冉绍尔汤森效应实验数据处理

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

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

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

大学物理实验,多普勒效应实验数据分析部分。最最精华的。

v f40130 40120 40110 40100 40090 40080 40070 40060 40050 40040

0.39 40047

0.61 40073

0.76 40091

0.91 40107

1.04 40123

f

f 线性 (f)

0

0.5

1

1.5

vf t v 40016 40024 40034 40040 40046 40053 40061 40065 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.128321 0.196758 0.282305 0.333634 0.384962 0.444845 0.513283 0.547502

0.7

0.6

砝码质量 m1=55.3g

f

0.50.4

0.3 0.20.1

v

线性 (v)

00 0.5 1 1.5

tf t v 40034 40044 40053 40069 40079 40090 40102 40110 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.282305 0.367853 0.444845 0.58172 0.667267 0.761369 0.864026 0.9324641.2

大学物理实验,多普勒效应实验数据分析部分。最最精华的。

v f40130 40120 40110 40100 40090 40080 40070 40060 40050 40040

0.39 40047

0.61 40073

0.76 40091

0.91 40107

1.04 40123

f

f 线性 (f)

0

0.5

1

1.5

vf t v 40016 40024 40034 40040 40046 40053 40061 40065 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.128321 0.196758 0.282305 0.333634 0.384962 0.444845 0.513283 0.547502

0.7

0.6

砝码质量 m1=55.3g

f

0.50.4

0.3 0.20.1

v

线性 (v)

00 0.5 1 1.5

tf t v 40034 40044 40053 40069 40079 40090 40102 40110 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.282305 0.367853 0.444845 0.58172 0.667267 0.761369 0.864026 0.9324641.2

大学物理实验

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

雷诺实验

一、实验目的

1. 观察层流和紊流的流态及其转换特征。 2. 通过临界雷诺数，掌握圆管流态判别准则。 3. 掌握误差分析在实验数据处理中的应用。

二、实验原理

1、实际流体的流动会呈现出两种不同的型态：层流和紊流，它们的区别在于：流动过程中流体层之间是否发生混掺现象。在紊流流动中存在随机变化的脉动量，而在层流流动中则没有，如图1所示。

2、圆管中恒定流动的流态转化取决于雷诺数。雷诺根据大量实验资料，将影响流体流动状态的因素归纳成一个无因次数，称为雷诺数Re，作为判别流体流动状态的准则

Re?4Q ?D?式中 Q——流体断面平均流量 , Ls

D——圆管直径 , mm

?——流体的运动粘度 , m2s

在本实验中，流体是水。水的运动粘度与温度的关系可用泊肃叶和斯托克斯提出的经验公式计算

??((0.585?10?3?(T?12)?0.03361)?(T?12)?1.2350)?10?6

式中 ?——水在t?C时的运动粘度，m2s； T——水的温度，?C。

3、判别流体流动状态的关键因素是临界速度。临界速度随流体的粘度、密度以及流道的尺寸不同而改变。流体从层流到紊流的过渡时的速度称为上临界流速，从紊流到层

一、实验目的

1．回顾上节课所讲述的EViews的基本使用 2．建立工作文件并将数据输入存盘

二、实验要求

熟悉EViews的基本使用

三、实验数据

年份 财政收入 国民收入 年份 财政收入 国民收入 1970 662.9 1926 79 1971 744.7 2077 80 72 766.6 2136 81 73 809.7 2318 82 74 783.1 2348 83 75 815.6 2503 84 76 776.6 2427 85 77 874.5 2644 86 78 1121.1 3010 87 1103.3 1085.2 1089.6 1124.0 1249.0 1501.9 1866.4 2260.3 2346.6 335.0 3688 3940 4261 4730 5650 7031 7887 9321 四、实验内容

（一）创建一个新的工作文件

在主菜单上选择File，并点击其下的New，然后选择Workfile。Eviews将进一步要求用户输入工作文件的日期信息（频数）。在频数栏中选择一个频数，并按如下规则键入开始日期（Start date）和结束日期：（End Date）

如果数据是月度数据，则按下

霍尔效应和霍尔元件特性测定数据处理范例

1．霍尔元件的不等位电势差测定

（1）表一：霍尔元件不等位电势差与工作电流数据表（IM?0）

2.00 0.12 2.50 0.15 3.00 0.18 Is/mA 0.00 0.50 0.03 1.00 0.06 1.50 0.09 V/mV 0.00

（2）在坐标纸上作出不等位电势差与工作电流的关系曲线。

0.2V-IsV/mV0.10.00123Is/mA图1：不等位电势差与工作电流的关系曲线

2．励磁电流一定，霍尔元件灵敏度测定（仪器公差取数字仪表显示数据末位的5倍，如霍尔工作电流示值误差：?mIS?0.05mA；霍尔电压示值误差：?mVH?0.05mV；励磁电流示值误差：?mIM?0.005A）

⑴ 霍尔电压与霍尔电流关系测试数据表：

表二： 霍尔电压与霍尔电流关系数据表格（VH?IS）,IM?500mA

VH?V1?V2?V3?V4(mV) 4IS(mA) V1(mV) V2(mV) V3(mV) V4(mV) ?IS,?IM 0.25 0.50 0.75 1.00 0.28 0.56 0.85 1.12 ?IS,?IM －0.23 -0.44 -0.67 -0.88 ?IS,?IM 0

雷诺实验

一、实验目的

1. 观察层流和紊流的流态及其转换特征。 2. 通过临界雷诺数，掌握圆管流态判别准则。 3. 掌握误差分析在实验数据处理中的应用。

二、实验原理

1、实际流体的流动会呈现出两种不同的型态：层流和紊流，它们的区别在于：流动过程中流体层之间是否发生混掺现象。在紊流流动中存在随机变化的脉动量，而在层流流动中则没有，如图1所示。

2、圆管中恒定流动的流态转化取决于雷诺数。雷诺根据大量实验资料，将影响流体流动状态的因素归纳成一个无因次数，称为雷诺数Re，作为判别流体流动状态的准则

Re?4Q ?D?式中 Q——流体断面平均流量 , Ls

D——圆管直径 , mm

?——流体的运动粘度 , m2s

在本实验中，流体是水。水的运动粘度与温度的关系可用泊肃叶和斯托克斯提出的经验公式计算

??((0.585?10?3?(T?12)?0.03361)?(T?12)?1.2350)?10?6

式中 ?——水在t?C时的运动粘度，m2s； T——水的温度，?C。

3、判别流体流动状态的关键因素是临界速度。临界速度随流体的粘度、密度以及流道的尺寸不同而改变。流体从层流到紊流的过渡时的速度称为上临界流速，从紊流到层