大物仿真实验实验报告[共五篇]

第一篇：大物仿真实验实验报告

物理仿真实验实验报告 光电效应与普朗克常量得确定 一、实验简介

1９05 年，年仅２6 岁得爱因斯坦提出光量子假说,发表了在物理学发展史上具有里程碑意义得光电效应理论，１0 年后被具有非凡才能得物理学家密里根用光辉得实验证实了。两位物理大师之间微妙得默契配合推动了物理学得发展，她们都因光电效应等方面得杰出贡献分别于 19２1 年与１92３年获得诺贝尔物理学奖.光电效应实验及其光量子理论得解释在量子理论得确立与发展上,在揭示光得波粒二象性等方面都具有划时代得深远意义。利用光电效应制成得光电器件在科学技术中得到广泛得应用，并且至今还在不断开辟新得应用领域，具有广阔得应用前景。

二、实验目得 （1）了解光电效应基本规律，加深对光量子论得认识与理解；(2）了解光电管得结构与性能，并测定其基本特性曲线;(3）验证爱因斯坦光电效应方程,并测量普朗克常量.三、实验原理

当光照在物体上时,光得能量仅部分地以热得形式被物体吸收，而另一部分则转换为物体中某些电子得能量,使电子逸出物体表面,这种现象称为光电效应，逸出得电子称为光电子.在光电效应中,光显示出它得粒子性质,所以这种现象对认识光得本性,具有极其重要得意义.光电效应实验原理如图 1 所示。其中 S 为真空光电管,Ｋ为阴极，A 为阳极。当无光照射阴极时，由于阳极与阴极就是断路,所以检流计Ｇ中无电流流过,当用一波长比较短得单色光照射到阴极 K 上时,形成光电流，光电流随加速电位差 U变化得伏安特性曲线如图 2 所示.1、光电流与入射光强度得关系 光电流随加速电位差 U 得增加而增加,加速电位差增加到一定量值后,光电流达到饱与值，饱与电流与光强成正比，而与入射光得频率无关。当变成负值时，光电流迅速减小。实验指出，有一个遏止电位差存在，当电位差达到这个值时,光电流为零。

2、光电子得初动能与入射光频率之间得关系 光电子从阴极逸出时,具有初动能.在减速电压下,光电子在逆着电场力方向由 K 极向 A 极运动.当 时,光电子不再能达到 A 极，光电流为零.所以电子得初动能等于它克服电场力所作得功。即

（1）

根据爱因斯坦关于光得本性得假设,光就是一粒一粒运动着得粒子流,这些光粒子称为光子。每一光子得能量为,其中为普朗克常量,为光波得频率。所以不同频率得光波对应光子得能量不同。光电子吸收了光子得能量之后,一部分消耗于克服电子得逸出功 A,另一部分转换为电子动能。由能量守恒定律可知

（２)式（2）称为爱因斯坦光电效应方程.由此可见，光电子得初动能与入射光频率成线性关系,而与入射光得强度无关.３、光电效应有光电阈存在 实验指出,当光得频率时,不论用多强得光照射到物质都不会产生光电效应,根据式(2),，称为红限。

爱因斯坦，光电效应方程同时提供了测普朗克常量得一种方法：由式（1）

与(2)可得：

。当用不同频率（）得单色光分别做光源时，就有

任意联立其中两个方程就可得到

由此若测定了两个不同频率得单色光所对应得遏止电位差即可算出普朗克常量,也可由直线得斜率求出 h。

因此，用光电效应方法测量普朗克常量得关键在于获得单色光、测得光电管得伏安特性曲线与确定遏止电位差值。

实验中，单色光可由水银灯光源经过单色仪选择谱线产生。水银灯就是一种气体放电光源，点燃稳定后,在可见光区域内有几条波长相差较远得强谱线，如表 1 所示。单色仪得鼓轮读数与出射光得波长存在一一对应关系,由单色仪得定标曲线,即可查出出射单色光得波长(有关单色仪得结构与使用方法请参阅有关说明书),也可用水银灯（或白炽灯)与滤光片联合作用产生单色光.为了获得准确得遏止电位差值，本实验用得光电管应该具备下列条件：

