实验五 FD-RTE-A 型 冉绍尔-汤森效应实验
冉绍尔汤森效应实验
实验5-3 冉绍尔－汤森效应实验 作者：任学智 同组者：关希望 指导老师：周丽霞 一. 引言 1921年，德国物理学家冉绍尔（Carl Ramsauer ）用磁偏转法分离出单一速度的电子，对极低能量0.75～1.1eV 的电子在各种气体中的平均自由程做了研究。结果发现，氩气（Ar ）气中的平均自有程e λ远大于经典力学的理论计算值。以后，他又把电子能量扩展到100eV 左右，发现Ar 原子对电子的弹性散射截面Q （与e λ成反比）随电子能量的减小而增大，在10eV 左右达到极大值，而后又随着电子能量的减小而减小。 1922年，现代气体放电理论的奠基人、英国物理学家汤森（J.S.Townsend ）和贝利（Bailey ）也发现了类似的现象。进一步的研究表明，无论哪种气体原子的弹性散射截面（或电子平均自由程），在低能区都与碰撞电子的能量（或运动速度v ）明显相关，而且类似的原子具有相似的行为，这就是著名的冉绍尔-汤森效应。 冉绍尔-汤森效应在当时是无法解释的。因为经典的气体分子运动论把电子看成质点，把气体原子看成刚性小球，它们之间碰撞的散射截面仅决定于原子的尺寸，电子的平均自由程也仅决定于气体原子大小及其密度 n ，都与电子的运动速度无关。不久，在德布罗意波粒二相性假设（1924年）和量子力学理论（1925～1928年）建立后，人们认识到，电子与原子的碰撞实际上是入射电子波在原子势场中的散射，是一种量子效应，以上实验事实才得到了圆满的理论解释。 冉绍尔-汤森效应是量子力学理论极好的实验例证，通过该实验，可以了解电子碰撞管的设计原则，掌握电子与原子的碰撞规则和测量原子散射截面的方法，测量低能电子与气体原子的散射几率以及有效弹性散射截面与电子速度的关系。 本实验的目的主要有：了解电子碰撞管的设计原则，掌握电子与原子的碰撞规则和测量的原子散射截面的方法；测量低能电子与气体原子的散射几率Ps 与电子速度的关系；测量气体原子的有效弹性散射截面Q 与电子速度的关系，测定散射截面最小时的电子能量；验证冉绍尔-汤森效应，并学习用量子力学理论加以解释。 二. 实验原理 1.理论原理 冉绍尔在研究极低能量电子（0.75eV —1.1eV ）的平均自由程时，发现氩气中电子自由程比用气体分子运动论计算出来的数值大得多。后来，把电子的能量扩展到一个较宽的围进行观察，发现氩原子对电子的弹性散射总有效截面Q 随着电子能量的减小而增大，约在10eV 附近达到一个极大值，而后开始下降，当电子能量逐渐减小到1eV 左右时，有效散射截面Q 出现一个极小值。也就是说，对于能量为1eV 左右的电子，氩气竟好像是透明的。电子能量小于1eV 以后Q 再度增大。此后，冉绍尔又对各种气体进行了测量，发现无论哪种气体的总有效散射截面都和碰撞电子的速度有关。并且，结构上类似的气体原子或分子，它们的总有效散射截面对电子速度的关系曲线V F Q =（V 为加速电压值）具有相同的形状，称为冉绍尔曲线。图B8-1为氙（Xe ），氪（Ke ），氩（Ar ）三种惰性气体的冉绍尔曲线。图中横坐标是与电子速度成正比的加速电压平方根值，纵坐标是散射截面Q 值，这里采用原子单位，其中a 0为原子的玻尔半径。图中右方的横线表示用气体分子运动论计算出的Q 值。显然，用两个钢球相碰撞的模型来描述电子与原子之间的相互作用是无法解释冉绍尔效应的，因为这种模型得出的散射截面与电子能量无关。要解释冉绍尔效应需要用到粒子的波动性质，即把电子与原子的碰撞看成是入射粒子在原子势场中的散射，其散射程度用总散射截面来表示。
多普勒综合试验仪
ZKY-DPL-2 多普勒效应综合实验仪实验指导说明书
多普勒效应综合实验 当波源和接收器之间有相对运动时，接收器接收到的波的频率与波源发出的频率不同的现象称为多普勒效应。多普勒效应在科学研究，工程技术，交通管理，医疗诊断等各方面都有十分广泛的应用。例如：原子，分子和离子由于热运动使其发射和吸收的光谱线变宽，称为多普勒增宽，在天体物理和受控热核聚变实验装置中，光谱线的多普勒增宽已成为一种分析恒星大气及等离子体物理状态的重要测量和诊断手段。基于多普勒效应原理的雷达系统已广泛应用于导弹，卫星，车辆等运动目标速度的监测。在医学上利用超声波的多普勒效应来检查人体内脏的活动情况，血液的流速等。电磁波（光波）与声波（超声波）的多普勒效应原理是一致的。本实验既可研究超声波的多普勒效应，又可利用多普勒效应将超声探头作为运动传感器，研究物体的运动状态。 【实验目的】 1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应，并由f－V关系直线的斜率求声速。 2、利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速度，查看V－t关系曲线，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，可研究： ①自由落体运动，并由V－t关系直线的斜率求重力加速度。 ②简谐振动，可测量简谐振动的周期等参数，并与理论值比较。 ③匀加速直线运动，测量力、质量与加速度之间的关系，验证牛顿第二定律。 ④其它变速直线运动。 【实验原理】 1、超声的多普勒效应 根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率f为： f = f0（u+V1cosα1）/（u–V2cosα2）（1） 式中f0为声源发射频率，u为声速，V1为接收器运动速率，α1为声源与接收器连线与接收器运动方向之间的夹角，V2为声源运动速率，α2为声源与接收器连线与声源运动方向之间的夹角。 