1、X光系列實驗報告本次共做了調校測角器的零點，測定LiF晶體的晶面間距，測定X光在鋁中的衰減系數，并驗證朗伯定律和普朗場常數 h的測定。通過做一系列的實驗，從而對X射線的產生、特點、原理和應用有較深刻的認識， 提高自己的實驗能力并提高獨立從事研究工作的能力。本次分別寫了 X光在鋁中的衰減系數，并驗證朗伯定律和普朗克常數h的測定的實驗報告。實驗一、測定X光在鋁中的衰減系數，并驗證朗伯定律一、實驗的目的和意義通過本實驗了解 X射線的根底知識，學習X射線儀的一般操作；掌握X射線的衰減與吸收 體材料和厚度的關系，訓練實驗技能和實驗素養。二、實驗原理和設計思想X射線穿過物質之后，強度會衰減，這是因為X射線

2、同物質相互作用時經歷各種復雜的物理、化學過程，從而引起各種效應轉化了入射線的局部能量。X射線穿過物質時要減弱，減弱的大小取決于材料的厚度和密度。在同一介質里不同波長的射線減弱的程度不同。滿足：I Io e d本實驗研究X射線衰減于吸收體材料和厚度的關系。假設入射線的強度為 R0,通過厚度dx的吸收體后，由于在吸收體內受到“消滅性的相互作用，強度必然會減少，減少量dR顯然正比于吸收體的厚度dx,也正比于束流的強度R,假設定義 卩為X射線通過單位厚度時被吸收的比率，那么有-dR和 Rdx考慮邊界條件并進行積分，那么得：R=R0eA(-x)透射率T=R/RO,那么得：T=eA(- i x)或 InT

3、=- (ix式中1稱為線衰減系數，x為試樣厚度。我們知道，衰減至少應被視為物質對入射線的散射和吸收的結果，系數1應該是這兩局部作用之和。但由于因散射而引起的衰減遠小于因吸收而引起的衰減，故通常直接稱1為線吸收系數，而忽略散射的局部。三、實驗內容與步驟設置高壓 U=35KV,設置電流l=0.02mA,設置步長=0.1 0設置 t=3s,下限角為6 ，上限角為70。將鋁板底板端部插入原來靶臺的支架，置傳感器于0位，按下TARGET鍵，然后再按SCAN四、數據處理和討論Io e由于改寫為ln所以只需驗證|門與d成線性關系即可，由于本實驗未測出|0是多少，所以先去除|0，驗證In丄與d成線性關系。II

4、758.787449.41271.7855168.304117.770.3ln1I-6.6317-6.1079-5.6050-5.1258-4.7681-4.2528d (mm0.511.522.532由excel擬合可得近似為一條直線，所以X射線滿足朗伯定律。下求X光在鋁中的衰減系數卩表標題Y - 0.9367)(Ra = O.由 Ii 10 e d1 12 Io e d2d2 d1分別帶入上述數據可得i= 1.04,1.006, 0.958 , 0.715,1.03 i=1,2,3,4,5卩=(1.04 +1.006+0.958+0.715+1.03)/5=0.9478七實驗結論以與誤差分

5、析。在衰減箔厚度對 X射線衰減的影響的實驗中，測得y=0.9367x-7.0545,符合朗伯定律，在誤差允許的范圍內，可以得到卩=0.9478.誤差分析：誤差可能來源于儀器的精度，實驗器材的磨損和腐蝕，外界光的干擾等。 實驗建議：提高儀器精度和實驗技術水平，采用更加完好的實驗器材阻止外界光的干擾等。實驗二 普朗克常數的測定一、實驗目的測定普朗克常數的大小，了解其原理，加深對X射線的認識，在實驗中提高自己的實驗能力，動手能力。二、實驗原理x光管的加速電壓有關。由實驗X光管發射的連續譜都有一個特征的短波限波長，其大小與家發現的短波限波長與加速電壓之間存在有反比例關系。因為短波限波長對應的是最大能量

