1、- 1 -近代物理实验 课程教案授课类型 实验课授课题目（教学章节或主题）：13 钠原子光谱 授课时间 周一下午 612 节教学目标或要求：一、教学目标：1使学生通过研究钠原子，了解原子的内部结构，认识原子内部电子运动。2通过对钠原子光谱的观察，拍摄和分析，加深对碱金属原子的外层电子与原子核相互作用以及自旋与轨道相互作用的了解。3让学生分析光谱线系、测量波长，并绘制能级图。二、教学要求1 观察和拍摄钠原子光谱。2 在光谱图中识别钠原子光谱的四大线系；3 利用阿贝比长计测量铁谱和钠谱中某些谱线的相对位置，用线性内插法求钠谱波长教学内容（包括基本内容、重点、难点）： 一检查学生预习报告。 二学生在
2、实验室现场预习，了解实验仪器的使用，确定实验主要步骤，预测实验中可能会遇到的问题并尝试解答。三检查学生预习情况，根据实验内容进行提问，提问内容例如： 1. 本实验的目的内容？要求测量哪些物理量?2. 钠原子光谱有几个线系，各有什么特点？3. 如何调节等高共轴？4. 哈德曼光阑的作用？5. 什么是线性内插法？6. 各线系谱线应该如何辨识？ 四学生独立完成实验内容，测量数据，并做适当的数据处理：1并排拍摄钠谱、铁谱，2在光谱投影仪上辨认钠原子光谱各个线系，3在比长计上测量线系谱线的波长。五检查学生的实验数据，检查实验后仪器的规整情况和实验登记表的填写情况。检查完毕，实- 2 -验结束。重点和难点1
3、 钠原子光谱四个光谱线系的特点及如何在光谱图上识别各线系。2 哈特曼光阑的作用和使用。3 用线性内插法测量计算线系谱线波长、波数差和固定项。教学手段与方法：学生操作，教师指导。思考题、讨论题、作业：1 哈德曼光栏的作用？2 如何在实验中辨别各线系的谱线及其主量子数？参考资料（含参考书、文献等）：林木欣主编.近代物理实验教程.北京：科学出版社.1999.吴思诚、王祖铨. 近代物理实验（第二版）.北京：北京大学出版社.1995.杨福家. 原子物理学. 北京. 高等教育出版社. 1990注：1、每项页面大小可自行添减； 2 一次课为一个教案；3、 “重点”、 “难点”、 “教学手段与方法”部分要尽量
4、具体；4、授课类型指：理 论课、 讨论课、实验或实习课、练习或习题课等。近代物理实验 课程教案授课类型 实验课授课题目（教学章节或主题）：1.5 塞曼效应 授课时间 周一下午 612 节教学目标或要求：一、教学目标：1. 让学生了解什么是塞曼效应及塞曼效应的种类；- 3 -2. 使学生学会用“错序观察法”观察谱线；3. 使学生学会用阿贝比长计测量干涉圆环直径并计算出分裂的波数差。二、教学要求1. 通过改变磁场在塞曼谱仪中调出各种不同错序情况的塞曼分裂干涉图样，并观察其何特点；2. 在光谱投影仪中观察拍摄谱版中各种错序情况的塞曼分裂干涉图，并能指出其错序情况；3. 用阿贝比长计测量干涉圆环的直径
5、，最后计算出谱线的分裂波数差。教学内容（包括基本内容、重点、难点）： 一 检查学生实验预习报告二 让学生在实验室现场预习，了解各实验仪器的使用，初步确定实验主要步骤，分析预测实验中可能会遇到的问题并尝试解答。三 检查学生预习情况，并根据实验内容提问，提问内容例如：1. 本次实验的目的、内容？2. 什么是塞曼效应？3. 实验中要求直接测量的物理量？4. 什么是“错序观察法”？5. 如何辨认错序情况？6. 汞 5461 的谱线经过滤光片后的谱线颜色？该谱线在磁场上分裂成几条？裂距如何？7. 若增大磁场，各序的干涉谱线条数如何变化？8. 法布利-波罗标准的用处？该类干涉属于什么类型的干涉？ 9. 波