若声源保持不动，运动物体上的接收器沿声源与接收器连线方向以速度V运动，则从（1）式可得接收器接收到的频率应为： f = f0（1+V/u）（2） 当接收器向着声源运动时，V取正，反之取负。 若f0保持不变，以光电门测量物体的运动速度，并由仪器对接收器接收到的频率自动计数，根据（2）式，作f —V关系图可直观验证多普勒效应，且由实验点作直线，其斜率应为k=f0/u，由此可计算出声速u=f0/k 。 由（2）式可解出： V = u（f/f0– 1）（3）若已知声速u及声源频率f0 ，通过设置使仪器以某种时间间隔对接收器接收到的频率f采样计数，由微处理器按（3）式计算出接收器运动速度，由显示屏显示V－t关系图，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，进而对物体运动状况及规律进行研究。 2、超声的红外调制与接收 早期产品中，接收器接收的超声信号由导线接入实验仪进行处理。由于超声接收器安装在运动体上，导线的存在对运动状态有一定影响，导线的折断也给使用带来麻烦。新仪器对接收到的超声信号采用了无线的红外调制-发射-接收方式。即用超声接收器信号对红外波进行调制后发射，固定在运动导轨一端的红外接收端接收红外信号后，再将超声信号解调出来。由于红外发射/接收的过程中信号的传输是光速，远远大于声速，它引起的多谱勒效应可忽略不计。采用此技术将实验中运动部分的导线去掉，使得测量更准确，操作更方便。信号的调制-发射-接收-解调，在信号的无线传输过程中是一种常用的技术。
心理学效应大全
1 心理学效应大全 1、蝴蝶效应起源——一只南美洲亚马逊河流域热带雨林中的蝴蝶偶尔扇动了几下翅膀在两周后可能引起美国得克萨斯州的一场龙卷风暴。在心理学上蝴蝶效应表现为一种不同于普通的连锁效应的因果性不明显的情绪反应和行为。症状—— 因为几天前发生的一点小小不顺利而开始心情烦躁在压抑和郁结状态中小的情绪波动渐渐在心底形成轩然大波最终以不可预见的狂躁模式爆发出来。时间累积得越久崩溃的后果越不堪设想。2、狄德罗效应起源——18世纪法国一位哲学家丹尼斯.狄德罗某天友人赠其一件高级睡袍他非常喜欢。但当他穿上之后开始觉得家里的一切家具和装饰都显得粗陋庸俗于是不得不把旧的东西一件件更新但最终她仍不觉得开心因为他最终发现“自己竟然被一条睡袍胁迫”。症状——永远不能填满的欲望黑洞因为“人往高处走”到达一个阶段各方面都要求配套上升。街道要搭配建筑豪宅要搭配名车鞋子要搭配礼服礼服要搭配名钻6767搭配的顶端永远是自己力所不能及。3、齐加尼克效应起源——源于法国心理学家齐加尼克做的一次实验。他将受试者分成两组分别去完成20项工作。其间他对其中一组进行干预使他们的工作不能顺利完成而让另一组毫无阻碍顺利完成全部工作。尽管所有受试者接受任务时都非常紧张但顺利完成任务者紧张状态随之消失而未能完成任务者思绪总是被那些任务困扰紧张状态持续存在。症状——在接受一项工作时人会产生一定的紧张心理只有当任务完成时紧张才会解除。而工作中的人往往不停地受到叠加任务因此紧张状态无时无刻存在并叠加累积在周末假期休息时甚至都无法放松长期疲惫不堪最终导致神经衰弱和亚健康的出现。4、罗森塔尔效应起源——古希腊传说中塞浦路斯岛一位年轻的王子皮格马力翁酷爱艺术通过锲而不舍的努力终于雕塑了一尊女神像。面对自己的作品他爱不释手整日深情注视。天长日久女神竟然奇迹般复活并成为了他的妻子。这个故事说明期待是一种力量。1968年美国心理学家罗伯.罗森塔尔提出了该项理论。此理论有一个我们最常听到的例子两个病人同住一家医院其中一人患了癌症而另一人并无大碍。但医生把两人的诊断书弄混了。结果那个真正的病患得知后整天心情轻松开心地在医院住了一段日子便健康地出院了。而那个原本身体无恙的人却终日活在对死亡与病痛的恐惧中最后真的罹患绝症在抑郁绝望中死去。症状——心理暗示。当别人给予充分信赖和期待的时候自己相信自己一定能完成任务困难便会得到解决。反之便被低迷的情绪主宰最终失败。 5、蔡戈尼效应起源——1927年心理学家蔡戈尼做了一个实验将受试者分为甲乙两组同时演算相同的数学题。其间让甲组顺利演算完毕而一组演算中途突然下令停止。
冉绍尔—汤森效应实验
中国石油大学近代物理实验实验报告成绩： 班级：应物11—4 姓名：辛拓同组者：武丁仓教师：亓鹏 冉绍尔—汤森效应实验 【实验目的】 1、了解电子碰撞管的设计原则，掌握电子与原子的的碰撞规则和测量的原子散射截面的方法。 2、测量低能电子与气体原子的散射几率Ps与电子速度的关系。 3、测量气体原子的有效弹性散射截面Q与电子速度的关系，测定散射截面最小时的电子能量。 4、验证冉绍尔—汤森效应，并学习用量子力学理论加以解释。 【实验原理】 1、理论原理 电子与原子的碰撞实际上市入射电子波在原子势场中的散射，是一种量子效应。冉绍尔在研究极低能量电子（0.75eV-1.1eV）的平均自由程时，发现氩气中电子自由程比用气体分子运动论计算出来的数值大得多。后来，把电子的能量扩展到一个较宽的范围内进行观察，发现氩原子对电子的弹性散射总有效截面Q随着电子能量的减小而增大，约在10eV附近达到一个极大值，而后开始下降，当电子能量逐渐减小到1eV左右时，有效散射截面Q出现一个极小值。也就说，对于能量为1eV左右的电子，氩气竟好像是透明的。电子能量小于1eV以后Q再度增大。