近代物理考卷(以往)

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1、2 填空题1、 原子只能处在某些能量分立 的稳定状态，每一状态对应一定的能量 ，其数值是彼此分隔的，原子在这些状态时， 不发射和吸收能量。2、137Cs射出的射线的能量=0.661 MeV；60Co射出的射线的能量=1.25 MeV； 1 居里=103.710Bq3、射线经过闪烁晶体物质时当能量在30 MeV以下时在所有相互作用方式中，最主要的有三种： 光电效应、康普顿效应、电子对效应；其中当中能射线和低 Z 吸收物质相互作用时以光电效应 为主4、 在微波频率测量时，旋转频率计的测微头。当频率计与被测频率谐振时，将出现吸收峰， 反映在检波指示器上是 一跌落 点，选频放大器使用时，在被测电压接入

2、后，需要仔细调整检波器 细调旋钮，使其仪器指示最大。1、 实现核磁共振的内因是原子具有自旋角动量和磁矩。自然界大约有105 种同位素的核，其自旋量子数I 为整数 或半整数，具有 不为零的 角动量和磁矩，可以观测到核磁共振信号。2、 布拉格反射实验中，选择用晶体这个天然的光栅来研究X 射线的衍射， 是因为晶格正好与X 射线的 波长同数量级。其中布拉格公式为2sin,1,2dnn3、 测量微波频率时，调节波长表使波长表使波长计 的固有频率与被测微波频率相等时，在检波指示器上表现为一个跌落点。一般情况下，波导波长g比自由空间波长要大4、 在核物理实验中，放射源的放射性强度（活度）单位可用居里（Ci

3、）或贝克勒（Bq）来表示，而1Ci=103.710Bq5、射线是不带电的高能光子流，因此它与物质相互作用的机制与、等带电粒子不同， 可以发生 光电效应 和康普顿效应 ，基本上与X 射线相同，但由于其能量比X 射线高得多，还能产生电子对效应。NaI(Tl) 单晶 闪烁谱仪1、 简单描述 NaI(TI) 闪烁探测器的工作原理。（1 ）射线进入闪烁体，与之发生相互作用，使闪烁体分子电离和激发。（2 ）退激时发出大量光子；（3 ）光子入射到光电倍增管光阴极上，由于光电效应产生光电子；（4 ）光电子在光电倍增管中倍增，数量由一个增加到104109个，在阳极负载上建立起电信号；（5 ）电子仪器记录和分析信

4、号。2、 反散射峰是如何形成的？由射线透过闪烁体射在光电倍增管的光阴极上发生康普顿反散射或射线在源及周围物质上发生康普顿反散射，而反散射光子进入闪烁体通过光电效应而被记录所致。这就构成反散射峰。3、 一个未知 源，要确定其能量，实验应如何进行？射线与物质相互作用产生：光电效应，康普顿效应和电子对效应。射线与闪烁体发生光电效应产生的电子动能为：Ee=E -Bi 其中 Bi 为 K 、L、M等壳层中电子的结合能。在射线能区，光电效应主要发生在K 层，此时 K层留下的空穴将为外层电子填补。跃迁时放出X光子，其能量为Ex，这种 X 光子在闪烁晶体内很容易再产生新的光电效应将能量又转移给光子，因此闪烁体

5、得到的能量是两次光电效应产生的光电子能量和E=（E-Bi ）+Ex=E所以由光电效应形成的脉冲幅度就直接代表了射线的能量。用一组已知能量的射线，在相同的实验条件下，分别测出它们的光电峰位，作出能量幅度曲线，称为能量刻度曲线（或能量校正曲线）。用最小二乘法进行线性回归，线性度一般在0.99 以上。对于未知能量的放射源，由谱仪测出脉冲幅度后，利用这种曲线就可以求出射线的能量。4、 若只有 137Cs 源，能否对闪烁探测器进行大致的能量刻度？谱仪的能量刻度是指确定能谱中多道分析器的道址与射线能量的关系，也就是利用已知能量的放射源测出对应能量的峰位，然后做出能量和峰位（道址）的关系曲线，一般能量刻度需

