2.1 冉绍尔效应

实验2.1 冉绍尔—汤森德效应

一、引言

1921年德国物理学家冉绍尔（C. Ramsa üer ）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（J.S. 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

图1 惰性气体的冉绍尔曲线

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

()ΨE Ψr U m =???

? ??+?-22

2 可求得散射振幅为

()()()l e i l l e P l k f δθθδsin cos 1210

∑∞

=+= 从而得到总散射截面

()∑∑∞=∞=+==020sin 124l l l l l k Q Q δπ

中心力场中，波函数可表示成不同角动量l 的入射波与出射波的相干叠加，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

()()()()012d d d d 122222=??

????+--+??????r R r l l r U m k r R t r r r l l 求得，要求满足

()??

? ??+-??→?∞→l kr l l kr kr r R δπ2sin 1 这样，计算散射截面Q 的问题就归结为计算各分波的相移δl 。前式中的

()l l l k Q δπsin 1242

+=

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 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，

仅需考虑s 波的贡献， 其分波相移 ka a k k

k -???

??''=tan arctan 0

δ 其中可见在原子势特性(-U 0,a )确定的情况下，低能弹性散射截面的大

小将随入射电子波波矢，即入射电子能量E 的变化而变化。

当入射电子能量（E ≠0），原子势特性满足

k

ka k a k tan tan ='' 时，δ0=π，Q 0=0；而高l 分波的贡献又非常小，因此散射截面呈现极小值。对图1的几种惰性气体来说，适当选择势阱参数，可使入射电子能量为1eV 左右时，其总散射截面Q 为极小。

随着能量的逐渐增大，高l 分波的贡献不能忽略，各l 分波相移的总和使总散射截面不再出现极小值。

上述三维方势阱模型还是相当粗糙的，只能定性地用来解释冉绍尔曲线。散射截面的更确切的计算要采用Hartree-Fock 自洽场方法。但从以上分析我们可以看到，实验测定散射截面与入射电子能量的关系，可以提供有关原子势场的信息，这是研究基本粒子间相互作用所常用的方法。研究极低能量电子与原子、分子或离子的碰撞过程和反应截面，至今在等离子体物理、大功率气体激光器等领域仍是十分重要的课题。