此后，冉绍尔又对各种气体进行了测量，发现无论哪种气体的总有效散射截面都和碰撞电子的速度有关。并且，结构 V为加速电 压值）具有相同的形状，称为冉绍尔曲线。 2、测量原理 当灯丝加热后，就有电子自阴极逸出，设阴极电流为I k，电子在加速电压的作用下，有一部分电子在到达栅极之前，被屏板接收，形成电流I S1；有一部分穿越屏板上的矩形孔，形成电流I0，由于屏板上的矩形孔与板极P之间是一个等势空间，所以电子穿越矩形孔后就以恒速运动，受到气体原子散射的电子到达屏板，形成散射电流I S2；而未受到散射的电子则到达板极P，形成板流I P，因此有 I k = I0+ I S1 I S = I S1 + I S2 I0 = I P + I S2 电子在等势区内的散射概率为 Ps=1?Ip/Io 可见，只要测量出I P和I0即可以求得散射几率。
教育中的各种效应
教育中的各种效应 1、角色效应现实生活中，人们以不同的社会角色参加活动，这种因角色不同而引起的心理或行为变化被称为角色效应。人的角色的形成首先是建立在社会和他人对角色的期待上的，由于很多班主任普遍存在着对学生社会角色期望的偏差，比如"好学生"的标准就是"学习好"，而学习好的标准就是成绩好，这对学生的成长和角色发展都带来了很多消极的影响。学生出现了角色概念的偏差，一些学生常以"我的爸爸是经理"、"我的爷爷是高干"等为炫耀，把自己与长辈的角色等同起来，颠倒了角色概念的关系，致使这类学生养成狂妄自大、目中无人的畸形心态。在班级管理中班主任要根据学生的实际合理地确定学生的角色，通过采取角色扮演、角色创造等形式实现学生的角色行为。 2、暗示效应暗示效应是指在无对抗的条件下，用含蓄、抽象诱导的间接方法对人们的心理和行为产生影响，从而诱导人们按照一定的方式去行动或接受一定的意见，使其思想、行为与暗示者期望的目标相符合。一般说来，儿童比成人更容易接受暗示。管理中常用的是语言暗示，如班主任在集体场合对好的行为进行表扬，就是对其他同学起到暗示作用。也可以使用手势、眼色、击桌、停顿、提高音量或放低音量等等。有经验的班主任还常常针对学生的某一缺点和错误，选择适当的电影、电视、文学作品等同学生边看边议论，或给学生讲一些有针对性的故事，都能产生较好的效果。 3、门槛效应心理学家查尔迪尼在替慈善机构募捐时，仅仅是附加了一句话"哪怕一分钱也好"，就多募捐到一倍的钱物，这就是著名的"门槛效应"，这一效应的基本内容就是由低要求开始，逐渐提出更高的要求。查尔迪尼分析认为，对人们提出一个很简单的要求时，人们很难拒绝，否则怕别人认为自己不通人情。当人们接受了简单的要求后，再提出较高的要求，人们为了保持认识上的统一和给外界留下前后一致的印象，心理上就倾向于接受较高要求。这一效应告诉我们在对学生提出要求时要考虑学生的心理接受能力，应少一些，小一些，这样才会取得好的教育效果。 4、奖惩效应奖励和惩罚是对学生行为的外部强化或弱化的手段，它通过影响学生的自身评价，能对学生的心理产生重大影响，由奖惩所带来的行为的强化或弱化就叫做奖惩效应。心理学实验证明，表扬、鼓励和信任，往往能激发一个人的自尊心和上进心。但奖励学生的原则应是精神奖励重于物质奖励，否则易造成"为钱而学"、"为班主任而学"的心态。同时奖励要抓住时机，掌握分寸，不断升化。当然"没有惩罚就没有教育"，必要的惩罚是控制学生行为的有效信号。惩罚时用语要得体、适度、就事论事，使学生明白为什么受罚和怎样改过。同时还应注意的是奖惩的频率，从心理学的研究结果看，当奖惩的比例为5：1时往往效果最好。 5、拆屋效应鲁迅先生曾于1927年在《无声的中国》一文中写下了这样一段文字："中国人的性情总是喜欢调和、折中的，譬如你说，这屋子太暗，说在这里开一个天窗，大家一定是不允许的，但如果你主张拆掉屋顶，他们就会来调和，愿意开天窗了。”这种先提出很大的要求，接着提出较小较少的要求，在心理学上被称为"拆屋效应"。虽然这一效应在成人生活中多见，但也有不少学生学会了这些。如有的学生犯了错误后离家出走，班主任很着急，过了几天学生安全回来后，班主任反倒不再过多地去追究学生的错误了。实际上在这里，离家出走相当于"拆屋"，犯了错误相当于"开天窗"，用的就是拆屋效应。因此，班主任在教育学生的过程中，教育方法一定要恰当，能被学生所接受，同时，对学生的不合理要求或不良的行为绝不能迁就，特别要注意不能让学生在这些方面养成与班主任讨价还价的习惯。 6、链状效应有一句俗话是"近朱者赤近墨者黑"，在心理学上这种现象被称为链状效应，它是指人在成长中的相互影响作用。这种效应在年龄低的学生中表现得尤为明显。就学生的链状效应看不是单方面的，既表现在思想品德方面的互相感染，也在个性、情绪、兴趣、能力等方面发生综合影响。利用学生的链状效应，让不同性格的学生在一起可以取长补短。因此作为班主任，应有意识地优化学生周围的环境，如让娇生惯养的学生与独立性较强的朋友做伴，胆小畏怯的学生应和勇敢坚强的学生交友。 7、禁果效应"禁果"一词源于《圣经》，它讲的是夏娃被神秘智慧树上的禁果所吸引去偷吃，被贬到人间，这种被禁果所吸引的逆反心理现象，称之为"禁果"效应。由于青少年处在特殊的发育期，好奇心强，逆反心理重，因此常出现禁果效应。它给我们的启示有两个：①不要把不好的东西当成禁果，人为地增加对学生的吸引力。②要把学生不喜欢而又有价值的事情人为地变成禁果以提高其吸引力。 8、名人效应美国心理学家曾做过一个有趣的实验，在给大学心理系学生讲课时，向学生介绍说聘请到举世闻名的化学家。然后这位化学家说，他发现了一种新的化学物质，这种物质具有强烈的气味，但对人体
