近代物理实验期末考试试题及答题要点
1.（实验名称：核衰变的统计规律）
（1）测量G-M计数管的坪曲线目的是什么？
（2）某学生用G-M计数管探测到某一放射源放射的粒子，每次测量的时间为30秒，共测量100次，测量数据如下表所示；用?检验方法判断测量结果是否服从泊松分布（?2
21???9.49）。已知泊松分布的
mn?me 。 概率函数式为： P(n)=n!30秒的计数 频数N 【答题要点】
(1) 检验G-M管是否正常和确定工作电压。
(2) m=2.51，选用皮尔逊统计量作X检验，考虑到计算X值时每个区间的频数不能太少，于是把ki?5以
2
2
0 1 2 3 4 5 6 7 8以上 8 17 30 19 16 8 1 1 0 上的数据合为一个区间，其余数据均可单独作为一个区间。因Ei?NPi,N?100则
mk?m2.510?2.51E1(k?0)?Ne?100?e?8.1
k!0!2.511?2.51e?20.4 E2(k?1)?100?1!同理可得E3(k?2)?25.5；E4(k?3)?21.3；E5(k?4)?13.4；E6(k?5)?11.3可求得：
(Ni?Ei)2????2.12
Eii?126选定显著水平 a=0.05，查X分布表得?2
21???9.49。由于?2??21??,故可判断观测结果与泊松分
布无显著差异。
2.（实验名称：高真空的获得与测量）
（1）真空的基本特点：1） 2） 3） 。 （2）衡量真空泵的两个重要指标是： 和 。
（3）某一真空系统当用机械泵抽到1.2×10Pa后打开扩散泵，几分钟后真空度开始下降，直到几十Pa，
后又开始上升直到小于1×10Pa。请解释这一现象。 【答题要点】
（1）真空空间气体分子密度极小，仅为大气压下分子密度的万亿分之一；气体分子或带电粒子的平均自由程极长；气体分子与固体表面碰撞的频率极低。 （2）极限压强; 抽气速率
（3）首先是油受热体积膨胀致使压强增大，真空度下降；当油蒸气遇到冷却水冷凝后，压强变小，真空
-2
-1
度变大，随着油不断的蒸发和冷凝，上下形成一定的压强差，直到真空度小于 1×10Pa。
3.（实验名称：夫兰克－赫兹实验）
（1）此实验是如何观测到原子能级变化的？实验设计的巧妙之处在于哪里？ （2）恒温箱取不同的温度时， IA-VGK曲线应有什么变化？为什么？ 【答题要点】
（1）测量加速电压与漏电流之间变化曲线，通过观测漏电流的变化就能观测到原子能级的变化。巧妙之
处在于：在板极A与栅极G间加一个小而恒定的排斥电压，用它筛去能量小于eU的电子，从而能检测出电子因非弹性碰撞而损失的能量的情况。
（2）温度高时，曲线下降；这是因为温度高，平均自由程短，碰撞几率大，到达A极的电子减少，漏电
流变小，即曲线下降，反之，曲线下降。 4.（实验名称：物体色度测量实验）
（1）自然界中所有的颜色分 和 两个系列，彩色光的基本参数有 、 和 。 和 又合称色度。
（2）为定量表示颜色，采用 是一种可行的方法。
（3）为测量某透射或反射样品的色坐标，必须先测量和查找哪些物理量？ 【答题要点】
（1） 黑白，彩色；明亮度、色调和饱和度；色调与饱和度。 （2） 三刺激值
（3）先测出样品的透射和反射曲线，然后查表找出各光谱的三刺激值及参考光的功率分布。 5.（实验名称：PN结物理特性测量综合实验）
（1）由半导体物理学可知，PN结的正向电流电压关系满足I?I0[exp(-2
U)?1]式中I0是不随电压变UT化的常数，UT = KT / e为温度的电压当量，其中K为玻尔兹曼常数，T为热力学温度，e为电子的电量。提出据此测量玻尔兹曼常数的实验方案。
