不确定性)并不是固定不变的，该时距变化叫时间离散，脉冲前沿的时间离散是探测器输出脉冲所固有的。用放射源 Co 60 的β-γ瞬时符合信号，作瞬时符合曲线的测量，其结果如上图(b)所示。以瞬时符 合曲线的半宽度来定义符合分辩时间'τ(即最高符合计数率一半处的全宽度'2τ)。 'τ又称物理分辩时间。在慢符合（s 1710≥τ）情况下，ττ=' . 三、β-γ符合测量放射源绝对活度的方法 实验装置作β-γ符合。两个探测器都采用闪烁计数器。β探测器用塑料闪烁体，用 来测量β粒子，它对γ射线虽然也很灵敏，但探测效率低。γ探测器用NaI(Tl)闪烁体，并外加铝屏蔽罩，将Co 60发出的β射线完全挡住，而只能测量γ射线。 设Co 60的放射源的活度为0A (衰变数/秒)，00,c c n n n 及γβ分别表示β粒子在β探测
核物理实验报告
闪烁γ能谱测量实验报告 张传奇2012012784 一、实验目的 1. 加深对γ射线和物质相互作用的理解。 2. 掌握NaI(Tl)γ谱仪的原理及使用方法。 3. 学会测量分析γ能谱。 4. 学会测定γ谱仪的刻度曲线。 二、实验仪器 FH1901NaI(Tl)闪烁谱仪、SR-28 双踪示波器、137Cs放射源、60Co放射源 三、实验原理 1、γ射线与物质相互作用 γ射线与物质相互作用主要有光电效应、康普顿散射及电子对效应。 在光电效应中，原子吸收光子的全部能量，其中一部分消耗与光电子脱离原子束缚所需的能量，另一部分就作为光电子的能量，所以，释放出来的光电子能量就是入射光子的能量和该束缚电子所处的电子的壳层的结合能B γ之差，因此 E光电子=Eγ-Bi= Eγ 即光电子的动能近似等于γ射线的能量。值得注意的是，由于必须满足动量守恒定律，自耦电子不能吸收光子能量二成为光电子。光电效应的发生除入射光子和光电子之外，还需一个第三者参加，这个第三者就是发射光电子之后剩余下来的整个原子，它带走一些反冲能量，由于他的参加，动量和能量守恒才能满足。 康普顿散射是γ光子与原子外层电子相互作用的结果。这是γ光子与物质中“自由”电子（包括束缚甚弱的电子）非弹性散射的过程，根据散射过程中的动量守恒和能量守恒定律可求得散射电子（又称康普顿电子）的动能为： 式中m0c2为电子静止能量，?为γ光子的散射角，v为散射光子频率。 发生康普顿效应时，散射光子可以向各个方向散射。对于不同方向的散射光子，其对应的反冲电子的能量也不同。因而，即使入射γ光子的能量是单一的，反冲电子的能量的确实随散射角连续变化的。 电子对效应时γ光子从原子核旁经过时，在原子核的库仑力的作用下，γ光子转化为一个正电子和一个富电子的过程。根据能量守恒定律，只有当入射光子的能量hv大于m0c2，即大于1.02Mev时，才能发生电子对效应，与光电子效应相似，电子对效应除涉及入射光子和电子对意外，必须要有原子核参加。 2、能谱分析 γ射线与闪烁体发生光电效应时，γ射线产生的光电子动能为：
大学物理创新实验报告
大学物理创新实验报告 篇一：大学物理创新实验报告 大学物理实验报告总结 一：物理实验对于物理的意义 物理学是研究物质的基本结构，基本的运动形式，相互作用及其转化规律的一门科学。它 的基本理论渗透在基本自然科学的各个领域，应用于生产部门的诸多领域，是自然科学与 工程科学的基础。物理学在本质上是一门实验学科，物理规律的发现和物理理论的建立都 必须以物理实验为基础，物理学中的每一项突破都与实验密切相关。物理概念的确立，物 理规律的发现，物理理论的确立都有赖于物理实验。 二：物理实验对于学生的意义 大学物理实验已经进行了两个学期，在这两个学期，通过二十几个物理实验，我们对物理 学的理解和认识又更上了一步台阶。通过对物理实验的熟悉，可以帮助我们掌握基本的物 理实验思路和实验器材的操作，进一步稳固了对相关的定理的理解，锻炼理性思维的能力。在提高我们学习物理物理兴趣的同时，培养我们的科学思维和创新意识，掌握实验研究的 基本方法，提高基本科学实验能力。