卢瑟福散射实验报告
实验步骤:
1. 测量α粒子在空气中的射程,计算α粒子的能量E
a) 将空靶插入卡槽,测量靶到探头的距离l 1 和源到探头的距离l 2 ,并记录室温T b) 盖上真空室上盖,开启机械泵电源将真空室抽真空。
c) 打开测量软件,从-5°测到5°,以1°为步长测α粒子能谱峰区计数,每个角度测60s,确定物理0°角;
d) 靶台转至物理0°角,测ROI 计数120s;
e) 关闭电磁阀2,缓慢放气至6.0kPa 左右后停止放气。
f) 在6~30kPa 范围测气压对计数的影响,测4 个点(连同气压为0 的点共至少5 个点),每点测120s。
g) 绘制P-N曲线,得到α粒子的平均射程及能量
2. 验证关系
a) 缓慢放完气后,打开真空室盖子,换上金靶,合上盖子抽真空。 b) 在-5°~5°范围以1°为步长测α粒子能谱峰区计数,每个角度测90s,确定物理0°角;
c) 在10°~25°范围选5 个角度测散射计数,每个角度根据计数率调整测量时间。 d) 绘制N-θ曲线,并与理论值比较。
数据分析:
1. α粒子射程及能量
确定物理零度角:
角度/° 选区计数 -5 73625 -4 73675 -3 69831 -2 61991 -1 51905 由数据可得-4°时计数最多,故物理0°角为-4°。 改变真空室气压,记录120s内探测器计数,绘制P-N关系图
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对曲线进行线性拟合,得到N = -2750.3P + 150823 ,相关系数R² = 0.988
由解析式可推得,P=0时N0=150823,N=N0/2时P=27.42kPa。此时源到探测器距离l2即平均射程。 由
,得到室温24.3℃,P=27.42kPa时空气密度
∴由
可解出E=2.323MeV
2. 验证
角度/° 选区计数 关系
-3 6628 -2 6937 -1 6787 0 37 确定物理零度角 由数据可得-2°时计数最多,故物理0°角为-2° 改变散射角,测散射计数,绘制N-θ图 散射角/° 时间/s 选区计数 10 200 5768 13 150 2173 16 300 1979 19 600 1954 22 1000 1453 -精品-
,对曲线进行线性拟合,斜率即K=0.0016.
做图像,与理论计算值比较
KthetarelationK0.0150.0100.005121416182022thetadegree 相对误差
思考题
2. 有偏差,而且在θ较大时更加明显,主要原因在于卢瑟福散射公式本身所推论的是一个概率,只有当实验时间趋于无穷时才会完全相符,但由于客观原因的我们无法利用更长的时间来获得更加准确的数据,因此随机性的因素便会较大的影响实验的结果。
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此外,实验中真空室的纯度及零度角整的偏差也会对实验结果造成影响。(本次实验中较为准确的零度应在2度附近,但因为实验仪器的精度无法进一步校准)
3.
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