冉绍尔-汤森效应
冉绍尔-汤森效应 ——验证和测量气体原子散射截面与电子能量的关系 摘要：实验研究发现，电子与气体原子发生碰撞，散射截面的大小与电子的速度有关，惰性气体（Ar、Kr、Xe）原子对电子的弹性散射截面存在极大值与极小值；无论哪种气体原子的弹性散射截面，在低能区都与碰撞电子的能量明显有关，而且相似原子具有相似的行为，称为冉绍尔-汤森效应。冉绍尔-汤森效应是量子力学理论极好的实验验证，通过实验可以研究分析，气体分子对低能电子的弹性散射几率以及散射截面和电子平均自由程与电子能量的关系。 关键词：电子能量散射截面充气闸流管加速电压室温与液氮条件 实验历史背景：早在1921年，德国物理学家冉绍尔用磁偏转法分离出单一速度的电子，对极低能量0.75~1.1eV的电子在各种气体中的平均自由程作了研究。结果发现，Ar气中的平均自由程远大于经典热力学的理论计算值。惰性气体（主要讨论Ar）原子对电子的弹性散射截面在10eV左右存在极大值；同时在能量约为0.37eV时，电子的自由程出现极大值；在能量降到约0.2eV时，Ar的散射截面呈现极小值，且接近于零。无论哪种气体原子的弹性散射截面，在低能区都与碰撞电子的能量明显有关，而且相似原子具有相似的行为。 在经典理论中，散射截面与电子的运动速度无关，而冉绍尔与汤森的实验结果表明它们是相关的，需要用量子力学理论作出合理解释。 左图为氩、氪、氙的冉绍尔曲线
实验原理： 1.散射截面 设想B粒子杂乱分布在一个很薄的平面层上，单位面积上平均有n个粒子，当一个A粒子垂直入射到这一平面层，可能会通过与B粒子的相互作用而离开入射束。将这一事件的发生概率记为P，定义散射截面：σ=P/n . 在厚层下，经过路程x而散射的概率Ps（x）=1-exp(-x/λ).在经典物理学中，粒子的平均自由程等于总散射截面nσ的倒数（λ=1/nσ）。 2.测量原理 测量气体原子总散射截面的原理图 灯丝被加热，电子自阴极逸出，设阴极电流为I k ，电子在加速电压的作用下，有 一部分电子在到达栅极之前，被屏极接收，形成电流I s1 ；有一部分穿越屏极上的 矩形孔，形成电流I ，由于屏极上的矩形孔与板极P之间是一个等势空间，所以电子穿越矩形孔后就以恒速运动，受到气体原子散射的电子则到达屏极，形成散 射电流I s2；而未受到散射的电子则到达板极P，形成透射电流I p . 电子在等势区内的散射概率为: P S =1-I p /I I p 可以直接测得，至于I 则需要用间接的方法测定。由于阴极电流I k 分成两部分 I 0和I s1 ，它们与I k 成比例，定义几何因子f , f= I / I s1 几何因子f是由电极间相对张角及空间电荷效应所决定，即f与管子的几何结构及所用的加速电压、阴极电流有关。由以上2式得到： P S = 1-(1/f)*( I p / I s1 )
大学物理实验多普勒效应
多普勒效应实验报告 学院化学与生物工程学院班级化学1701 学号姓名 一、实验目的与实验仪器 实验目的 1、了解多普勒效应原理，并研究相对运动的速度与接收到的频率之间的关系。 2、利用多普勒效应，研究做变速运动的物体其运动速度随时间的变化关系，以及机械 能转化的规律。 实验仪器 ZKY-DPL-3多普勒效应综合实验仪、电子天平、钩码等。 二、实验原理 （要求与提示：限400字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式） 1、声波的多普勒效应 当声源相对介质静止不动时，声波的频率f0，波长λ0以及波速U0表示为 f0=U0/λ0 则观测频率f、观测波长λ和观测波速U的关系 f=U/λ 当接收器以一定的速率向声源移动时U=U0+V0，则 f=（U0+V0）/λ０ 联立，得f=（U0+V0）/λ０=（f0λ0）/λ0=（1+V/U0）f0 当声源以一定的速率向接收器移动时V =U0-V0，则 f’=U’/λ’=U0/( U0-V0)/T= U0/( U0-V0) f 当声源与接收器运动如图时 f=（U0+V1COSθ１）/( U0-V2 COSθ２) 2、马赫锥 ａ＝arcsin（U０／V０）＝arcsin（１／M） U０为波速，V为飞行器速率，ａ为马赫角，M为Ｖ／Ｕ０马赫数
3、天文学中的多普勒效应 观察两波面的时间 ｔ＝（λｃ／（C+Vｃ））／（１／（１－Ｖ２ｃ／Ｃ２ｃ）１／２） ＝（１－Ｖ２ｃ／Ｃ２ｃ）１／２／（（１＋Ｖｃ／Ｃｃ）ｆｃ） 三、实验步骤 （要求与提示：限400字以内） １、超声波的多普勒效应 （１）、组装仪器 （２）、打开实验控制箱，调至室温，记录共振频率ｆ０ （３）、选择多普勒效应验证实验 （４）、修改测试总数 （５）、为仪器充电，确定失锁指示灯处于灯灭状态 （６）、选定滑车速率，开始测试 （７）、选择存入或者重测 （８）、重新选择速度，重复（６）、（７） （９）、记录实验数据 ２、用多普勒效应研究恒力下物体的运动规律 （１）、测量钩码质量和滑车质量 （２）、连接仪器 （３）、选中变速运动测量 （４）、修改测量总次数 （５）、选中开始测试，立即松开钩码 （６）、记录测量数据 （７）、改变砝码质量，重复（１）到（６） 四、数据处理 （要求与提示：对于必要的数据处理过程要贴手算照片） 表4.12-1 多普勒效应的验证与声速的测量 t c = 24 ℃f0 = 40001 Hz 次数i 1 2 3 4 5 v/(m/s) 0.41 0.59 0.75 0.87 0.98 Fi/Hz 40049 40070 40089 40103 40116