2. 散射几率、散射截面和平均自由程之间的关系

当入射粒子A 穿过由B 粒子组成的厚度为d z 的靶时，若其平均自由程为射几率为

???>≤-=a r a r U r U ,

0,)(0

λz

P s d =

另一方面，若靶粒子的体密度为n ，单个靶粒子的散射截面为Q ，入射粒子穿过该靶时的散射几率又可表示为

z nQ P s d =

显然有

（4-11）

即入射粒子的平均自由程nQ 互为倒数关系。在几种惰性气体（Ar ，Kr ，Xe ）的冉绍尔—汤森德效应实验中，当电子能量约为

1eV 时，散射截面出现极小值，e λ为极大值，入射电子径直透过势肼，犹如不存在原子一样，电子对

原子像是“透明”的，这种现象称为共振贯穿或共振透射。

密度为N (z )的入射粒子，经由B 粒子组成的厚度为d z 的靶散射后，出射粒子密度的减小量为

()()(

)()z z nQN z N z z N P z

N s d d d ==

=-λ

取不定积分，得 设z =0处的入射粒子密度为N 0，则

于是求得密度N 0的入射粒子穿过厚度为z 的靶时，散射几率为

n 代表了单位体积内所有靶粒子对于碰撞的总贡献。当靶粒子密度n 一定时，散射截面Q 决定散射几率P s 的因子。实验测得P s 后可得

和

那么对于给定温度T 和压强p 的气体，其总散射截面

其中k 为玻尔兹曼常数。

四、实验仪器

实验仪器由充气闸流管、R -T 实验仪器（包括电源

组和微电流计及交流测量两部分）、示波器、液氮保温

瓶等组成。 用ZQI 0.1/1.3型充氙闸流管作为碰撞管，进行低能电子和气体原子弹性碰撞散射截面的测量。图2是充氙闸流管结构示意图，K 为旁热式氧化物阴极，内有灯丝，F ，M 为调制极，调制极与极板P 之间有一块中央开矩形孔的隔板，它与周围的屏蔽金属套相连，称为栅极或屏蔽级S ，调制极与屏蔽极连在一起作加速极用。隔板右面区域是等电势区，通过隔板小孔的电子与氙原子在这一区域进行弹性碰撞，该区内的板极内则收集未被散射的电子。

现将R -T 实验仪的电源组作简要说明：

图3 电源组面板示意图 图4 微电流计面板示意图

1. 灯丝电源E F ，提供1.2~5V 交流电，连续可调。

2. 加速极电源E A 有交流、直流两种。示波器观察时用交流，直流测量时用直流。交流和直流电压用同一个电位器调节。

3. 直流补偿E C ，0~5.0V ，连续可调。由于屏蔽极与板极材料表面状况不同，存在电势差，调节E C 进行补偿，可使板极区域空间等电势，不致影响散射几率的测量。

电源组面板示意图如图3所示。

图2 闸流管结构示意图

（1）电源开关；（2）灯丝电压调节电位器；（3）灯

丝电压输出；（4）加速电压调节电位器；（5）加速电压输出；（6）补偿电压输出；（7）补偿电压输出；（8）灯丝电压的数显表；（9）加速电压的数显表；（10）补偿电压的数显表。

（1）电源开关；（2）I A 测量输入端子；（3）I A 量程选择；（4）数显表，显示I A ；（5）I C 测量输入端子；（6）

I C 量程选择；（7）数显表，显示I C ；（8）K ，S ，P 端

子；（9）Y 1，Y 2，BNC 插座；（10）X ，BNC 插座；（11）

E C 端子；（12）W 1电位器；（13）W 2电位器。

微电流计及交流测量部分中，微电流计有2只数显表，用来测量收集极上的电流I A ，交流测量用于在示波器上观察I A -V A 和I C -V A 曲线。

微电流计及交流测量仪器面板示意图如图4所示。

五、测量原理

测量原理如图5所示。

灯丝电源为E F ，调制极M 与屏蔽极S 连在一起作加速极用，它与阴极之间接有加速电源E A ，可以改变和控制到达屏蔽极隔离板孔处电子运动的速度；电源E C 用来补偿板极与屏蔽极之间的接触电势差，保证屏蔽极隔离板至板极的空间为等势空间；R A 和R C 为取样电阻，作测量加速极电流和收集极电流之用。加速电源E A 上还有一组交流可调电压输出，供双踪示波器动态观察I A -V A 和I C -V A 曲线。

图5 测量原理线路图

从阴极发出的电流I k ，一部分达到加速极（A I '）

，另一部分通过屏蔽极隔离板孔（I O ），在等势空间与氙原子进碰撞，其散射部分（I S ）到达调制级和屏蔽极，即为加速极所接收，

I S 对应于前式中散射波()r

e f ikr

θ的强度；未被散射的部分，则被板极收集（I C ），I C 对应于前式中散射波e ikz 的强度。各电流间有如下关系：

?????+'=+=+'=S A A

C S O O A k I I I I I I I I I

其中加速极电流由A I '和散射电流I S 两部分组成。

收集极电流I C 的大小与散射几率O

S S I I P =有关，

()(

)S A S O C P I f P I I -'=-=11 式中几何因子

S A C S A

O I I I I I I f -+='= 主要决定于收集极和加速极对阴极的张角之比，亦与阴极附近的空间电荷有关。

将闸流管玻壳浸入液氮内，使氮气液化（液化温度165K ），此时气压约0.1Pa ，I S =0，于是

()代表液氮温度下测量值***A

C I I f = 因而得到

****C

A A C C A S I I I I I I I +-= ()()S C

A C A C C P I I I I I I -++=1*** 整理后得

()