它也是我们进入大学接触的第一门实践性教学环节， 是我们进行系统的科学实验方法和技能训练的重要必修课。它还能培养我们“实事求是的 科学态度、良好的实验习惯、严谨踏实的工作作风、主动研究的创新与探索精神、爱护公 物的优良品德”。 三：我眼中的物理实验的缺陷 1：实验目的与性质的单一性 21世纪的学科体系中，多种学科是相互结合，相互影响的，没有一门学科能独立于其他 学科而单独生存，但是在我们的实验过程中，全都是关于物理，这一单科的实验内容，很 少牵涉到其他。有些实验完全是为了实验而实验，根本不追求与其他学科的联系与结合。2：实验的不及时性及实验信息的不对称性 物理是一门以实验为基础的基本学科，在我们所学的物理内容中，更多的是关于公式定理的，这些需要及时的理解和记忆，最简单的方式是通过实验来进行。但是我们所做的实验，都是学过很久以后，甚至是已经学完物理学科后进行的，这就造成我们对物理知识理解的 不及时性，不能达到既定的效果。而且，我们重复科学实验伟人的实验很大程度上是得知结论后凭借少量的实验数据轻易得出相似的结论，与前人广袤的数据量不可同日而语，这就造成实验信息的不对称性， 不利于从本质上提高我们的实验能力。
MCNP程序在实验核物理中的应用
MCNP程序在实验核物理中的应用 2008年3月14日星期五 一、蒙特卡罗方法简述 1. 蒙特卡罗方法又称为随机抽样技巧或统计试验方法。半个多世纪以来，由于科学技术的发展和计算机的出现与发展，这种发展作为一种独立的方法被提出来，并首先在核武器的试验与研制中得到了应用。蒙特卡罗方法是一种计算方法，但与一般数值计算方法有很大区别。它是以概率统计理论为基础的一种方法。由于蒙特卡罗方法能够比较逼真地描述事物的特点及物理实验过程，解决一些数值方法难以解决的问题，因而该方法的应用领域日趋广泛。 2.蒙特卡罗方法在实验核物理中的应用是该方法最重要的应用领域之一。由于受物理条件地限制，为了得到所求结果，必须借助于理论计算。蒙特卡罗方法具有逼真地描述真实的物理过程的特点，在一定意义上讲，它可以部分代替物理实验，因而成为解决实验核物理中实际问题的非常有效的工具。 3.蒙特卡罗方法所特有的优点，使得它的应用范围越来越大。它的主要应用范围包括：粒子输运问题、统计物理、典型数学问题、真空技术、激光技术以及医学、生物、探矿等方面。蒙特卡罗方法在粒子输运问题中的应用范围主要包括：实验核物理、反应堆物理、高能物理等方面。 二、蒙特卡罗方法应用软件简介 建立完善的通用蒙特卡罗程序可以避免大量的重复性工作，并且可以在程序的基础上，开展对于蒙特卡罗方法技巧的研究以及对于计算结果的改进和修正的研究，而这些研究成果反过来又可以进一步完善蒙特卡罗程序。 1.通用蒙特卡罗程序通常具有以下特点： 具有灵活的几何处理能力 参数通用化，使用方便 元素和介质材料数据齐全 能量范围广，功能强，输出量灵活全面 含有简单可靠又能普遍适用的抽样技巧 具有较强的绘图功能 2.常用的通用蒙特卡罗程序简介 MORSE程序 较早开发的通用蒙特卡罗程序，可以解决中子、光子、中子－光子的联合输运问题。采用组合几何结构，使用群截面数据，程序中包括了几种重要抽样技巧，如俄国轮盘赌和分裂技巧，指数变换技巧，统计估计技巧和能量偏移抽样等。程序提供用户程序，用户可根据需要编写源分布以及记录程序。一般中子能量可从10-6甚至10-9Mev到20Mev。光子能量可在Kev到Gev数量级范围。电子能量也可在Kev到Gev数量级范围。 是美国橡树岭国家实验室从60年代开始研制的大型、多功能、多群中子-光子偶合输运程序。其全名是：Multigroup Oak Ridge Stochastic Experiment Code. EGS程序 EGS是Electron-Gamma Shower 的缩写，它是一个用蒙特卡罗方法模拟在任意几何中，能量从几个KeV到几个TeV的电子-光子簇射过程的通用程序包。由美国Stanford Linear Accelerator Center提供。EGS于1979年第一次公开发表，提供使用。EGS4是1986年发表的EGS程序的最新版本。
