近代物理復(fù)習(xí)資料

的能量,其數(shù)值是彼此分隔的,原子在這些狀態(tài)時,不發(fā)射和吸收能量.2．射出的射線的能量=;…=;1居里MeV1.25MeV=3.7Bq射線經(jīng)過閃爍晶體物質(zhì)時當(dāng)能量在以下時在所有相30MeV效應(yīng);其中當(dāng)中能射線和低Z吸收物質(zhì)相互作用時以光電效應(yīng)為主.4．在微波頻率測量時,旋轉(zhuǎn)頻率計的測微頭.當(dāng)頻率計與被測頻率諧振時,將出現(xiàn)吸收峰,反映在檢波指示器上是一跌落點,選頻放大器使用時,在被測電壓接入后,需要仔細(xì)調(diào)整檢波器細(xì)調(diào)旋鈕,使其儀器指示最大.大約有105種同位素的核,其自旋量子數(shù)I為整數(shù)或半整數(shù),具有不為零的角動量和磁矩,可以觀測到核磁共振信號.X射線的衍射,是因為晶格正好與X射線的波長同數(shù)量級.其中布拉格公式為2dsinn,n1,2...與被測微波頻率相等時,在檢波指示器上表現(xiàn)為一個跌落點.一般情況下,波導(dǎo)波長比自由空間波長要大g()來表示,其關(guān)系見(2)..9．射線是不帶電的高能光子流,因此它與物質(zhì)相互作用的機制與等帶電粒子不同,可以發(fā)生光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng),基本,上與X射線相同,但由于其能量比X射線高得多,還能產(chǎn)生電子對效應(yīng).1.閃爍譜儀為什么要先調(diào)零才能關(guān)機?答:因為閃爍譜儀的高壓電源是接在光電倍增管上的,如果未調(diào)零,開機瞬間的高壓電源打在光電倍增管上會擊穿,造成儀器損壞。2.發(fā)現(xiàn)找不到峰值時可能是電壓偏大或偏小,調(diào)節(jié)電壓為何要先使掃描終止并刷新,待調(diào)好后再重新開始?:因為停止時掃描位置存在原來的計數(shù)點,前一次停止并沒有達到穩(wěn)定狀態(tài),調(diào)壓后時間是接續(xù)上一次的開始,則放射時間不足,達到設(shè)定時間后,也許還沒有達到穩(wěn)定狀態(tài)。3.記錄的實驗數(shù)據(jù)中除計數(shù)外,是否還有數(shù)據(jù)可以用以計算吸收系數(shù)μ,哪個數(shù)據(jù)求得的結(jié)果最準(zhǔn)確?答:計數(shù)率和凈面積,而凈面積求得的結(jié)果最準(zhǔn)確,因為它和射線的強度和能量都有關(guān)系。4.在實驗中,測量和的能譜時,時間分別設(shè)定為300s和500s,為什么測量的能譜設(shè)定的時間要比的短,能否將各自的時間分別設(shè)為500s和300s?答:時間的設(shè)定是由兩種元素的半衰期決定的需要300s就可以達到穩(wěn)定狀態(tài),而則需要500s才可達到穩(wěn)定狀500s,是可行的,但它只需300s即可到達穩(wěn)定狀態(tài),余下的200s是浪費時間,沒有必300s,是不可行的,因為未達到穩(wěn)定狀態(tài)；5.在實驗中,我們所選取的放大倍數(shù)為0.3,能否將其調(diào)至0.2或0.4,這種調(diào)整,是否會對結(jié)果產(chǎn)生影響?答:對實驗結(jié)果沒有影譜儀的線性是良好的,分辨率比較好利于觀察。6.實驗參數(shù)設(shè)置時,譜道數(shù)為何選擇512的定位在第320道的定位在第160道?答:因為放射源和1024道或者更高的多道脈沖分析器進行分析,會使每一道的計數(shù)較低,統(tǒng)計誤差較大。而道數(shù)的選擇是由兩種放射源的能量決定的。7.在物質(zhì)吸收系數(shù)測定的實驗里,由于所給材料鋁、鉛的厚度不同,是否需要重新調(diào)整放射源與探針的相對間距?答:不需要,因為本實驗具有對照性,要遵循單一變量原則,若調(diào)節(jié)了探頭的位置,會造成實驗沒有對比性,無法得出結(jié)論。8.是否任何原子核系統(tǒng)均可以產(chǎn)生核磁共振現(xiàn)象?