6、，而x光光子能獲得的最大能量是入射電子的全部動能，所以我們可以得出短波限波長等于hc/eu,其中U為x光管得加速電壓，由此我們可以求得普朗克常數。三、實驗內容和步驟設置高壓 U=35KV,設置電流I=0.1mA,設置步長 沁=0.1 0 ,設置 t=3s,下限角為 6 ，上限角為10。按下COUPLE鍵，然后按下SCAN鍵，記錄數據，然后分別記錄管壓等 于34KV 33KV26KV的測量系列。四、實驗方法和結果借助NaCI晶體測量不同U下min附近的衍射譜，利用實驗軟件提供的功能，對各條譜線 m附近區域進行直線擬合，從而得到不同的U對應的min 實驗中使用該方法在不同電壓下進行屢次測量，得到m

7、in=A/U-B，并由A=hc/e，求出h。U/KV35343332313029282726min /Pm33.133.834.835.93738.539.841.44344.5擬合結果：y=1185x-0.1 h=1185e/c=6.32x10 -34J/s 理論值 h=6.62 x10 -34J/s相對誤差：=4.53 %6.62相對誤差約為4.53%理論上來說，min匹，即做min 1/U圖應該過原點，實際上會有一個小量偏移，考慮eU調零偏差角，有小角近似sin180由hcmin + =eU得=2ds in180五、誤差分析與影響實驗結果的主要因素1、 由于分光儀的分辨本領不夠高，往往把

8、波長限的邊界弄得模糊不清，無法作出精確 估計；2、為了獲得足夠強的 X射線，電子投射的靶子有一定厚度，有可能每個電子不止發 射一次韌致輻射，從而增加了邊界的模糊；3、 邊界附近的X光譜形狀會有微小的不規那么性，因此判定即使儀器分辨本領足夠高，也 得不到更精確的數據影響實驗結果的主要因素1、光縫寬度 光縫包括X射線出射光闌和傳感器的入射狹縫，光縫寬度較大時，X射線的發射角也較大，此時波長的單色性下降，min附近區域不規那么明顯變大，影響直線擬合確定 min的效果，根據統計規律，計數率R的相對不確定為1/ V R,由此知光縫寬度不能太小；否那么 R 值太低，相對不確定度增大，統計漲落明顯，同樣不利

9、于選取 min 的擬合區域2、光縫與靶臺的距離 其對實驗結果的影響的原因與光縫寬度相同。 距離太大會使計數 率太低；距離太小，會降低角分辨本領。3、 管電壓U儀器儀表的高壓示數與真實值有差異，所用的U不準。但是由于管電壓量級到達104K V,實驗室中要檢驗如此高壓并不容易。實驗中嘗試過利用Mo靶的激發電壓為20KV這一有效信息進行檢驗，但是激發電壓作為臨界值，實際上據此很難做出判斷。4、NaCl 晶體 本實驗借助 NaCl 晶體分辨不同的波長。 長期使用的 NaCl 晶體會有破損, 且外表沾附著各種雜質,這會影響分辨效果。5、其他 測量時間可以適當增加,減少統計漲落對譜線的影響。六、結論本實驗

10、測出的h=6.32x10 -34J/s，用X射線譜短波限法測量 h的關鍵在于如何準確的測量和確定 min 。由前面的分析知,要提高實驗精度,減小系統誤差, 就必須對光縫寬度等實驗條件進行嚴風格整,使用新的晶體,同時保證電壓U和衍射角0的準確性。在現有的實驗條件下,由于儀器分辨率有限,譜線不可防止的展寬,在確定 min 時就必須進行修正。此時, 直線擬合法就不適用；而區域平均法那么通過合理的修正,得到誤差更小的結 果。七、實驗改良意見由于譜線展寬直線擬合法給出的截距值與 min 的含義不符, 查閱資料得知, 由于譜線展寬影響實驗結果的情況在精度不高的實驗中比擬普遍,如驗證Moseley 定律實驗,吸收邊 k 也存在類似的展寬，由此借鑒確定k的方法來確定 min。確定k的方法為：選擇透射譜中最低點和最高點之間的區域作為標志區域，軟件給出該區域的的平均值作為 k值，仿照此法,將直線擬合區域的 平均值作為 min 值稱為區域平均