近代物理实验报告—铁磁共振
铁磁共振 【摘要】本实验利用调速管产生微波，观察了谐振腔的谐振曲线，测得谐振腔的有效品质因数为1507， 并进一步利用谐振腔研究了单晶和多晶样品的铁磁共振性质，得到了单晶样品和多晶样品的的共振线宽，旋磁比，朗德因子以及弛豫时间，并用逐点法测量了多晶样品的共振曲线。 【关键词】微波、铁磁共振、品质因数 一、引言 早在1935年，著名苏联物理学家朗道就提出铁磁性物质具有铁磁共振特性。经过十几年，在超高频技术发展起来后，才观察到铁磁共振吸收现象，后来波耳得（Polder ）和侯根（Hogan ）在深入研究铁磁体的共振吸收和旋磁性的基础上，发明了铁氧体的微波线性器件，使得铁磁共振技术进入了一个新的阶段。自20世纪40年代发展起来后，铁磁共振和核磁共振、电子自旋共振等一样，成为研究物质宏观性能和用以分析其微观结构的有效手段。 铁磁共振是指铁磁体材料在受到相互垂直的稳恒磁场和交变磁场的共同作用时发生的共振现象。它可以用于测量体磁体材料的g 因子、共振线宽、弛豫时间等性质。通过本实验熟悉微波传输中常用的元件及其作用，掌握传输式谐振腔的工作特性，了解谐振腔观察铁磁共振的基本原理和实验条件。 二、实验原理 1、铁磁共振原理 当铁磁体材料同时受到两个相互垂直的磁场，即恒定磁场0H 和微波交变磁场h ，在0H 的作用下，铁磁体的磁化强度将围绕0H 进动，进动频率为： 00H γω=（1） 其中γ为铁磁体材料的旋磁比，即： m e g 20μγ= （2） 其中g 为朗德因子，0μ为真空磁导率，e 、m 分别电子电量和电子质量。 由于阻尼作用，磁化强度将趋向于0H ，但是如果当微波频率0w w =时，进动的磁矩从微波场中吸收的能量刚好抵消阻尼所损耗的能量，则进动会稳定地进行，发生共振吸收现象，即铁磁共振现象。此时，铁磁体的磁导张量可表示为
材料分析实验报告合辑 --浙江师范大学 材料物理系
浙江师范大学Zhejiang normal university 论文 作者： 专业： 完成日期：2013年12月21日
第一元素 实验 实验一 XRD 衍射 一、实验目的 1. 了解X 射线衍射仪的结构及工作原理 2. 熟悉X 射线衍射仪的操作 3. 掌握运用X 射线衍射分析软件进行物相分析的方法 二．X 衍射原理： X 射线在晶体中的衍射现象，实质上是大量的原子散射波互相干涉的结果。 晶体所产生的衍射花样都反映出晶体内部的原子分布规律。概括地讲，一个衍射花样的特征，可以认为由两个方面的内容组成： 一方面是衍射线在空间的分布规律，（称之为衍射几何），衍射线的分布规律是晶胞的大小、形状和位向决定 另一方面是衍射线束的强度,衍射线的强度则取决于原子的品种和它们在晶胞中的位置。 X 射线衍射理论所要解决的中心问题: 在衍射现象与晶体结构之间建立起定性和定量的关系。 布拉格方程： λθn dSin =2 根据布拉格方程，Sin θ不能大于1， 因此：对衍射而言，n 的最小值为1，所以在任何可观测的衍射角下，产生衍射的条件为λ<2d ，这也就是说，能够被晶体衍射的电磁波的波长必须小于参加反射的晶面中最大面间距的二倍，否则不能产生衍射现象。 若将布拉格方程中的n 隐含在d 中得到简化的布拉格方程： λθλθ===Sin d n d d Sin n d HKL hkl HKL hkl 2,2 则有：令 把（hkl ）晶面的n 级反射看成为与（hkl ）晶面平行、面间距为(nh,nk,nl) 的晶面的一级反射。面间距为dHKL 的晶面并不一定是晶体中的原子面，而是为了简化布拉格方程所引入的反射面，我们把这样的反射面称为干涉面。干涉面的面指数称为干涉指数。 三、使用仪器、材料 XRD ，带测试的未知材料
核物理实验讲义