冉绍尔-汤森效应实验
冉绍尔-汤森效应实验 【摘要】 加速电子与充氙闸流管中的氙原子碰撞，电子被散射，把闸流管先后浸入77K 液氮和在室温下测俩观众的栅极及板极电流。得出散射概率、散射截面与电子能量的关系，低能电子与气体原子的散射几率与电子速度的关系，验证冉绍尔-汤森效应。用量子力学解释这一效应 测量氙原子的电离电位。 【实验原理】 当灯丝加热后，就有电子自阴极逸出，设阴极电流为K I ，电子在加速电压的作用下，有一部分电子在到达栅极之前，被屏极接收，形成电流1S I ；有一部分穿越屏极上的矩形孔，形成电流0I ，由于屏极上的矩形孔与板极P 之间是一个等势空间，所以电子穿越矩形孔后就 以恒速运动，受到气体原子散射的电子则到达屏极，形成散射电流2S I ；而未受到散射 的电子则到达板极P ，形成板流P I ,因此有 10S K I I I += 2 1S S S I I I += 20S P I I I += 电子在等势区内的散射概率为: 01I I P P S - = (1) 可见，只要分别测量出P I 和0I 即可以求得散射几率。从上面论述可知，P I 可以直接测得，至于0I 则需要用间接的方法测定。由于阴极电流K I 分成两部分1S I 和0I ，它们不仅与K I 成比例，而且他们之间也有一定的比例关系，这一比值称为几何因子f ，即有
10 S I I f = (2) 几何因子f 是由电极间相对张角及空间电荷效应所决定，即f 与管子的几何结构及所用的加速电压、阴极电流有关。将式（2）带入（1）式得到 111S P S I I f P - = (3) 为了测量几何因子f ，我们把电子碰撞管的管端部分浸入温度为77K 的液氮中，这时，管内掉气体冻结，在这种低温状态下，气体原子的密度很小，对电子的散射可以忽略不计， 几何因子f 就等于这时的板流*P I 与屏流* S I 之比，即 * * =S P I I f (4) 如果这时阴极电流和加速电压保持与式(1)和(2)时的相同，那么上式中的f 值与式(3)中掉相等，因此有 * * -=P S S P S I I I I P 11 (5) 设L 为出射孔S 到板极P 之间的距离，则 )exp(1QL P S --= (6) 当f<<1时，由(5)、(6)两式得 ??? ? ??-=** P S S P I I I I L Q ln 1 测量不同的加速电压Ea 下的Ps 的值，即可由上式得到总有效散射截面Q 与a E 的关系曲线。 使用直流加速电压的测量线路图
多普勒声速实验--实验报告
DH-DPL系列多普勒效应及声速综合实验 实验报告 一：实验目的 多普勒效应是一种与波动紧密相关的物理现象.利用多普勒效应可以测量运动物体的速度，但目前许多高校使用的多普勒效应实验仪集成化和智能化程度太高,实验时需要学生动手操作的环节太少;信号的转换、传输和处理过程不透明,不利于学生在实验过程中细致观察各种物理现象,分析测量误差的来源等,难以满足深入培养学生自主动手能力和观察分析能力的需要.本实验以商用超声多普勒实验系统(杭州大华DH -DPL1)的导轨模块作为开发平台,以模拟乘法器作为测量系统的核心单元;实验过程中学生需自行搭建信号拾取和处理电路,并利用示波器观察各个环节的信号波形,有助于培养学生得动手能力，并加深对多普勒效应及对模拟电子实验的理解。 二：实验原理 根据声波的多普勒效应公式,当声源与接收器之间有相对运动时,接收器收到的信号频率f为： f = f0 (u + v1 cosα1 ) / (u - v2 cosα2 ) (1) 式中f0为声源发射频率, u为声速, v1 为接收器运动速率, v2 为声源运动速率,α1 是声源与接收器连线与接收器运动方向之间的夹角,α2 是声源与接收器连线与声源运动方向之间的夹角. 在实验过程中,声源保持不动,接收换能器在导轨上沿声源与接收换能器连线方向上运动,则从式(1)可以得到接收换能器上得到的信号频率为： f = f0 (1 + v/u) (2) 式中v为接收换能器的运动速度,当向着声源运动时, v取正,反之取负.利用式(2)可以得到接收换能器的运动速度为：
v = u(f - f0 ) /f0 = uΔf/f0 ………..(3) 式中Δf = f - f0为多普勒频移. 在本研究中,采用的信号处理电路如图1所示, 其中模拟乘法器采用了AD633,其信号的输入输出 关系为： W =(x1 - x2 ) (y1 - y2 )/10+ z (4) 若输入到AD633的信号为x1 = E1 cos(2πf0 t +φ1 ) , y1 = E2 cos(2πft +φ2 ) , x2、y2 以及z均接地,则AD633的输出为： W =E1 E2{cos[2π(f + f0 ) t +φ2 +φ1 ] /20+cos[2π(f - f0 ) t +φ2 -φ1 ]} (5) 其中包含了两路信号的和频分量与差频分量. 利用低通滤波器可以提取出其中的差频分量,即多普勒频移,从而计算出接收换能器的运动速度. 在实际测量过程中,由于接收换能器与声源(发射换能器)的距离在不断变化过程中,因此接收换能器输出信号的幅度不是恒定值. 为了保证乘法器的输出信号幅度稳定,本研究中采用OA1组成的限幅放大电路,使输入到乘法器的信号幅度保持恒定值,以便于观察.因为本实验中只关心输出信号的频率,因此对接收换能器输出信号幅度的处理不会影响到实验结果.利用OA2构建的有源低通滤波器,可以有效提取出多普勒频移信号.