()C A C C A C S I I I I I I P ++-=***1 只要测出对应于某一加速电压V A 下的两组

电流值I A *，I C *和I A ，I C 就得到了对应于该电子能

量的散射几率。

六、实验内容

1. 交流定性观察

（1）按图6连接线路。

示波器X 轴扫描由加速电源的交流输出电压提供，闸流管处于室温。调节E F 为某一值，电位器W 1用来调节交变电压V A 的幅度，W 2用来调节X 轴的扫描幅度，示波器上会出现图7（a ）所示图形。其中Ⅰ为I A -V A 曲线，Ⅱ为I C -V A 曲线。曲线Ⅱ中凹陷是由散射几率的变化引起的。

图6 交流观察接线图

（2）一只手扶住闸流管管座，另一只手旋松支架上的固定螺丝，小心地将闸流管玻壳缓慢移入装有液氮的保温瓶内，让管顶浸入液氮，切不可使金属管座接触液氮，否则会炸裂。

观察I C -V A 曲线的变化, 其凹陷消失。

（3）接触电势差的补偿：由于屏蔽极和板极间接触电势差的存在，碰撞空间不是等势空间。V A 很小时，I A 和I C 不同时出现。（必要时将X 轴扫描扩展10倍，）仔细调节示波器Y 1和Y 2的放大倍数以及补偿电压E C 的值，使曲线Ⅰ和Ⅱ基本上全部重合，如图7（b ）所示，此时可认为接触电势差得到补偿。以后操作保持E C 不变。

图7 交流定性观察

2. 直流测量

（1）按图8连接线路。并关掉示波器。闸流管仍置于液氮中。选择好灯丝电压，将V A 调至较大负电压，使闸流管完全截止。两微电流计置于最小量程。

（2）测量液氮温度下一组V A ，I A *，I C *值，由于实验曲线以V

为横坐标，所以起始时V A 的间隔应取得小些。

（3）将闸流管从液氮中取出，待温度平衡后，将V A 置1.00V

左右，由于室温下氙原子的导热使阴极温度稍微下降，故应

适当增加灯丝电压V F ，使室温下的I A +I C 等于低温下的I A *+I C *，

即保持阴极温度不变。然后取与低温下相同的V A 值，测量一

组I A ，I C 值，根据测得的数据，计算可得散射几率P S 和散射

截面Q 。 （4）选取三种不同的灯丝电压，分别测量V P S -曲线（选做）。

八、注意事项

图8 直流测量接线图

1. 处理液氮时要小心。不要装得太满；闸流管只要浸没一部分，不可使金属管座接触液氮，否则，管子容易炸裂。当用液氮进行测量时，先要关掉灯丝电源，直到把管子顶端浸入液氮后，再接通灯丝电源，这样做，管子破裂的机会就少。

2. V A 幅度增大到一定值，电流会出现急剧增加, 这时需注意减少V A ，以防碰撞管电离。

九、数据记录与处理

1. 计算P S （或Q ）的值，将数据列表，作V P S -曲线（或V Q -曲线）；求出散射几率为极小值（或散射截面Q 为极小值）时的入射电子能量值。已知ZQI -0.1/1.3型充氙闸流管屏蔽隔离板孔到板极距离为3.5mm ，20℃时管内氙气压为16Pa 。

2. （选做）作出三种不同灯丝电压下的V P S -曲线，讨论接触电势差、热效应（电子平均初始动能）和空间电荷等因素对测量结果的影响。

十、思考题

1. 已知标准状态下氙原子的有效半径为2×10-10m ，按经典气体分子运动论计算其散射截面及电子平均自由程，再将试验所得P s 最小值和最大值对应的散射截面求出来，与经典结果作比较，并讨论之。