实验名称: Si(Li) X射线谱仪 一、目的: 1.了解Si(Li)谱仪的工作原理和基本技能，初步掌握它的使用方法。 2.对谱仪进行能量刻度，计算谱仪的能量分辨率。 3.学会一种元素的分析方法—荧光分析法。 二、设备: 4.Si(Li)探测器 5.前放，主放，高压电源 6.238Pu激发源 7.Mn，Fe，Co，Cu，Zn等纯金属或氧化物片 8.待分析药品 三、步骤: 用238Pu作激发源 1.分别测(Fe，Co，Zn，Mn，Ni，Cu)特征谱，记下每种元素的Kα峰中心道的道数 和半宽度。要求峰中心道记数误差不大于4% 2.测待分析样品特征谱。记下Kα峰位的道址。 四、报告: 1. 由Mn，Fe，Co，Ni，Cu和Zn的k∞峰位道址与能量(由手册中查出)作能量刻度曲 线。 2. 计算各种元素的Kα峰的半宽度(以能量为单位)和能量分辨率，作出能量 E与能量分 辨率的曲线。 3. 根据待分析样品的Kα峰位和能量刻度曲线，确定该元素为何种元素。 实验名称: NaI(Tl) γ单晶闪烁谱仪 一、目的: 1. 了解NaI(Tl)γ单谱的基本结构和单能谱的形状。 2. 用一套标准源对谱仪进行能量刻度，验证分辨率和能量关系。 3. 用相对比较法测未知源的活度。 二、设备: 1.NIM插件箱供电装置。 2.FH~1034A高压，FH1001A线性放大器各一台。 3.FH1001A定标器一台。 4.FJ375 Na(Tl)γ探头一个 5.多道分析器一台 6.标准源一套，待测源一个。
三、步骤: 1选择好工作高压和放大器放大倍数，使137Cs的全能峰位于100道附近(多道分析器的道数选择为256道)。测137Cs的全谱，定时五分钟，并记录下来(参考数:工作高压:4*150伏，放大*4) 2 用137Cs，60Co源对谱仪进行能量刻度:分别记下它们的全能峰道道址和半宽度FWHM 所对应的道数。 3 测未知源的强度:测其能谱和它的一个全能峰的面积:选出与它相应的标准源，测出同 一全能峰的面积:去掉源测本底(注意:测量时要保持能量不变，测量时间，道宽，放大倍数一相同) 注:全能峰下总计数误差<1%。 四、报告: 1. 在半对数坐标纸上画出137Cs的能谱，求出FWHM和能量分辨率。 2. 用标准源做能量刻度曲线。并用最小二乘直线拟合，求出它的直线表达式，并求出 各峰的FWHM的能量值。 3. 鉴别未知源为何种源(说明原因)，标出源活度(注意标准源的生产日期，活度，半衰 期)。 实验名称:金硅面垒α谱仪 一、目的: 1.对谱仪进行能量刻度;计算能量分辨率; 2.确定未知源的α能量; 3.测量239Pu的α能量: 二、设备: 1. FH—445A α探头架 2 .FH—42 3 电荷灵敏前置放大器，主放大器 3. S—30 多道分析器 4. 真空机械泵 5. 241Am和239Pu α源 三、步骤: 1.将241Am α源放入真空室内，抽真空。 2.连好线路，调整谱仪参数。确定探测器的工作电压参考数，前置放大*5主放 大100*0.6
高中物理实验报告
---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 高中物理实验报告 班级姓名学号日期 实验课题研究平抛物体的运动 实验目的 1.描出平抛物体的运动轨迹. 2.求出平抛物体的初速度. 实验原理平抛运动可以看作水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动。只需测出运动轨迹上某一点的（x，y由x=V0t y= 得：V0=x 器材斜槽、白纸、图钉、木扳、有孔的硬纸卡片、小球、重锤线、米尺 实验步骤 1．用图钉把白纸钉在竖直木板上。 2．在木板左上角固定斜槽并使其末端点O的切 3．线水平。在纸上记录O点， 4．利用重垂线画出通过O点的竖直线。 5．在木板的平面上用手按住卡片， 6．使卡片上有空的一面保持水平， 7．调整卡片的位置， 8．使槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔， 9．然后用铅笔在卡片的缺口上点个黑点， 10．这就记下了小球平抛的轨迹通过的点。多次实验， 1 / 20