答:不是,實現(xiàn)核磁共振的內(nèi)因是原子具有自旋角動量和磁矩。9.核磁共振應(yīng)用于哪些方面?答:核磁共振被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué),生物學(xué),化學(xué),地質(zhì)勘探等方面,例如:核磁共振成像等。10.順磁共振實驗研究的物理對象是什么?答:研究對象是具有現(xiàn)象:當(dāng)外加磁場頻率等于電子的固有頻率時,振幅最大。11.何謂弛豫效應(yīng)?為什么要研究弛豫效應(yīng)?答:從非平衡態(tài)逐衡態(tài)的時間為弛豫時間。在射頻脈沖停止以后,核子釋放所吸收的能量返回到熱平衡狀態(tài),該過程稱為弛豫過程,包括兩種形式:自旋-晶格弛豫和自旋-自旋弛豫.自旋-晶格弛豫和自旋-自旋弛豫過程所需時間分別用T1和T2表示。弛豫過程的存在使粒子數(shù)分布向熱平衡態(tài)恢復(fù),即傾向于玻爾茲曼分布,使得共振吸收持續(xù)進行。提供了觀測順磁共振現(xiàn)象的可能。12.電子順磁共振有哪些用途?答己成功地被應(yīng)用于順磁物質(zhì)的研究,目前它在化學(xué)、物理、生物和醫(yī)學(xué)等各方面都獲得了極及導(dǎo)電電子的.13.簡單描述()閃爍探測器的工作原理:答1)射線進入閃爍體,與之發(fā)生相互作用,閃爍體吸收帶電粒子能量而使原子、分子電離和激發(fā);2)受激原子、分子退激時發(fā)射熒光光子;3)利用反射物和光導(dǎo)將閃爍光子盡可能多地收集到光電倍增管的光陰極上,由于光電效應(yīng),光子在光陰極上擊出光電子;4)光電子在光電倍增管中倍增,數(shù)量由一個增加到104~109個,電子流在陽極負(fù)載上產(chǎn)生電信號;5)此信號由電子儀器記錄和分析.14.反散射峰是如何形成的?答:由γ射線透過閃爍體射在光電倍增管的光陰極上發(fā)生康普頓反散射或γ射線在源及周圍物質(zhì)上發(fā)生康普頓反散射,而反散射光子進入閃爍體通過光電效應(yīng)而被記錄所致.這就構(gòu)成反散射峰.15.一個未知γ源,要確定其能量,實驗應(yīng)如何進行?答:γ射線與閃爍體發(fā)生光電效應(yīng)產(chǎn)生的電子動能為γ其中為K等殼層中電子的結(jié)合能.在γ射線能區(qū),光電效應(yīng)主要發(fā)生在K層,此時K層留下的空穴將為外層電子填補.躍遷時放出X光子,其能量為,這種X光子在閃爍晶體內(nèi)很容易再產(chǎn)生新的光電效應(yīng)將能量又轉(zhuǎn)移給光子,因此閃爍體得到的能量是兩次光電效應(yīng)產(chǎn)生的光電子能量和(Eγ)γ所以由光電效應(yīng)形成的脈沖幅度就直接代表了γ射線的能量.用一組已知能量的γ射線,在相同的實驗條件下,分別測出它們的光電峰位,作出能量—幅度曲線,稱為能量刻度曲線(或能量校正曲線).用最小二乘法進行線性回歸,線性度一般在0.99以上.對于未知能量的放射源,由譜儀測出脈沖幅度后,利用這種曲線就可以求出射線的能量.16.若只有137源,能否對閃爍探測器進行大致的能量刻度?答:γ譜儀的能量刻度是指確定能譜中多道分析器的道址與γ射線能量的關(guān)系,也就是利用已知能量的γ放射源測出對應(yīng)能量的峰位,然后做出能量和峰位(道址)的關(guān)系曲線,一般能量刻度需要4到5個不同能量,并且所選能量應(yīng)該盡量均勻地覆蓋所研究的能區(qū).17()單晶γ閃爍譜儀的能量分辨率定義是什么?如何測量?能量分辨率與哪些量有關(guān)?能量分辨率的好壞有何意義?答:能量分辨率定義:△×100%,測量:計脈沖個數(shù)和幅度;有關(guān):脈沖幅度,入射粒子能量;意義:譜儀能量分辨率的數(shù)值越小,儀器分辨不同的能量的本領(lǐng)就越高.18.為什么要測量()單晶γ閃爍譜儀的線性?譜儀線性主要與哪些量有關(guān)?線性指標(biāo)有何意義?答:能量的線性就是指輸出的脈沖幅度與帶電粒子的能量是否有線性關(guān)系,以及線性范圍的大小;線性好壞與能量范圍有關(guān)也與譜儀的工作狀況有關(guān);意義:對于未知能量的放射源,由譜儀測出脈沖幅度后利用能量刻度曲線用最小二乘法線性回歸就可以求出射線的能量.19.