答：

2. 对示波器上显示的I A -V A 与I C -V A 曲线作出定性解释。

答：

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。

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 )

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

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

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

公职人员考试——常识判断之常见心理学效应

常见心理学效应 1、破窗理论 如果有人打坏了一幢建筑物的窗户玻璃，而这扇窗户又得不到及时的维修，别人就可能受到某些示范性的纵容去打烂更多的窗户。久而久之，这些破窗户就给人造成一种无序的感觉，结果在这种公众麻木不仁的氛围中，犯罪就会滋生、猖獗。 2、狄德罗效应 狄德罗穿着华贵的睡袍在家里寻找感觉，为了与睡袍配套，旧的东西先后更新，以达到心理上平衡的现象。所以也称为“配套效应”。 3、蝴蝶效应 蝴蝶效应是说，初始条件十分微小的变化经过不断放大，对其未来状态会造成极其巨大的差别。 4、鲶鱼效应 通过个体的“中途介入”，对群体起到促进和竞争作用。 5、马太效应 社会中尤其是经济领域内广泛存在的一个现象：强者恒强，弱者恒弱，或者说，赢家通吃。 6、青蛙现象 一些突变事件，往往容易引起人们的警觉，而易致人于死地的却是在自我感觉良好的情况下，对实际情况的逐渐恶化没有清醒的察觉。 7、鳄鱼法则 其原意是假定一只鳄鱼咬住你的脚，如果你用手去试图挣脱你的脚，鳄鱼便会同时咬住你的脚与手。你愈挣扎，就被咬住得越多。所以，万一鳄鱼咬住你的脚，你唯一的办法就是牺牲一只脚。 8、羊群效应 头羊往哪里走，后面的羊就跟着往哪里走。 9、刺猬法则 两只困倦的刺猬，由于寒冷而拥在一起。可因为各自身上都长着刺，于是它们离开了一段距离，但又冷得受不了，于是凑到一起。几经折腾，两只刺猬终于找到一个合适的距离：既能互相获得对方的温暖而又不至于被扎。刺猬法则主要是指人际交往中的“心理距离效应”。 10、手表定律 手表定律是指一个人有一只表时，可以知道现在是几点钟，而当他同时拥有两只时却无法确定。两只表并不能告诉一个人更准确的时间，反而会使看表的人失去对准确时间的信心。手表定律在企业管理方面给我们一种非常直观的启发，就是对同一个人或同一个组织不能同时采用两种不同的方法，不能同时设置两个不同的目标，甚至每一个人不能由两个人来同时指挥，否则将使这个企业或者个人无所适从。 11、二八定律（巴莱多定律） 在任何一组东西中，最重要的只占其中一小部分，约20%，其余80%尽管是多数，却是次要的。社会约80％的财富集中在20％的人手里，而80％的人只拥有20％的社会财富。这种统计的不平衡性在社会、经济及生活中无处不在，这就是二八法则。 12、木桶理论（又称为短板效应） 组成木桶的木板如果长短不齐，那么木桶的盛水量不是取决于最长的那一块木板，而是取决

冉绍尔-汤姆森效应实验

中国石油大学 近代物理 实验报告 成绩： 冉绍尔-汤姆森效应实验 【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】 一、理论原理 冉绍尔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。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。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。 二、测量原理 图B8-3 测量气体原子总散射截面的原理图 当灯丝加热后，就有电子自阴极逸出，设阴极电流I K ，加速电压的作用下，部分电子在到达栅极之前，被屏极接收，形成电流I S1；部分穿越屏极形成电流I 0，由于屏极与板极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；而到达板极P 形成板流I P ,因此有10S K I I I +=； 21S S S I I I +=；20S P I I I +=。电子在等势区内的散射概率为0 1I I P P S - =。 另外??? ? ??++- =- =f I I I I I f P S P P S P S 111111 ，1 S I I f = 。