冉绍尔-汤森德效应
冉绍尔——汤森德效应 摘要：冉绍尔——汤森德效应是在研究低能电子的平均自由程时发现的一种气体原子与电子弹性碰撞的散射截面Q与电子能量密切相关的现象。此现象与经典理论相矛盾，需要用量子理论解释。 关键词：散射截面碰撞概率加速电压补偿电压电离电位 一、引言 1921年德国物理学家冉绍尔在研究低能电子的平均自由程时发现：在惰性气体中，当电子的能量降到几个电子伏时，气体原子与电子弹性碰撞的散射截面Q（与平均自由程成反比）迅速减小；当电子能量约为1电子伏时，Q出现极小值，而且接近零。如果继续减少电子能量，则Q迅速增大，这说明弹性散射截面与电子能量密切相关。 1922年英国物理学家汤森德把电子能量进一步降低，用另外的方法研究平均自由程随电子速度变化的情况，也发现类似现象。随后，冉绍尔用实验证明了汤森德的结果。 冉绍尔——汤森德效应在当时无法解释，因为经典理论认为气体原子与电子弹性碰撞的散射截面仅决定于原子的尺寸，而与电子的运动速度无关，只有在波粒二象性和量子力学建立后，这种效应才得到圆满解释。因此冉绍尔——汤森德效应也验证了量子力学的正确性。 图1 惰性气体的冉绍尔曲线 如图1所示的是Xe、Kr、Ar三种惰性气体的冉绍尔曲线。因为电子的速度与加速电压V的平方根成正比，故横坐标采用平方根√V表示，纵坐标为散射截面Q，采用原子单位。由图1可以看出，结构相近的物质，其冉绍尔曲线的形状相似。 二、冉绍尔——汤森德效应的理论描述
在量子力学中，碰撞现象也称作散射现象。粒子的碰撞过程有弹性碰撞与非弹性碰撞两大类。在弹性碰撞过程中，粒子A 以波矢k 2|k|= mE （1） 沿Z 入射到靶粒子B （即散射中心）上，受B 粒子作用偏离原方向而散射，散射程度可用总散射截面Q 表示。 讨论粒子受辏力场弹性散射的情况。取散射中心为坐标原点；设入射粒子与散射中心之间的相互作用势能为U (r )，当r → ∞时，U (r )趋于零，则远离散射中心处的波函数Ψ由入射粒子的平面波Ψ1和散射粒子的球面散射波Ψ2组成 12() ikr ikz r e e f r ψψψθ→∞→+=+ （2） 这里考虑的是弹性散射，所以散射波的能量没有改变，即其波矢k 的数值不变。θ为散射角， 即粒子被散射后的运动方向与入射方向之间的夹角；f(θ)称散射振幅。 总散射截面 220|()|2|()|sin Q f d f d π θπθθθ =Ω=?? （3） 利用分波法求解满足式（3）边界条件的薛定谔方程 2 2 ()2U r E m ψψ??-?+= ??? （4） 可求得散射振幅为 1 ()(21)(cos )sin i e l l l f l P e k δ θθδ∞ == +∑ （5） 从而得到总散射截面 2 00 4(21)sin l l l l Q Q l k π δ ∞ ∞ ====+∑∑ （6） 中心力场中，波函数可表成不同角动量l 的入射波和出射波的相干叠加，l ＝0, 1, 2…的分波，分别称为s , q , d …分波。势场U (r )的作用仅使入射粒子散射后的每一个分波各自产生相移δl 。δl 可通过解径向方程 2222212(1)()()()0l l d d m l l r R r k U r R r r dr dr r +????+--=???????? （7） 求得，要满足 1()sin()2l l kr l R r kr kr πδ→∞→ -+ （8） 这样，计算散射截在Q 的问题就归结为计算各分波的相移δl ；式（6）中的Q l 为第l 个分波的散射截面。 在冉绍尔-汤森德效应实验里，U (r )为电子与原子之间的相互用势，可以把惰性气体的势场近似地看成一个三维方势阱 ,()0,U r a U r r a -≤?=?>? （9） U 0代表势阱深度，a 表征势阱宽度。对于低能散射，ka <<1，δl 随l 增大而迅速减少，仅需
个常见心理学效应
１、“破窗效应” 美国斯坦福大学家詹巴斗进行一项试验，他找了两辆一模一样的汽车，把其中的一辆摆在帕罗阿尔托的中产阶级社区，而另一辆停在相对杂乱的布朗克斯街区。停在布朗克斯的那一辆，他把车牌摘掉了，并且把顶棚打开。结果这辆车一天之内就给人偷走了，而放在帕罗阿尔托的那一辆，摆了一个星期也无人问津。后来，詹巴斗用锤子把那辆车的敲了个大洞。结果呢？仅仅过了几个小时，它就不见了。 ２、“狄德罗效应”，（也称为“配套效应”） 18世纪，法国有个哲学家叫丹尼斯·狄德罗。一天，朋友送他一件质地精良、做工考究、图案高雅的酒红色睡袍。狄德罗非常喜欢，可他穿着华贵的睡袍在家里寻找感觉，总觉得家具颜色不对，地毯的针脚也粗得吓人。于是为了与睡袍配套，旧的东西先后更新，书房终于跟上了睡袍的档次，可他仍觉得很不舒服，因为“自己居然被一件睡袍胁迫了”，于是就把这种感觉写成了一篇文章《与旧睡袍别离之后的烦恼》。两百年后，美国哈佛大学经济学家朱丽叶·施罗尔在《过度消费的美国人》一书中，把这种现象称作为“狄德罗效应”，也称为“配套效应”。 ３、蝴蝶效应 什么是蝴蝶效应？1979年12月，洛伦兹在华盛顿的美国科学促进会的一次讲演中提出：一只蝴蝶在巴西扇动翅膀，有可能会在美国的德克萨斯引起一场龙卷风。他的演讲和结论给人们留下了极其深刻的印象。从此以后，所谓“蝴蝶效应”之说就不胫而走，名声远扬了。 ４、“鲶鱼效应” 挪威人爱吃沙丁鱼，但是当渔民将捕捞的沙丁鱼运回渔港时，发现大多数的沙丁鱼已经死了，死鱼卖不上价，怎么办呢?聪明的渔民想出了—个办法，那就是将沙丁鱼的天敌——鲶鱼与沙丁鱼放在一起。每当渔民出海捕鱼时，总先准备几条活跃的鲶鱼，一旦把捕获的沙丁鱼放入水槽后，便把鲶鱼也放入水槽，鲶鱼因其活力而四处游动，偶尔追杀沙丁鱼，沙丁鱼呢，则因发现异己分子而自然紧张，四处逃