單晶γ閃爍譜儀的質(zhì)量指標(biāo)是什么?答:1)能量分辨率性3)譜儀的穩(wěn)定性.20.什么叫γ吸收?為什么說γ射線通過物質(zhì)時無射程概念?談?wù)剬Ζ蒙渚€與物質(zhì)相互作用機制的認(rèn)識.答:窄束γ射線在穿過物質(zhì)時,由于上述三種效應(yīng),其強度就會減弱,這種現(xiàn)象稱為γ射線的吸收;γ射線穿過物質(zhì)時,強度逐漸減弱,按指數(shù)規(guī)律衰減,不與物質(zhì)發(fā)生相互作用的光子穿過吸收層,其能量保持不變,因而沒有射程概念可言;當(dāng)γ光子穿過吸收物質(zhì)時,通過與物質(zhì)原子發(fā)生光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)損失能量;γ射線一旦與吸收物質(zhì)原子發(fā)生這三種相互作用,原來能量為的光子就消失,或散射后能量改變、并偏離原來的入射方向;總之,一旦發(fā)生相互作用,就從原來的入射γ束中移去.γ射線與物質(zhì)原子間的相互作用只要發(fā)生一次碰撞就是一次大的能量轉(zhuǎn)移;21.通過對幾種不同物質(zhì)的吸收系數(shù)的計算,談?wù)勗谳椛涞钠帘畏雷o方面材料的選擇問題.答:密度越高的物質(zhì)防輻射性能越好.22.物質(zhì)對γ射線的吸收系數(shù)與哪些因素有關(guān)?答:光電、康普頓、電子對效應(yīng)的線性吸收系數(shù),入射γ射線的能量和吸收物質(zhì)的原子序數(shù)Z而改變.23.分析三種不同的本底扣除方法對實驗結(jié)果誤差的影響及原因.答:1)全峰面積法(法):取兩邊峰谷l、r,把l道至r道的所有脈沖計數(shù)相加,本底以直線扣除;這種方法的誤差受本底扣除的方式及面積的影響較大;但該方法利用了峰內(nèi)全部的脈沖數(shù),受峰的漂移和分辨率變化的影響最小,同時也比較簡單;2)法:該方法是在峰的前后沿上對稱地選取邊界道,并以直線連接峰曲線上相應(yīng)于邊界的兩點,把此直線以下的面積作為本底扣除,此方法提高了峰面積與本底面積的比值,結(jié)果受本底不確定的影響較小.但n的選擇對結(jié)果的精度有較大的影響選太大,失去采用道數(shù)較少的優(yōu)點;若n選得太小每則有容易受峰漂和分辨率變化的影響,同時n太小則基線較高,從而降低了峰面積與本底面積的相對比值;3)法:該法邊界道的取法與法一樣,但本底基線選擇較低,與法一樣.這一方法進一步提高了峰面積與本底面積的比值,本底基線的不準(zhǔn)和計數(shù)統(tǒng)計誤差對峰面積準(zhǔn)確計算的影響較小;而受分辨率變化的影響與法相同,沒有法好.24.試寫出窄束γ射線在物質(zhì)中的吸收規(guī)律.答:γ射線強度隨物質(zhì)厚度的衰減服從指數(shù)規(guī)律,即其中,分別是穿IIIIe、x00過物質(zhì)前、后的γ射線強度是γ射線穿過的物質(zhì)的厚度(單位),x位體積中的原子數(shù),μ是物質(zhì)的線性吸收系數(shù)(μ,單位為).顯x然μ的大小反映了物質(zhì)吸收γ射線能力的大小.25.簡述康普頓效應(yīng).答:短波電磁輻射(如X射線,伽瑪射線)射入物質(zhì)而被散射后,除了出現(xiàn)與入射波同樣波長的散射外,還出現(xiàn)波長向長波方向移動的散射現(xiàn)象.束γ射線,試解釋窄束γ射線的意思?答:所謂窄束γ射線是指不包括散射成份的射線束,通過吸收片后的γ光子,僅由未經(jīng)相互作用或稱為未經(jīng)碰撞的光子所組成.26.為什么要調(diào)整加到閃爍探測器上的高壓和放大數(shù)值,使測得的60的1.33峰位道數(shù)在一個比較合理的位置?答:因為在高壓比較大,放大倍數(shù)比較小的時候能量分辨率明顯好于高放大倍數(shù)低電壓的情況.27.比較γ射線和B射線在穿過物質(zhì)過程中能量損失、有無射程方面的差別?