6、数差的测量？四 学生独立完成实验内容，测量数据，并做适当的数据处理。1在塞曼效应谱仪上用错序法观测塞曼效应，2在光谱投影仪上辨别各错序情况，3在阿贝比长计上测量各序干涉圆环直径。五检查学生的实验数据，实验仪器归整情况和实验登记情况。检查完毕本次实验课结束。重难点1. 如何使用“错序观察法”观察谱线，2. 法布利-珀罗标准具的原理，3. 如何用阿贝比长计测量直径及计算裂距。教学手段与方法：学生操作，教师指导。- 4 -思考题、讨论题、作业：1 如何判断标准具两平面是否平行？2 试分析汞 4358nm 谱线的塞曼分裂情况？参考资料（含参考书、文献等）：林木欣主编.近代物理实验教程.北京：科学出版社
7、.1999.吴思诚、王祖铨. 近代物理实验（第二版）.北京：北京大学出版社.1995.母国光、战元龄. 光学. 北京. 人民教育出版社.1979注：1、每项页面大小可自行添减； 2 一次课为一个教案；3、 “重点”、 “难点”、 “教学手段与方法”部分要尽量具体；4、授课类型指：理 论课、 讨论课、实验或实习课、练习或习题课等。近代物理实验 课程教案授课类型 实验课授课题目（教学章节或主题）：13（2）光谱定量分析 授课时间 周一下午 612 节教学目标或要求：一、 教学目标1、 通过本实验掌握用三标准试样法分析微量元素的含量。2、 学会使用测微光度计测量谱线黑度值。二、 教学要求1、拍摄六种
8、试样的谱线，能辨认分析线队。2、能够用测微光度计测量分析线对的黑度值。3、根据测量数据绘制SlogC 工作曲线，并从曲线上求出待分析样品的含量。- 5 -教学内容（包括基本内容、重点、难点）： 一 检查学生预习报告二 让学生在实验室现场预习，了解仪器的使用及其作用，初步确定实验步骤，分析实验中将会遇到的问题并尝试解答三 检查学生预习情况，对实验内容提问，例如：1、 本实验目的？2、 什么是三标准试样分析法？3、 什么叫分析线对（即匀称线对） ，实验中的分析线对波长为多少？4、 光栅光谱仪的使用调节？5、 分析线对的辨认？6、 等等。四 学生独立完成实验，测量数据，并做一定数据处理：1在光栅光谱
9、仪上拍摄光谱，2在上辨认分析线对，3在测微光度计测量线对谱线的黑度。五检查学生数据，实验仪器的归整情况，水电关闭及实验室登记表的填写情况，检查完毕，本次实验结束。重难点1、 了解什么是内标法，怎样选择内标元素和内标线。2、 如何使用三标准试样分析法分析元微量元素的含量。教学手段与方法：学生操作，教师指导。思考题、讨论题、作业：1. 何谓内标法？这样选择内标元素和内标线。2. 什么叫三标法？参考资料（含参考书、文献等）：- 6 -林木欣主编.近代物理实验教程.北京：科学出版社.1999.吴思诚、王祖铨. 近代物理实验（第二版）.北京：北京大学出版社.1995.李廷均. 发射光谱分析. 原子能出版
10、社. 1983注：1、每项页面大小可自行添减； 2 一次课为一个教案；3、 “重点”、 “难点”、 “教学手段与方法”部分要尽量具体；4、授课类型指：理 论课、 讨论课、实验或实习课、练习或习题课等。近代物理实验 课程教案授课类型 实验课授课题目（教学章节或主题）：2.3 符合测量 授课时间 周一下午 612 节教学目标或要求：1.了解符合事件、真符合、偶然符合、本底符合和符合分辨时间的概念。2.熟悉符合测量装置的结构，掌握 测量符合分辨时间的三种方法。3.掌握 -符合法测量 60Co 放射源活度的方法。教学内容（包括基本内容、重点、难点）： 1. 课前准备. 教师以提问方式检查学生对实验原理