多普勒效应综合实验报告及数据处理图
多普勒效应综合实验 （附数据处理图） (注：由于上传后文库中数据图看不清楚，须下载后才能看清楚) 当波源和接收器之间有相对运动时，接收器接收到的波的频率与波源发出的频率不同的现象称为多普勒效应。多普勒效应在科学研究，工程技术，交通管理，医疗诊断等各方面都有十分广泛的应用。例如：原子，分子和离子由于热运动使其发射和吸收的光谱线变宽，称为多普勒增宽，在天体物理和受控热核聚变实验装置中，光谱线的多普勒增宽已成为一种分析恒星大气及等离子体物理状态的重要测量和诊断手段。基于多普勒效应原理的雷达系统已广泛应用于导弹，卫星，车辆等运动目标速度的监测。在医学上利用超声波的多普勒效应来检查人体内脏的活动情况，血液的流速等。电磁波（光波）与声波（超声波）的多普勒效应原理是一致的。本实验既可研究超声波的多普勒效应，又可利用多普勒效应将超声探头作为运动传感器，研究物体的运动状态。 【实验目的】 1、测量超声接收器运动速度与接收频率之间的关系，验证多普勒效应，并由f－V关系直线的斜率求声速。 2、利用多普勒效应测量物体运动过程中多个时间点的速度，查看V－t关系曲线，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，可研究： ①匀加速直线运动，测量力、质量与加速度之间的关系，验证牛顿第二定律。 ②自由落体运动，并由V－t关系直线的斜率求重力加速度。 ③简谐振动，可测量简谐振动的周期等参数，并与理论值比较。 ④其它变速直线运动。 【实验原理】 1、超声的多普勒效应 根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率f为： f = f0（u+V1cosα1）/（u–V2cosα2）（1） 式中f0为声源发射频率，u为声速，V1为接收器运动速率，α1为声源与接收器连线与接收器运动方向之间的夹角，V2为声源运动速率，α2为声源与接收器连线与声源运动方向之间的夹角。 若声源保持不动，运动物体上的接收器沿声源与接收器连线方向以速度V运动，则从（1）式可得接收器接收到的频率应为： f = f0（1+V/u）（2） 当接收器向着声源运动时，V取正，反之取负。 若f0保持不变，以光电门测量物体的运动速度，并由仪器对接收器接收到的频率自动计数，根据（2）式，作f —V关系图可直观验证多普勒效应，且由实验点作直线，其斜率应为k=f0/u，由此可计算出声速u=f0/k 。 由（2）式可解出： V = u（f/f0– 1）（3）若已知声速u及声源频率f0 ，通过设置使仪器以某种时间间隔对接收器接收到的频率f 采样计数，由微处理器按（3）式计算出接收器运动速度，由显示屏显示V－t关系图，或调阅有关测量数据，即可得出物体在运动过程中的速度变化情况，进而对物体运动状况及规律进行研究。 2、超声的红外调制与接收 早期产品中，接收器接收的超声信号由导线接入实验仪进行处理。由于超声接收器安装在运动体上，导线的存在对运动状态有一定影响，导线的折断也给使用带来麻烦。新仪器对接收到的超声信号采用了无线的红外调制-发射-接收方式。即用超声接收器信号对红外波进行调制后发射，固定在运动导轨一端的红外接收端接收红外信号后，再将超声信号解调出来。由于红外发射/接收的过程中信号的传输是光速，远远大于声速，它引起的多谱勒效应可忽
2.1-冉绍尔效应
实验冉绍尔—汤森德效应 一、引言 1921年德国物理学家冉绍尔（C. Ramsaüer）在研究低能电子的平均自由程时发现：在惰性气体中，当电子能量降到几个电子伏时，气体原子核电子弹性碰撞的散射截面Q（它与平均自由程λ成反比）迅速减小；当电子能量约为1电子伏时，Q出现极小值，而且接近零。如果继续减小电子能量，则Q迅速增大，这说明弹性散射截面与电子能量密切相关。 1922年英国物理学家汤森德（. Townsend）把电子能量进一步降低，用另外的方法研究λ随电子速度变化的情况，亦发现类似的现象。随后，冉绍尔用实验证实了汤森德的结果。后来，把气体原子的弹性散射截面在低能区与碰撞电子能量密切相关的现象称为冉绍尔—汤森德效应。
冉绍尔—汤森德效应在当时无法解释， 因为经典的气体分子运动把电子看作质点， 把气体原子看作刚性小球，它们之间碰撞的 散射截面仅决定于原子的尺寸，而与电子的 运动速度无关。只有德布罗意波粒二象性假 设和量子力学建立后，这种效应才得到圆满 的理论解释。因此，冉绍尔—汤森德效应称 为量子力学理论极好的实验佐证。 图1是Xe，Kr，Ar三种惰性气体的冉绍尔曲线。因为电子速度与加速电压V的平方根成正比，故横坐标用V表示，纵坐标为散射截面Q，采用原子单位。由此可见，结构相近的物质，其冉绍尔曲线的形状相似。 二、实验目的 1. 通过测量氙原子与低能电子的弹性散射几率，考察弹性散射截面与电子能量的关系，了解有关原子势场的信息。 2. 学习研究低能电子与气体弹性散射所采用的实验方法。 三、实验原理
