大学物理课后思考题.pdfVIP

1．夫兰克－赫兹实验测出的汞原子的第一激发电位的大小与F－H管的温度有

无关系？为什么？

答：夫兰克赫兹实验所测出的汞原子的第一激发电位与F－H管的温度是没有关

系的。

因为虽然当温度升高，会使管内的热电子数量增加，从而导致曲线峰电流增

大，曲线位置受影响向上移动，但是Vg是一定的，汞的第一激发电位为4.9V

不变。即：由汞原子能级的结构决定了第一激发电位。

2．在夫兰克－赫兹实验中，为什么IA－UGK曲线的波峰和波谷有一定的宽度？

答:因灯丝发射的电子初动能存在一个分布，且灯丝发射的电子其能量分散小

于零点几个电子伏特；电子加速后的动能也存在一个分布，这就是峰电流和谷电

流存在一定宽度的原因。

3:为什么IA－UGK曲线的波谷电流不等于零，并且随着UGK的增大而升高？

答：1.波谷电流不为零是因为：电子在栅极附近跟汞原子发生碰撞存在一定的几

率，因此总有部分电子没和汞原子发生碰撞而直接到达A级从而形成电流。故其不为0。

2.波谷电流随着UGK的增大而升高是因：随着UGK的增大，在栅极附近没和汞原子发生

碰撞，而直接到达A级形成电流的电子数量会不断增多，从而使波谷电流增大。

4题分析，当电子管的灯丝电压变化时，IA－UGK曲线应有何变化？为什么？

答：若电子管的灯丝电压变大时，电子动能也会变大，从而使得电子为第一激发势时还

有剩余动能；与汞原子碰撞之后剩余的能量越多，能够克服拒斥电场到达A极的电子就会

越多，而极板间电流也就越大，所以在汞的第一激发势固定为Vg间隔时，曲线越尖锐。反

之亦然！

5题：电子管内的空间电位是如何分布的？板极与栅极之间的反向拒斥电压起什么作用？

答：电子馆内的电位分布为：VkVG1=VG2VA；

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反向拒斥电压的作用为：挑选能量大于UGA的电子，从而冲过拒斥电压形成通过电流

计的电流。

6题：RE:在夫兰克-赫兹实验中，提高灯丝电压，IA-UG2A会有什么变化？为什么？若提

高拒斥电压，IA-UG2A会有什么变化？为什么？

答：提高灯丝电压，电子获得的动能增加，电子数增加，克服拒斥电压后将有较多电子

形成电流，所以曲线电流幅度加大；

而拒斥电压增加，能克服它的电子数将减少，电流也减小，所以曲线幅度也就减小了。

(锁相放大器的使用

1.简述几种常用微弱信号检测基本方法。

⑴相干检测

相干检测是频域信号的窄带化处理方法，是一种积分过程的相关测量．它利用信号与外加参

考信号的相干特性，而这种特性却是随机噪声所不具备的．典型的仪器设备是以相敏检波器

(PSD)为核心的锁相放大器(简称LIA)．锁相放大器已问世的多年，其性能不断提高，主要

有：提高检测灵敏度与改善过载能力：抑制谐波响应：降低测量频率，以适应缓变信号的处

理．

⑵重复信号的时域平均

这种方法适用于信号波形恢复的测量。利用取样技术，在重复信号出现的期间取样，并重复

n次，则测量结果的信噪比可改善√n倍．表性的仪器有Boxcar平均器或称取样积分器，这

类仪器取样效率低，不利于低重复频率的信号恢复．随着微型计算机应用的发展，出现了信

号多点数字平均技术，可最大限度地抑制噪声或节约时间，并能完成多种模式的平均功能。

⑶离散信号的统计处理

在微弱光检测中，由于微弱光的量子化，光子流具有离散信号的特征，使利用离散信息处理

方法检测微弱光信号成为可能。微弱光检测又分为单道(Single--Channal)和多道

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Multi--Channal)两类．前者是以具有明显单电子峰的光电倍增管作传感器，采用脉冲甄别和

计数技术的光子计数器：后者是用光导摄象管或光电二极管列阵等多路转换器件作传感器，

采用多道技术的光学多通道分析器(OMA)．OMA具有时间分辨能力，为动力学过程的研究

创造了条件．

⑷计算机处理方法

随着计算机应用范围的扩大，原来在微弱信号检测中一些需要用硬件完成的检测系统现在可

以用软件来实现．利用计算机进行曲线拟合、平滑、数字滤波、快速傅里叶变换(FFT)及

谱估计等方法处理信号，提高了信噪比，实现了微弱信号检测的要求。

2.什么是相关检测