11．描下多个点。 12．用平滑的曲线将小球通过的点连接起来， 13．就得到小球平抛运动的轨迹。 14．以O为圆点， 15．画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴. 16．从曲线上选取A、B、C、D四个不同 17．的点， 18．测出它们的坐标， 19．记在表内。 根据公式v0=x 求出每次小球平抛运动的初速度，再求出V0的平均值。 实验记录 X（米） y（米） V0（米/秒） V0（平均值） A B C D 实验分析 1.实验注意点: a．固定白纸的木板要。 b．固定斜槽时，要保证斜槽未端的。 c．小球每次从槽上滑下。
辉光球物理实验报告
辉光球物理实验报告 篇一：辉光球演示实验报告 篇二：大学物理实验报告 大学物理演示实验报告 院系名称：勘察与测绘学院 专业班级： 姓名： 学号： 辉光盘 【实验目的】： 观察平板晶体中的高压辉光放电现象。 【实验仪器】：大型闪电盘演示仪 【实验原理闪电盘是在两层玻璃盘中密封了 涂有荧光材料的玻璃珠，玻璃珠充有稀薄的惰性气体（如氩气等）。控制器中有一块振荡电路板，通过电源变换器，将12V低压直流 电转变为高压高频电压加在电极上。
通电后，振荡电路产生高频电压电场， 由于稀薄气体受到高频电场的电离作用二产 生紫外辐射，玻璃珠上的荧光材料受到紫外 辐射激发出可见光，其颜色由玻璃珠上涂敷 的荧光材料决定。由于电极上电压很高，故 所发生的光是一些辐射状的辉光，绚丽多彩，光芒四射，在黑暗中非常好看。 【实验步骤】： 1. 将闪电盘后控制器上的电位器调节到最小； 2. 插上220V电源，打开开关； 3. 调高电位器，观察闪电盘上图像变化，当电压超过一定域值后，盘上出现闪光； 4. 用手触摸玻璃表面，观察闪光随手指移动变化； 5. 缓慢调低电位器到闪光恰好消失，对闪电盘拍手或说话，观察辉光岁声音的变化。 【注意事项】： 1. 闪电盘为玻璃质地，注意轻拿轻放；
2. 移动闪电盘时请勿在控制器上用力，避免控制器与盘面连接断裂； 3. 闪电盘不可悬空吊挂。 辉光球 【实验目的】 观察辉光放电现象，了解电场、电离、击穿及发光等概念。 【实验步骤】 1．将辉光球底座上的电位器调节到最小； 2．插上220V电源，并打开开关； 3. 调节电位器，观察辉光球的玻璃球壳内，电压超过一定域值后中心处电极之间随机产生数道辉光； 4.用手触摸玻璃球壳，观察到辉光随手指移动变化； 5.缓慢调低电位器到辉光恰好消失，对辉光球拍手或说话，观察辉光随声音的变化。 【注意事项】 1.辉光球要轻拿轻放； 2.辉光球长时间工作可能会产生臭氧。
原子核物理实验方法
第一章放射性测量中的统计学 放射性事件与核事件，例如核衰变、带电粒子在介质中损耗能量 产生电子—离子对、 射线或中子与物质相互作用产生带电粒子等，在一定时间间隔内事件发生的数目和某一事件发生的时刻都是随机的，即具有统计涨落性。因此在实验测量中，一定时间内测到的核事件数目或某种核事件发生的时刻也总是随机的。了解放射性事件随机性方面的知识，一方面可以检验探测器的工作状态是否正常，分析测量值出现的不确定性是出于统计性原因还是仪器本身有其他误差因素，另一方面可对所测得的计数值进行一些合理校正，给定正确的误差范围，这对以后分析掌握辐射探测器的性能，安排实验测量是很有必要的，本章着重讨论在放射性测量中常遇到的一些统计涨落问题。 第一节核衰变数和计数的统计分布 在放射性测量中，即使所有实验条件都是稳定的，如源的放射性活度、源的位置、源与探测器间的距离、探测器的工作电压等都保持不变，在相同时间内对同一对象进行多次测量，每次测到的计数并不完全相同而是围绕某个平均值上下涨落，这种现象称为放射性计数的统计涨落。这种涨落不是由观测者的主观因素（如观测不准确）造成的，也不是由测量条件变化引起的，而是微观粒子运动过程中的一种规律性现象，是放射性原子核衰变的随机性引起的。在放射性核衰变 中， N个原子核在某个时间间隔内衰变的数目n是不确定的，这就引0 起了放射性测量中计数的涨落，它服从统计分布规律。另一方面，原子核衰变发出的粒子能否被探测器所接收并引起计数，也有统计涨落
