挑戰(zhàn)杯結(jié)題報告VIP

挑戰(zhàn)杯結(jié)題報告一、項目研究背景二、項目研究內(nèi)容三、項目研究結(jié)果四、總結(jié)NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽一、項目研究背景

在材料當中應用康普頓散射來研究其相關(guān)性質(zhì)已逐漸趨于成熟,但目前利用康普頓散射來研究溶液得相關(guān)性質(zhì)還相對較少。本項目對康普頓散射體(NaCl和KCl溶液)得電子結(jié)構(gòu)進行研究,進而得出康普頓散射得微觀機理,從而為溶液得康普頓散射得影響因素得研究提供理論支持。NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽

康普頓散射就是指當X射線或γ射線(光子)跟散射體中電子相互作用,失去部分能量而導致波長變長得現(xiàn)象。已有研究表明,康普頓散射相對光子數(shù)與電子密度成正比

此公式反映了散射體得康普頓散射得光子數(shù)與電子密度間得關(guān)系NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽康普頓散射成像技術(shù)(CSI)康普頓散射密度測量技術(shù)(CSD)康普頓散射得主要應用:康普頓輪廓分析技術(shù)(CSA)康普頓輪廓在物理、化學等基礎(chǔ)學科上得相關(guān)應用NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽二、項目研究內(nèi)容理論推導分析實驗結(jié)果電子結(jié)構(gòu)計算NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽(一)理論推導

根據(jù)康普頓散射理論,當散射體就是電解質(zhì)溶液時,康普頓散射光子數(shù)與濃度得關(guān)系為:NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽

在確定得體積中康普頓散射光子數(shù)與溶液濃度得關(guān)系最終可以看成就是以下線性關(guān)系圖1、1散射角90°時(左)和120°(右)NaCl、KCl溶液濃度與康普頓散射相對光子數(shù)得關(guān)系NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽(二)實驗上得驗證實驗結(jié)果分析

NaCl和KCl溶液濃度與康普頓散射相對光子數(shù)確實就是成線性關(guān)系,驗證了上述理論推導得結(jié)論得正確性。

仔細比較圖,發(fā)現(xiàn)二者擬合直線得斜率并不相同。從理論上看,NaCl和KCl溶液得公式完全一樣,但就是實驗結(jié)果得斜率有較大差別這就是目前理論所不能解釋得。NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽(三)電子結(jié)構(gòu)計算分析1、計算方法基本理論依據(jù):密度泛函理論(DFT)計算軟件:MeadA軟件2、計算結(jié)果(1)優(yōu)化后得水合離子得結(jié)構(gòu)NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽Na+(H2O)6Na+(H2O)5Na+(H2O)2Na+(H2O)4Na+(H2O)Na+(H2O)3(1)優(yōu)化后得Na得水合離子得結(jié)構(gòu)NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽K+(H2O)6K+(H2O)5K+(H2O)2K+(H2O)4K+(H2O)K+(H2O)3(1)優(yōu)化后得K得水合離子得結(jié)構(gòu)NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽K+(H2O)8NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽Cl-(H2O)6Cl-(H2O)5Cl-(H2O)2Cl-(H2O)4Cl-(H2O)Cl-(H2O)3(1)優(yōu)化后得Cl得水合離子得結(jié)構(gòu)NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽Cl-(H2O)8(1)優(yōu)化后得Cl得水合離子得結(jié)構(gòu)H2O(H2O)4Cl-(H2O)6NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽Na+(H2O)6K+(H2O)6

水合K+得等效電荷

水合Cl-得等效電荷NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽(2)水合離子得等效電荷(單位:e—正電子電荷量)水合Na+得等效電荷三、項目研究結(jié)果質(zhì)量密度散射衰減因子溶液得濃度

康普頓散射光子數(shù)影響NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽三、項目研究結(jié)果NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽三、項目研究結(jié)果2、NaCl溶液和KCl溶液康普頓散射得微觀機理:NaCl溶液,隨著濃度得增加電子數(shù)密度增大溶液濃度與康普頓散射相對光子數(shù)之間近似成線性關(guān)系KCl溶液,隨著濃度得增加電子數(shù)密度增大溶液濃度與康普頓散射相對光子數(shù)之間近似成線性關(guān)系電子結(jié)構(gòu)得差異斜率差異較大NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽四、總結(jié)

本項目通過對NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究,得到了如下結(jié)論:1、從理論上推導了電解質(zhì)溶液濃度與康普頓散射光子數(shù)得關(guān)系。2、分析已有實驗結(jié)果,從電子結(jié)構(gòu)角度研究擬合直線斜率差異較大得原因。3、結(jié)合電子結(jié)構(gòu)得計算分析,得出NaCl和KCl溶液康普頓散射得微觀機理,造成二者斜率差異得原因就是散射體電子結(jié)構(gòu)差異較大引起得。4、除質(zhì)量密度、散射衰減因子以及溶液得濃度外,電子數(shù)密度就是影響NaCl與KCl溶液康普頓散射光子數(shù)得主要因素NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽非常感謝各位評委老師！NaCl和KCl溶液康普頓散射得影響因素研究第十四屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽(二)近似處理1、溶液密度、電子數(shù)密度與濃度x得關(guān)系結(jié)論:隨著濃度得增加,密度近似為線性增加注:26、47%和25、37%分別為NaCl和KCl飽和溶液得濃度NaCl和KCl溶