6、要4 到 5 个不同能量，并且所选能量应该尽量均匀地覆盖所研究的能区。5、 Na(Tl) 单晶 闪烁谱仪的能量分辨率定义是什么？如何测量？能量分辨率与哪些量有关？能量分辨率的好坏有何意义？能量分辨率定义：测量：计脉冲个数和幅度有关：脉冲幅度，入射粒子能量。意义：谱仪能量分辨率的数值越小，仪器分辨不同的能量的本领就越高。6、 为什么要测量Na(Tl) 单晶 闪烁谱仪的线性？谱仪线性主要与哪些量有关？线性指标有何意义？能量的线性就是指输出的脉冲幅度与带电粒子的能量是否有线性关系，以及线性范围的大小线性好坏与能量范围有关也与谱仪的工作状况有关意义：对于未知能量的放射源，由谱仪测出脉冲幅度后利用能量刻

7、度曲线用最小二乘法线性回归就可以求出射线的能量。7、 单晶 闪烁谱仪的质量指标是什么？（1）能量分辨率（2）线性（3）谱仪的稳定性1.什么叫 吸收？为什么说 射线通过物质时无射程概念？谈谈对射线与物质相互作用机制的认识。 窄束 射线在穿过物质时，由于上述三种效应，其强度就会减弱，这种现象称为射线的吸收射线穿过物质时，强度逐渐减弱，按指数规律衰减，不与物质发生相互作用的光子穿过吸收层，其 能量保持不变，因而没有射程概念可言当光子穿过吸收物质时，通过与物质原子发生光电效应、康普顿效应和电子对效应损失能量；射线一旦与吸收物质原子发生这三种相互作用，原来能量为h的光子就消失，或散射后能量改变、并偏离原

8、来的入射方向； 总之，一旦发生相互作用，就从原来的入射束中移去。 射线与物质原子间的相互作用只要发生一 次碰撞就是一次大的能量转移；2.通过对几种不同物质的吸收系数的计算，谈谈在辐射的屏蔽防护方面材料的选择问题。 密度越高的物质防辐射性能越好。3.物质对 射线的吸收系数与哪些因素有关？ 光电、康普顿、电子对效应的线性吸收系数 入射 射线的能量 E 和吸收物质的原子序数Z而改变4.分析三种不同的本底扣除方法对实验结果误差的影响及原因。1、全峰面积法（ TPA法）取两边峰谷l 、r ，把 l 道至 r 道的所有脉冲计数相加，本底以直线扣除。这种方法的误差受本底扣除的方式及面积的影响较大；但该方法利

9、用了峰内全部的脉冲数，受峰的漂移和分辨率变化的影响最小，同时也比较简单2Covell法该方法是在峰的前后沿上对称地选取边界道，并以直线连接峰曲线上相应于边界的两点，把此直线以下的面积作为本底扣除。此方法提高了峰面积与本底面积的比值，结果受本底不确定的影响较小。但n 的选择对结果的精度有较大的影响， n 选太大，失去采用道数较少的优点；若n 选得太小每则有容易受峰漂和分辨率变化的影响，同时n 太小则基线较高，从而降低了峰面积与本底面积的相对比值。3、Wasson法该法边界道的取法与Covell法一样，但本底基线选择较低，与TPA法一样。这一方法进一步提高了峰面积与本底面积的比值，本底基线的不准和

10、计数统计误差对峰面积准确计算的影响较小；而受分辨率变化的影响与Covell法相同，没有TPA法好。5.试写出窄束 射线在物质中的吸收规律。射线强度随物质厚度的衰减服从指数规律，即其中， I0、I 分别是穿过物质前、后的射线强度， x 是射线穿过的物质的厚度（单位cm ） ，r是光电、康普顿、电子对三种效应截面之和，N 是吸收物质单位体积中的原子数，是物质的线性吸收系数（ =rN，单位为 cm） 。显然 的大小反映了物质吸收射线能力的大小。6.简述康普顿效应。 短波电磁辐射 (如 X 射线，伽玛射线 )射入物质而被散射后，除了出现与入射波同样波长的散射外，还 出现波长向长波方向移动的散射现象。7

11、.射 线 的 吸 收 与 物 质 吸 收 系 数 的 测 定 的 实 验 中 用 的 是 窄束 射线，试解释窄束 射线的 意思。所谓窄束 射线是指不包括散射成份的射线束，通过吸收片后的光子，仅由未经相互作用或称为未 经碰撞的光子所组成。8.若入射光子的能量超过多少时电子对的生成才成为可能?( 已知电子的静能量为0.51MeV) 1.02MeV 9.为什么要调整加到闪烁探测器上的高压和放大数值，使测得的60Co的 1.33MeV 峰位道数在一个比较合 理的位置。 因为在高压比较大，放大倍数比较小的时候能量分辨率明显好于高放大倍数低电压的情况10.比较 射线和B射线在穿过物质过程中能量损失、有无射