（2）理想PN结的正向电流IF和压降VF有如下近似关系：IF?I0exp(VF?Vg(0)?(KCKTln)T?lnTr?V1?Vn1eIFeeVF)，经整理及取对数可得： KTKC，其中，V1?Vg(0)?(ln)T，
eIFVn1??KT(lnTr)，C是与结面积、掺杂浓度等有关的常数；r也是常数；Vg(0)为绝对零度时PN结材e料的导带底和价带顶的电势差。由以上信息可知PN结测温的依据是什么？ 【答题要点】
（1）测量出几组PN结的正向电流与电压实验数据，运用最小二乘法，将实验数据分别代入指数回归的基本函数I?I0exp(U/UT)，其中UT = KT / e，求得I0和UT，再利用UT = KT / e，测得温度T，将电子电量作为已知值带入，即得玻尔兹曼常数K。
（2）令IF = 常数，则PN结的正向压降只随温度而变化，式( 9 )中非线性项Vn1引起的非线性误差较小，可忽略。在恒流源供电条件下，PN结的VF对T的依赖关系取决于线性项V1，即正向压降几乎随温度升高而线性下降，这就是PN结测温的依据。
6.（实验名称：密立根油滴实验）
（1）密立根油滴实验用到的两种测量方法是什么？
（2）当油滴大小一定时，下降速度较小的油滴，带电量q是多还是少？而当带电量q一定时，油滴越大，平衡电压越大还是越小？
（3）对实验结果造成影响的主要因素有哪些？ 【答题要点】 （1）平衡法和动态法 （2）带电量少；平衡电压大
（3）油滴的大小，带电量的多少，油滴下落速度的控制，计时带来的误差。 7.（实验名称：塞曼效应实验）
（1）本实验中，汞灯发出的光经过F-P标准俱时，发生的是等厚干涉还是等倾干涉？当光程差为波长的整倍数时产生干涉极大，根据2hcos??N?（h为标准俱间距）说明我们判断F-P标准俱是否调节好的方法和依据。
（2）本实验我们实现的是正常塞曼效应还是反常塞曼效应？ 【答题要点】
（1）等倾干涉；当单色平行光束S0以小角度?入射到标准具时，透射光束为一系列互相平行且相邻光束之间有一定的光程差为??2ndcos?的光束，故可在无穷远处或在透镜的焦平面上发生干涉，干涉亮条纹的光强极大的位置由??2ndcos?m?m?决定，由于标准具的间距d是固定的，在波长不变的条件下，不同的m对应不同的入射角。（2）反常塞曼效应。 11.（实验名称：全息照相实验） （1）简述你对全息照相的认识。
（2）若实验中观察到有多个虚像或重影出现，请分析产生该现象的可能原因。 【答题要点】
全息照相是以光的干涉、衍射等光学规律为基础，借助参考光波记录物光波的全部信息（振幅和相位）。在记录介质上得到的不是物体的像，而是只有在高倍显微镜下才能看得到的全息图。条纹的明暗程度和图样反映着物光波的振幅与相位分布，好像是一个复杂的光栅。对全息图适当照明就能重建原来的物光波，看到与原物不可分辨的立体像。另外，由于每一物点的散射球面波被扩散后覆盖整个全息图面，所以，全息图上的每一点都包含着整个物体的信息，类似普通照相的一一对应关系在此不复存在。故而，如果全息图破损，仍有可能观察到物体的全貌。第三，全息图的另一个优点是能在同一张照相底板上记录多个物体的信息，而且仍能够得到各自高质量的再现。
多个虚像或重影的出现有可能存在多种可能的原因，例如感光材料的非线性感光特性、振动、多次拍摄等。
12.（实验名称：光谱定性分析实验）
（1）什么是光谱灵敏线？本实验对铁光谱进行拍摄的原因是什么？ （2）如果该实验中照相干板装反了，会出现什么现象？为什么？
（3）如果拍摄到的结果，标尺正常，但没有得到光谱线，这可能是什么原因造成的？ 【答题要点】
（1）元素的最灵敏线，也称作驻留谱线，即当某元素的含量减至最小极限时，该谱线仍停留在光谱中。 （2）部分谱线被吸收，尤其是紫外部分。
（3）狭缝过小、光路没进入狭缝、准直不好等原因均可能造成该现象。
近代物理实验期末考试试题及答题要点