1. 冉绍尔—汤森德效应的理论描述 在量子力学中，碰撞现象也称为散射现象。离子的碰撞过程有弹性碰撞和非弹性碰撞两大类。 在弹性碰撞过程中，粒子A 以波矢k （ mE 2= k ）沿Z 方向入射到靶粒子B （即散射中心）上，受B 粒子作用偏离原方向而散射，散射程度可用总散射截面Q 表示。 讨论粒子受中心力场弹性散射的情况。取散射中心为坐标原点；设入射粒子与散射中心之间的相互作用势能为U (r )。当r →∞时，U (r )趋于零。则远离散射中心处的波函数Ψ由入射粒子的平面波Ψ1和散射粒子的球面散射波Ψ2组成 ()r e f e ΨΨΨikr ikz r θ+=+??→?∞→21 这里考虑的是弹性散射，所以散射波的能量没有改变，即其波矢k 的数值不变。θ称为散射角，即粒子被散射后的运动方向与入射方向之间的夹角；f (θ)称为散射振幅。 总散射截面 ()?Ω=d 2 θf Q 利用分波法求解满足前式边界条件的薛定谔方程
狄德罗效应
狄德罗效应 狄德罗效应是一种常见的“愈得愈不足效应”，在没有得到某种东西时，心里很平稳，而一旦得到了，却不满足。
18世纪法国有个哲学家叫丹尼斯·狄德罗。有一天，朋友送他一件质地精良、做工考究的睡袍，狄德罗非常喜欢。可他穿着华贵的睡袍在书房走来走去时，总觉得家具不是破旧不堪，就是风格不对，地毯的针脚也粗得吓人。于是，为了与睡袍配套，旧的东西先后更新，书房终于跟上了睡袍的档次，可他却觉得很不舒服，因为“自己居然被一件睡袍胁迫了”，就把这种感觉写成一篇文章叫《与旧睡袍别离之后的烦恼》。200年后，美国哈佛大学经济学家朱丽叶·施罗尔在《过度消费的美国人》一书中，提出了一个新概念——“狄德罗效应”，或“配套效应”，专指人们在拥有了一件新的物品后，不断配置与其相适应的物品，以达到心理上平衡的现象。 先说生活中的“狄德罗效应”吧，人们分到或买到一套新住宅，为了配套，总是要大肆装修一番，铺上大理石或木地板后，自然要以黑白木封墙再安装像样的灯池；四壁豪华后自然还要配红木等硬木家具；出入这样的住宅，显然不能再破衣烂衫，必定要“拿得出手”的衣服与鞋袜；就此“狄德罗”下去，有的也就觉得男主人或女主人不够配套，遂走上了离妻换夫的路子。 狄德罗效应给人们一种启示：对于那些非必需的东西尽量不要。因为如果你接受了
一件，那么外界的和心理的压力会使你不断地接受更多非必需的东西。 如何才能摆脱“狄德罗效应”的摆布呢？大哲学家苏格拉底有他的处理方式。 有一天，几位学生怂恿苏格拉底去热闹的集市逛一逛。他们七嘴八舌地说：“集市里的东西可多了，有很多好听的、好看的和好玩的，有数不清的新鲜玩意儿，衣、食、住、行各方面的东西应有尽有。您如果去了，一定会满载而归。”他想了想，同意了学生的建议，决定去看一看。 第二天，苏格拉底一进课堂，学生们立刻围了上来，热情地请他讲一讲集市之行的收获。他看着大家，停顿了一下说：“此行我的确有一个很大的收获，就是发现这个世界上原来有那么多我并不需要的东西。” 随后，苏格拉底说了这样的话：“当我们为奢侈的生活而疲于奔波的时候，幸福的生活已经离我们越来越远了。幸福的生活往往很简单，比如最好的房间，就是必需的物品一个也不少，没用的物品一个也不多。做人要知足，做事要知不足，做学问要不知足。” 升级换代的“狄德罗效应” 2004-09-02 08:49:57 来源:南方日报王宁 今天，人们在装修房子时，往往会将与装修格调不合的旧家具处理掉
多普勒效应测量超声声速
北京航空航天大学 物理研究性实验报告 实验项目名称： 对多普勒效应测量超声声速实验的扩展 多普勒效应测量超声声速 摘要：本实验通过学习多普勒效益的相关原理，利用BHWL-Ⅱ多普勒超声测速仪测量超声声速，结合光电门测速的方法验证多普勒超声测速仪测量小车速度的精准程度。在本次试验报告中，将探讨多普勒勒效应试验数据的误差分析；将对试验仪器进行改进；利用多普勒超声测速仪进行更多实验的操作。
一、实验重点： (1)通过该实验进一步了解多普勒效应原理及其应用； (2)熟悉BHWL-Ⅱ多普勒超声测速仪的使用； (3)熟悉数字示波器的使用。 二、仪器相关原理简介与相应计算： 在无色散情况下，波在介质中的传播速度是恒定的，不会因波源运动而改变，也不会因观察者运动而改变。但当波源（或观察者）相对介质运动时，观察者所接收到的频率却可以改变。当我们站在铁路旁，有火车高速经过时，汽笛声会由高亢变得低沉，就是这个缘故。如果观察者运动，而火车静止，也有类似的现象。这种由于波源或观察者（或两者）相对介质运动而造成的观察者接收频率发生改变的现象，称为多普勒效应。 （一）实验原理： 多普勒超声测速仪是一套综合性的超声测速仪器，该仪器利用多普勒频移效应实现对运动物体速度的测量，并可与光电方式测速进行比较。实验装置如图1所示，电机与超声头固定于导轨上面，小车可以由电机牵引沿导轨左右运动，超声发射头与接收头固定于导轨右端，若超声发射频率为接收回波频率为f，超声波在静止介质中传播速度为u，小车运动速度为v（向右为正）。 依据多普勒频移公式，回波频率、多普勒频移和小车运动的速度分别为： 由于电路中不能表征负频移（即不论靠近还是远离超声头Δf恒为正），所以在该系统中采用了标量表示（Δf不区分正负，以靠近或远离超声头进行标识）。