11、、 仪器、用品的了解和熟悉程度。学生有疑 问可向老师请教。教师批改预习报告。2. 研究符合装置各部分的输入、 输出信号特性，理解符合事件的概念。以信号发生器作信号源，用示波器 观察并定性描绘装置各部分的 输出信号，然后 调节符合插件的“成形”和“延 时” 旋钮，研究脉冲产生符合事件的原理。3. 根据真偶符合比的要求，大致选定符合分辨时间 。通常真偶符合比取5，根据放射源的大致活度计算出 值， 调节“成形” 旋钮，从示波器上 观察脉冲宽度约等于 。- 7 -4. 用瞬时符合法测量 。调节“延时”旋钮，在示波器上可观察到两通道之间脉冲的符合关系。同时用三路定标器测量符合道计数，记录刚有计数和无 计
12、数时的“ 延时”旋钮读数， 计 算 值。5. 用偶然符合法测量 通道输入探头信号，通道 输入信号发生器信号，并依次改变其输出频率，分别测量计数率n1、n2、noc，画 noc 与（n 1n2）关系 图，由斜率求 。6. 测量 60Co 放射源的活度 A、通道均输入 探头信号，测量、通道和符合道计 数率 n1、n2、n12，和本底计数率n1b、n2b、n12b，代入公式计算 60Co 放射源的活度 A。7. 重点：理解符合测量法的物理意义，理解 符合分辨时间 的物理意义。8. 难点：分辨时间 的测量。教学手段与方法：学生操作，教师指导。思考题、讨论题、作业：1. 若所测放射源的活度约为 10Ci
13、，要求真偶符合比 5，符合装置的分辨时间应如何选择？2. 如果让探测器分别测量两个独立的放射源来求符合电路的符合分辨时间，具体实验方法如何？3. 137Cs 放射源能否作为偶然符合源？（参考 137Cs 的衰变纲图，注意其激 发态寿命）4. 试讨论哪一个物理量的测量对活度 A 的相对标准差影响最大？参考资料（含参考书、文献等）：1. 林木欣主编.近代物理实验教程.北京：科学出版社.1999.2. 吴思诚、王祖铨. 近代物理 实验（第二版）.北京：北京大学出版社 .1995.3. 复旦大学、清华大学、北京大学合编.原子核物理实验方法（上册） .北京：原子能出版社.1981.注：1、每项页面大小可
14、自行添减； 2 一次课为一个教案；3、 “重点”、 “难点”、 “教学手段与方法”部分要尽量具体；4、授课类型指：理 论课、 讨论课、实验或实习课、练习或习题课等。- 8 -近代物理实验 课程教案授课类型 实验课授课题目（教学章节或主题）：2.2 射线能谱测量 授课时间 周一下午 612 节教学目标或要求：1.了解 NaI（Tl）闪烁 能谱仪的原理、 结构，掌握其基本的调整方法。2.对能谱仪探测到的 137Cs 单能 射线信号作能谱测量，掌握能谱分析方法。3.作能谱仪能量定标曲线，测 量未知放射源的 射线能量。教学内容（包括基本内容、重点、难点）： 1. 课前准备. 教师以提问方式检查学生对实
15、验原理、 仪器、用品的了解和熟悉程度。学生有疑 问可向老师请教。教师批改预习报告。2.用示波器观察探头、放大器、单道分析器的输出信号。通电，加高压。观察并定性描绘各部分的输出信号，研究高压、放大倍数与信号大小的关系，最后调节放大器的输出信号约 7-8V。3.用单道分析器作“微分” 测量。固定道宽（0.2V），改变阈值（每次改变 0.2V），研究脉冲幅度与其强度的关系，画出能谱， 计算谱仪能量分辨率。4. 研究谱仪的线性，作谱仪能量定 标曲线， 测量未知放射源的 射线能量。用计算机多道分析仪分别测量 137Cs 源和 60Co 源的全能峰位，测得能量定标曲线（E-ch ），以此曲线求未知放射源的