答案总复习资料2

一、填空题（40%） 1. 汤森德（Townsend ）机理可以用来解释均匀电场下的 气体 击穿现象。（放电始于 有效电子通过碰撞游离形成电子崩，通过正离子撞击阴极不断从阴极金属表面逸出自由电子来弥补引起的电子碰撞游离所需的有效电子。）。巴申（Paschen ）定律是指：在?δS 较小的情况下，气体的击穿电压与?δS 具有有稳定的关系，均匀电场中气体的击穿电压U b 是气体相对密度和电极间距离的乘积?δS 的函数 。 2. 雷电冲击50%击穿电压是指：气隙被击穿的概率为50%的冲击电压峰值。多次施加电 压（波形1.2/50μs ）中，其中半数导致击穿的电压，工程上以此来反映间隙的耐受冲击电压的特性。多种因素影响气隙的击穿电压，一般的说来，提高气隙击穿电压的方法有（写出任意三种）改善电场分布，使之尽量均匀，改进电极形状，利用空间电荷畸变电场的作用；高气压的采用，减小电子的平均自由行程，削弱电离过程；采用高度真空，削弱间隙中的碰撞电离过程；高电气强度气体的采用，工程上采用含卤族元素的气体化合物，如六氟化硫（S F 6）等，其电气强度比空气的要高很多，可以大大提高气隙的击穿电压。对于固体电介质，影响其击穿电压的因素有（写出任意三种）：电压作用时间，温度，电场均匀程度，电压种类，累积效应，受潮等。 3. 行波通过 串联电感 和 并联电容 都能降低其陡度，改变波形。架设避雷线还能 限制雷电流幅值，避雷线还能限制感应过电压幅值。两者都能用于防雷保护接线中。(参阅p277：避雷线是高压和超高压输电线路最基本的防雷措施，其主要目的是防止雷直击导线，此外，避雷线雷电流还有分流作用，可以减小流入杆塔的雷电流，使塔顶电位下降；避雷线对导线有耦合作用，可以降低导线上的感应过电压。)（参阅p287-288：变电所进线保护段的作用在于限制流经避雷器的雷电流幅值和限制入侵波陡度。由于线路本身阻抗的作用使流经避雷器的雷电流受到限制，同时由于在进线段上冲击电晕的影响将使入侵波的陡度和幅度下降。变电所内设备距避雷器的最大允许电气距离，就是根据进线段以外落雷的条件下求得的，这样可以保证进线段以外落雷时变电所不会发生事故） 4. 冲击电晕使线路波阻 抗c Z Z = 降低20~30％，波速 ； c v c = <，由于冲击电晕的影响，使行波的幅值 减小衰减，波形 变形，耦合 系数耦合系数变大 5. 为了降低入侵波陡度可以使用串联电感、并联电容、和

冉绍尔-汤姆森效应实验

中国石油大学近代物理实验报告成绩： 班级：姓名：同组者：教师： 实验B8 冉绍尔-汤姆森效应实验 【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】 一、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V F 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a0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。 图B8-1 Xe、Kr、H气体对电子的散射截面 二、测量原理