问题，即探测效率的随机性问题。下面我们根据数理统计的理论分别讨论其规律性。 一、核衰变的统计分布 假定在0t =时刻有0N 个不稳定的原子核，在某一时间t 内将有一部分核发生衰变。先考虑一个原子核的情形。假如在某一短时间间隔 t ?内放射性原子核衰变的概率t P ?与此原子核过去的历史和现在的环 境无关，则t P ?正比于t ?，因此 t P t λ?=? 比例常数λ是该种放射性核素的特征值，因为衰变与不衰变是两种互相排斥的事件，两者概率之和为1，所以该原子核经过t ?未发生衰变的概率是 11t t q P t λ??=-=-? 若将时间t 分为许多很短的时间间隔t ?，则/t t i ?=，那末该原子核经过2t ?未发生衰变的概率为： 2(1)(1)(1)t t t λλλ-?-?=-? 经过t 时间后未发生衰变的概率为： (1)(1)i i t t i λλ-?=- 令i →∞，则0t ?→，我们有： lim[1()]i t i t e i λλ-→∞+-= 所以一个放射性原子核经过t 时间后未发生衰变的概率为t e λ-，那末对于0t =时刻的0N 个原子核，在经过t 时间后未发生衰变的原子核数目为：
衍射实验报告
单缝衍射光强分布研究 教学目的 1、观察单缝衍射现象，加深对衍射理论的理解； 2、学会使用衍射光强实验系统，并能用其测定单缝衍射的光强分 布； 3、形成实事求是的科学态度和严谨、细致的工作作风。 重点： sgs-3型衍射光强实验系统的调整和使用 难点：1）激光光线与光电仪接收管共轴调节；2）光传感器增益度 的正确调整 讲授、讨论、实验演示相结合 3学时 一、实验简介 光的衍射现象是光的波动性的一种表现。衍射现象的存在，深刻说 明了光子的运动 是受测不准关系制约的。因此研究光的衍射，不仅有 助于加深对光的本性的理解，也是 近代光学技术（如光谱分析，晶体 分析，全息分析，光学信息处理等）的实验基础。 衍射导致光强在空间的重新分布，利用光电传感元件探测光强的相 对变化，是近 代技术中常用的光强测量方法之一。 二、实验目的 1、学会sgs-3型衍射光强实验系统的调整和使用方法； 2、观察单缝衍射现象，研究其光强分布，加深对衍射理论的理 解； 3、学会用光电元件测量单缝衍射的相对光强分布，掌握其分布规 律； 4、学会用衍射法测量狭缝的宽度。 三、实验原理 1、单缝衍射的光强分布 当光在传播过程中经过障碍物时，如不透明物体的边缘、小孔、细 线、狭缝等， 一部分光会传播到几何阴影中去，产生衍射现象。如果 障碍物的尺寸与波长相近，那么 这样的衍射现象就比较容易观察到。 单缝衍射[single-slit diffraction]有两种：一种是菲涅耳衍射 [fresnel diffraction]，单 缝距离光源和接收屏[receiving screen] 均为有限远[near field]，或者说入射波和衍射波都 是球面波；另一 种是夫琅禾费衍射[fraunhofer diffraction]，单缝距离光源和接收屏 均为 无限远[far field]或相当于无限远，即入射波和衍射波都可看作 是平面波。 在用散射角[scattering angle]极小的激 光器(<0.002rad)产 生激光束[laser beam]， 通过一条很细的狭缝（0.1～0.3mm宽），在狭缝后大于0.5m的地方 放上观察屏，禾费衍射条纹，如图1所示。 当激光照射在单缝上时，根据惠更斯—菲涅耳原理[huygens- fresnel principle]，单 缝上每一点都可看成是向各个方向发射球面 子波的新波源。由于子波迭加的结果，在屏 上可以得到一组平行于单 缝的明暗相间的条纹。