12、程方面的差别。 射线与物质原子间的相互作用只要发生一次碰撞就是一次大的能量转移；它不同于带电粒子穿过物质时， 经过许多次小能量转移的碰撞来损失它的能量。带电粒子在物质中是逐渐损失能量，最后停止下来，有射 程概念； 射线穿过物质时，强度逐渐减弱，按指数规律衰减，不与物质发生相互作用的光子穿过吸收层， 其能量保持不变，因而没有射程概念可言，但可用“半吸收厚度”来表示射线对物质的穿透情况。X 射线1、产生 X 射线的主要方法有那些？简述标志谱产生的机理。画出X 射线管结构图。产生 X 射线的主要方法：1。X 射线管； 2。同步辐射。标志谱产生的机理：高速电子对阳极靶的非弹性碰撞，使原子内层的电子电离

13、，原子处于激发态，它的外壳层电子及时跃迁至内层轨道填补空位，使辐射出不连续的X 射线谱，其结构示意图1、 写出 Bragg 公式。 2dsin =n2、 X 射线特征谱线是怎么形成的？ 钼原子内主要有两对电子可在其间跃迁的能级，其能量差分别为17.4keV 和 19.6keV，电子从高能级跃 迁到低能级时，分别发出波长为7.1110-2nm 和 6.31102nm 的两种 X 光。这两种X 光在光谱图上 表现为两个尖峰（如图1 中两尖峰曲线所示） ，在理想情况下则为两条线，故称为“线光谱”，这种线 光谱反映了该物质（钼）的特性，称为“标识X 射线谱”或“ X 射线特征光谱”3、X 射线的轫致辐

14、射是怎么形成的？ 高速电子接近原子核时，原子核的库仑场要使它偏转并急剧减速，同时产生电磁辐射，这种辐射称为“轫 致辐射”，它的能量分布是连续的，在光谱图上表现为很宽的光谱带，称为“连续谱3、 X 光管中的螺旋状热沉的作用是什么？ 散热5、在 Bragg 衍射中，扫描模式选如下哪一种？C a、SENSOR b、TARGET c、COUPLED6、 定性的画出 Nacl 晶体的 X 射线的 Bragg 衍射图。7、实验测出Nacl 晶体的 X 射线的 Bragg 衍射的一级衍射谱线数据如下角度线系波长(nm) 6.40 KB 63.06 7.21 Ka 71.08 求 Nacl 晶体的晶面间距。7

15、、 为什么低能电子轰击金属时，金属并不发出可见光? 能量不足以使金属内的电子激发8、 为什么 X 光管的阳极要散热（通过热沉）？高速度的电子不仅会把其能量转化为X 射线，还会有很大几率把其能量转化为热能。持续的轰击将导致阳极材料温度持续升高，甚至可能导致阳极材料的熔化。10、已知 Nacl 晶体的晶面间距为0.283nm，若实验测得某X 射线的 Bragg 衍射的一级衍射角为6.40，求此 X 射线的对应此衍射角的特征波长。核磁共振、电子自旋共振1、核磁共振实验：试用经典理论解释核磁共振的现象。答：在磁共振实验中，静磁场oB使得具有角动量p的原子核绕oB运动，其频率为oorB(r为原子核的旋磁

16、比)。 同时，使粒子具有一个附加能量cosoBE，（为与oB夹角） 。 当在oB垂直方向加上射频场tBxoxcos2B，且ox即oxrB时，大量的粒子吸收或放出能量，即原子核与外磁场xB发生了共振。2、电子自旋共振实验：在电子自旋共振实验中，某一测量者在调出良好的共振信号之后，测得如下的数据：MHzfmAImAI755.22,425,405，试求出旋磁比和g 因子大小。解：TCCIBII o421001.8则据orBf2可得：TMHzr oBf/1079.152036.2rg B电子顺磁共振实验1、微波顺磁共振的基本原理是什么？具有未成对电子的物质置于静磁场Bz 中, 由于电子自旋磁矩与外部磁场相互作用导致电子的基态发生塞曼能级分裂 :（为波尔磁矩， g 为无量纲参数），当在垂直于静磁场方向上所加横向电磁波的量子能量等于时，满足共振条件，即，此时未成对电子由下能级跃迁至上能级。1、 什么是弛豫效应，为什么要研究弛豫效应？答：从非平衡态逐渐恢复到平衡态的过程称为弛豫过程