心理学各种效应精选

1、认知地图效应“庖丁解牛”、“胸有成竹”和“老马识途” 认知地图理论认为学习就是对行为的目标，取得目标的手段，达到目标的途径和获得目标的结果的认知，就是期待或认知观念的获得．因此在学习的过程中，我们必须重视学习的中介过程，即认知过程的研究，强调学习的认知性和目的性．美国著名的心理学家、新行为主义的代表人物之一的托尔曼用大白鼠做实验，建立起了符号学习理论，提出了“认知地图效应”原理，也成就了他在认知心理学领域的先驱地位。白鼠有三条可以从起点通往食物处的道路，而且它们的远近依次递增。通常，如果依次堵塞1、2通路时，老鼠则依次通过1、2、3途径取得食物。实验中，从原来堵塞第二条路处堵塞第一条路（途径一与途径二有一段共同途径），此时老鼠已经知道途径一和途径二同时不通，径直趋向途径三而避开途径二。托尔曼认为，白鼠跑通道时头脑中形成了通道的认知地图，白鼠是根据"认知地图"来行动，而不是根据盲目的习惯来寻到目的物的。 2、法厄同行为把不听劝告，不自量力的行为称为法厄同行为。 3投射作用“以小人之心度君子之腹”、“我见青山多抚媚，青山见我亦多情” 投射作用是弗洛伊德心理防御机制之一，指个体将自己不喜欢或不能承受但又是自己具有的冲动、动机、态度和行为转移到他人或周围事物上，认为他人或周围事物也有这样的动机和行为。心理投射测量法，是利用投射作用原理而设计出的对个性心理进行测量鉴定的一种比较客观、准确、有效的测量方法。 4、习得性无助行为 “习得性无助”是美国心理学家塞利格曼1967年在研究动物时提出的，他用狗作了一项经典实验，起初把狗关在笼子里，只要蜂音器一响，就给以难受的电击，狗关在笼子里逃避不了电击， 多次实验后，蜂音器一响，在给电击前，先把笼门打开，此时狗不但不逃而是不等电击出现就先倒在地开始呻吟和颤抖，本来可以主动地逃避却绝望地等待痛苦的来临，这就是习得性无助。 特征：自卑、焦虑 心理状态：低成就动机、低自我概念、消极定势、低自我效能感 学生产生的原因:学业不良状态的长期积淀、不恰当的评价方式、不正确的归因。总之，习得性无助的重要的矫治策略是元认知、问题解决、示范、自我谈话、自我控制、自我评价。 5、霍桑效应 这个效应告诉我们，当同学或自己受到公众的关注或注视时，学习和交往的效率就会大大增加。因此，我们在日常生活中要学会与他人友好相处，明白什么样的行为才是同学和老师所接受和赞赏的，我们只有在生活和学习中不断地增加自己的良好行为，才可能受到更多人的关注和赞赏，也才可能让我们的学习不断进步，充满自信！ 一年之前入学的一批学生的测验结果由于某种失误被颠倒了，也就是说现在的优秀班其实是普通的孩子，而真正聪明的孩子却在普通班。但是这一年的课程成绩却如同往年一样，优秀班明显高于普通班，并未出现异常。原本普通的孩子被当作优等生关注，他们自己也就认为自己是优秀的，

冉绍尔-汤森

中国石油大学 近代物理实验 实验报告 成 绩： 实验B-5 冉绍尔-汤森 【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，测定散射截面最小是的电子能量。 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】 一、 理论原理 气体的总有效散射截面和碰撞电子的速度有关，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，当电子能量减小到1eV 左右时，有效散射截面Q 出现一个极小值。 结构上类似的气体原子或分子，总的有效散射截面对电子速度的关系曲线Q ）（V F 具有相同的形状。图1为氙（Xe ），氪（Ke ），氩（Ar ）三种惰性气体的冉绍尔曲线。 图1.Xe 、Ke 、Ar 气体对电子的散射截面

图2.测量气体原子总散射截面的原理图 二、 测量原理 图2为测量气体原子总散射截面的原理图，当灯丝加热后，就有电子从阴极逸出。设阴极电流为I K ，电子在加速电压的作用下，一部分电子在到达栅极之前，被屏极接收，形成I S1；一部分穿过屏极形成电流I 0，由于屏极上的矩形孔与板极P 之间是一个等势空间，因此在这之间电子是恒速运动，受到气体原子散射的电子则到达屏极，形成散射电流I S2;未受到散射的电子到达板极P ，形成半流I P ，因此有 I K =I 0+IS1 （B-5-1） I S =I S1+I S2 （B-5-2） I 0=I P +I S2 （B-5-3） 电子在等势区内散射概率为： PS=1-0 P I I （B-5-4） 1 S 0I I f = （B-5-5） )11(111P 1f I I I I I f S P P S P S ++-=-= （B-5-6） 其中f 为几何因子，为了测量f ，把电子碰撞管的管端部分侵入温度为77K 的液氮中，此时，几何因子 **=S P I I f (B-5-7) *1 S 1P P S S P I I I I *-= （B-5-8）