答:γ射線與物質(zhì)原子間的相互作用只要發(fā)生一次碰撞就是一次大的能量轉(zhuǎn)移;它不同于帶電粒子穿過物質(zhì)時,經(jīng)過許多次小能量轉(zhuǎn)移的碰撞來損失它的能量.帶電粒子在物質(zhì)中是逐漸損失能量,最后停止下來,有射程概念;γ射線穿過物質(zhì)時,強度逐漸減弱,按指數(shù)規(guī)律衰減,不與物質(zhì)發(fā)生相互作用的光子穿過吸收層,其能量保持不變,因而沒有射程概念可言,但可用“半吸收厚度”來表示γ射線對物質(zhì)的穿透情況.28.產(chǎn)生X射線的主要方法有那些?簡述標(biāo)志譜產(chǎn)生的機理.畫出X射線管結(jié)構(gòu)圖.答:產(chǎn)生X射線的主要方法:1射線管;2.同步輻射;標(biāo)志譜產(chǎn)生的機理:高速電子對陽極靶的非彈性碰撞,使原子內(nèi)層的電子電離,原子處于激發(fā)態(tài),它的外殼層電子及時躍遷至內(nèi)層軌道填補空位,使輻射出不連續(xù)的X射線譜.29.寫出公式.答:2θλ30.射線特征譜線是怎么形成的?答:鉬原子內(nèi)主要有兩對電子可在其間躍遷的能級,其能量差分別為17.4和19.6,電子從高能級躍遷到低能級時,分別發(fā)出波長為7.1110-2和6.3110－2的兩種X光.這兩種X光在光譜圖上表現(xiàn)為兩個尖峰(如圖1中兩尖峰曲線所示),在理想情況下則為兩條線,故稱為“線光譜”,這種線光譜反映了該物質(zhì)(鉬)的特性,稱為“標(biāo)識X射線譜”或“X射線特征光譜”.31射線的軔致輻射是怎么形成的?答:高速電子接近原子核時,原子核的庫侖場要使它偏轉(zhuǎn)并急劇減速,同時產(chǎn)生電磁輻射,這現(xiàn)為很寬的光譜帶,稱為“連續(xù)譜32.為什么低能電子轟擊金屬時,金屬并不發(fā)出可見光?答:能量不足以使金屬內(nèi)的電子激發(fā)33.為什么X光管的陽極要散熱(通過熱沉)?答:高速度的電子不僅會把其能量轉(zhuǎn)化為X射線,還會有很大幾率把其能量轉(zhuǎn)化為熱能.持續(xù)的轟擊將導(dǎo)致陽極材料溫度持續(xù)升高,甚至可能導(dǎo)致陽極材料的熔化.34.核磁共振實驗:試用經(jīng)典理論解釋核磁共振的現(xiàn)象.答:在BB磁共振實驗中,靜磁場使得具有角動量r的原子核繞運動,poo其頻率為附加能量射頻場(r為原子核的旋磁比).同時,使粒子具有一個ooBB,(θ為μ與夾角).當(dāng)在垂直方向加上oEBcosoo,且即時,大量的粒子吸收或放B2BcostrBxoxxoxo出能量,即原子核與外磁場發(fā)生了共振.Bx35.微波順磁共振的基本原理是什么?答:具有未成對電子的物質(zhì)置于靜磁場中,由于電子自旋磁矩與外部磁場相互作用導(dǎo)致電(為波爾磁矩為無量子的基態(tài)發(fā)生塞曼能級分裂:EgBBzB綱參數(shù)),當(dāng)在垂直于靜磁場方向上所加橫向電磁波的量子能量等于時,滿足共振條件,即,此時未成對電子由下E能級躍遷至上能級.hgBhBz36.本實驗中為什么要加調(diào)制磁場?答:便于示波器顯示.37.電子順磁共振的頻率條件?該公式中各個分量代表什么含義?答21=△*μN*,原能級上下能級N,磁場為為比例因子為射頻38.要發(fā)生電子順磁共振,交變電磁場B1與磁場B0的關(guān)系怎樣?答:相互垂直39.信號調(diào)節(jié)中,晶體檢波器上的調(diào)節(jié)螺絲和幅度調(diào)節(jié)和短路活塞的調(diào)節(jié)與示波器上看到的直流信號的關(guān)系.答:調(diào)節(jié)檢波器中的旋鈕,使直流()信號輸出最大;調(diào)節(jié)端路活塞,再使直流()信號輸出最小;40.為了觀察到共振現(xiàn)象通常有哪幾種方法?答:一是固定B0,連續(xù)改變射頻場的頻率,這種方法稱為掃頻方法;另一種方法,即固定射頻場的頻率,連續(xù)改變磁場的大小,這種方法稱為掃場方法41.觀察穩(wěn)態(tài)核磁共振信號時,如何區(qū)別共振信號與雜波信號?答:若滿足共振條件,樣品便吸收射頻能量使振蕩回