16、 射线能量。5. 重点：研究脉冲幅度与其计数强度的关系， 绘出能谱。6. 难点：作谱仪能量定标曲线，测量未知放射源的 射线能量。- 9 -教学手段与方法：学生操作，教师指导。思考题、讨论题、作业：1. 用闪烁 能谱仪测量单能 射线的能谱，为什么呈连续的分布？2. 反散射峰是怎样形成的？如何从实验上减少这一效应？3. 如何从示波器上观察到的 137Cs 脉冲波形图，判断 谱仪能量分辨率的好坏？谱仪的工作条件（放大倍数、高压等）对能量分辨率有何影响？4. 测量能谱时，单道分析器上 选“ 微分”档，若 选“ 积分”档，将会测出怎样的谱线？参考资料（含参考书、文献等）：1. 林木欣主编.近代物理实验教
17、程.北京：科学出版社.1999.2. 吴思诚、王祖铨. 近代物理 实验（第二版）.北京：北京大学出版社 .1995.3. 复旦大学、清华大学、北京大学合编.原子核物理实验方法（上册） .北京：原子能出版社.1981.注：1、每项页面大小可自行添减； 2 一次课为一个教案；3、 “重点”、 “难点”、 “教学手段与方法”部分要尽量具体；4、授课类型指：理 论课、 讨论课、实验或实习课、练习或习题课等。近代物理实验 课程教案授课类型 实验课授课题目（教学章节或主题）：2.6 用快速电子验证相对论效应 授课时间 周一下午 612 节教学目标或要求：1.以快速电子作为实验对象， 验证其动能与动量的关系
18、，理解相对论验证实验的物理思想。2.了解熟悉平面半圆形聚焦 谱仪的工作原理。3.掌握能量定标、 射线能量和动量的测量方法，理解相对论曲线的意义。教学内容（包括基本内容、重点、难点）： - 10 -2. 课前准备. 教师以提问方式检查学生对实验原理、 仪器、用品的了解和熟悉程度。学生有疑 问可向老师请教。教师批改预习报告。2. 闪烁能谱仪的能量定标分别测量 137Cs 和 60Co 的 能谱，求其光电峰位的道数，再根据其对应的已知能量用最小二乘法拟合得能量定标曲线（E-ch）。峰位的计数值相对标准误差要求小于 2%。3. -射线粒子动 能 Ek 及动量 P 的测量。选用 90Sr-90Y 作 -
19、粒子源，对不同的电子偏转半径分别测量 能谱，并 寻得各个能谱的峰位道数（峰位的计数值相对标准误差要求小于 2%），由以上的能量定标曲线求得对应的能量 E。再根据P=eBR 算出动量，在 PcEk 坐 标上作出实验曲线。验证其是否符合相对论的理论曲线，如果 实验数据点刚好在理论曲线上，则相 对论效应成立。4. 重点：理解经典理论曲线和相对论曲线的物理意义。8. 难点：闪烁能谱仪的能量定标和 -射线粒子动能 Ek 及动量 P 的测量。教学手段与方法：学生操作，教师指导。思考题、讨论题、作业：5. 试比较 PcEk图上的经典理论曲线和相对论曲线以及实验曲线，并 进行讨论，得出什么结论？6. 测量 -射线 粒子能量的谱仪为什么用 137Cs 和 60Co 的 能谱来标定？参考资料（含参考书、文献等）：4. 林木欣主编.近代物理实验教程.北京：科学出版社.1999.5. 吴思诚、王祖铨. 近代物理 实验（第二版）.北京：北京大学出版社 .1995.6. 复旦大学、清华大学、北京大学合编.原子核物理实验方法（上册） .北京：原子能出版社.1981.注：1、每项页面大小可自行添减； 2 一次课为一个教案；3、 “重点”、 “难点”、 “教学手段与方法”部分要尽量具体；4、授课类型指：理 论课、 讨论课、实验或实习课、练习或习题课等。