南京大学08级近代物理实验二(大四上学期)]电子与原子实碰撞

电子与原子碰撞实验 ——冉绍尔-汤森德效应 1.实验目的 1.1.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。 1.2.学习研究低能电子与气体弹性散射所采用的实验方法。 2.实验仪器 实验仪器由充气闸流管、R-T实验仪（包括电源组和微电流计及交流测量两部分）示波器、液氮保温瓶等组成。 2.1.闸流管 用ZQI 0.1/1.3型充氙闸流管作碰撞管，进行低能电子和气体原子弹性碰撞散射截面的测量。图4-1是充氙闸流管结构示意图，K为旁热式氧化物阴极，内有灯丝F，M为调制极，调制极与板极P之间有一块中央开矩形孔的隔板，它与周围的屏蔽金属套相连，称为栅极或屏蔽极S，调制极与屏蔽极连在一起作加速极用。隔板右面区域是等电位区，通道隔板小孔的电子与氙原子在这一区域进行弹性碰撞，该区内的板极则收集未被散射的电子。 图4-1 闸流管结构示意图 现将R-T实验仪的电源组作简要说明： 1)灯丝电源Ef，提供1.2-5V交流电，连续可调。 2)加速极电源Ea有交流、直流两种。示波器观察时用交流，直流测量时用直流。交流和直流 电压用同一个电位器调节。 3)直流补偿电源Ec,0-5.0V，连续可调。由于屏蔽极与板极材料表面状况不同，存在接触电位 差，调节Ec进行补偿，可使板极区域空间等电位，不致影响散射几率的测量。 2.2.电源及测量仪器 2.2.1.电源组 电源组面板示意图如图4-2所示。 图4-2电源组面板示意图

（1）电源开关（2）灯丝电压调节电位器 （3）丝电压输出（4）加速电压调节电位器 （5）加速电压输出（6）补偿电压调节电位器 （7）补偿电压输出（8）灯丝电压的数显表 （9）加速电压的数显表(10)补偿电压的数显表 2.2.2.微电流计 微电流计及交流测量仪器面板示意图如图4-3所示。微电流计及交流测量部分中，微电流计有2只数显表，用来测量收集极上的电流Ic和加速极上的电流，交流测量用于在示波器上观察Ic-Va和Ia-Va曲线。 图4-3 微电流计面板示意图 （1）电源开关（2）Is测量输入端子 （3）Is量程选择（4）数显表，显示Is （5）Ic测量输入端子（6）Ic量程选择 （7）数显表，显示Ic （8）K、S、P端子 （9）Y1、Y2，BNC插座 （10）X，BNC插座（11）Ec端子 （12）W1电位器（13）W2电位器 3.实验原理 3.1.冉绍尔-汤森德效应原理 3.1.1.冉绍尔-汤森德效应 1921年德国物理学家冉绍尔（C.Ramsauer）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，气体原子和电子弹性碰撞的散射截面Q（它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（J.S.Townsend）把电子能量进一步降低, 用另外的方法研究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。 这种现象在经典力学中无法解释，只有到量子力学建立后，利用量子力学中对于碰撞问题的解决方法，该效应才得到了彻底解释。同时，此效应也可以看做是量子力学的实验验证。 3.1.2.冉绍尔-汤森德效应的量子力学描述 量子力学中碰撞过程也称为散射过程。也分为弹性散射和非弹性散射。主要区别在于散射前后散射波的能量是否改变。 在弹性碰撞过程中，粒子A以波矢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。