（1）对所有可见光谱都比较灵敏；

（2）阳极包围阴极,这样当阳极为负电位时,大部分光电子仍能射到阳极;

(3)阳极没有光电效应,不会产生反向电流；

（4）暗电流很小。

但就是实际使用得真空型光电管并不完全满足以上条件。由于存在阳极光电效应所引起得反向电流与暗电流（即无光照射时得电流），所以测得得电流值,实际上包括上述两种电流与由阴极光电效应所产生得正向电流三个部分,所以伏安曲线并不与 U 轴相切。由于暗电流就是由阴极得热电子发射及光电管管壳漏电等原因产生，与阴极正向光电流相比，其值很小，且基本上随电位差Ｕ呈线性变化，因此可忽略其对遏止电位差得影响。阳极反向光电流虽然在实验中较显著，但它服从一定规律.据此，确定遏止电位差值，可采用以下两种方法：

(１)交点法：

光电管阳极用逸出功较大得材料制作,制作过程中尽量防止阴极材料蒸发,实验前对光电管阳极通电，减少其上溅射得阴极材料,实验中避免入射光直接照射到阳极上，这样可使它得反向电流大大减少,其伏安特性曲线与图２十分接近,因此曲线与 U 轴交点得电位差近似等于遏止电位差,此即交点法。

(2)拐点法:

光电管阳极反向光电流虽然较大,但在结构设计上，若就是反向光电流能较快地饱与,则伏安特性曲线在反向电流进入饱与段后有着明显得拐点，如图 3 所示，此拐点得电位差即为遏止电位差。

四、实验仪器及使用方法 1、实验仪器 光电管，光源(汞灯），滤波片组(5７7、0ｎm,546、１nm，４3５、8nm,404、7nｍ，３65nm 滤波片)，５0％、25%、１0％得滤光片，直流电源、检流计（或微电流计)、直流电压计等。

２、仪器得使用方法 (1)光源（汞灯)：

双击实验桌上光源小图标弹出光源得调节窗体，单击调节窗体得光源开关可以关闭或打开光源.光电管：

双击实验桌上光电管得小图标，弹出光电管得调节窗体；再单击调节窗体中得光电管会弹出调节光电管得方向键。←键：光电管水平向左移动,→键,光电管水平向右移动，↑键:光电管垂直方向增加高度，↓键:光电管垂直方向减小高度.双击调节窗体中光电管得背面(侧面中得背面）,即可弹出显示光电管背面信息得窗体，以便完成实验中得线路连接。

(3)滤波片组盒子：

双击实验桌上得滤波片组盒子,弹出滤波片组盒子得调节窗体.盒子中存放有（５77、0nm，5４6、1nm，435、8nm，４０4、7ｎm,365nm 滤波片以及 50％，２５%,１0％得滤光片)。

(4)电源及测试系统：

双击实验桌上得电源及测试系统,弹出电源及测试系统得调节窗体.单击电源开关可以打开或关闭电源；左击电流档，电流调小,右击电流档，电流调大;左击电压档，电压调小,右击电压档，电压调大;单击电源极性按钮可以改变电源输出极性.五、实验内容 1、接线电路图如图 4 所示。

在 577、０nm、５４6、１nｍ、43５、8ｎm、４04、7nｍ四种单色光下分别测出光电管得伏安特性曲线，并根据此曲线确定遏止电位差值，计算普朗克常量。

实验中光电流比较微弱,其值与光电管类型,单色光强弱等因素有关,因此应根据实际情况选用合适得测量仪器。例如,选用 GD-4、GD-５、或 1977 型光电管，选用得检流计得分度值应在 A/分度左右。如果要测量更微弱得电流可用微电流计,可测量 A 得电流。

由于光电管得内阻很高，光电流如此之微弱,因此测量中要注意抗外界电磁干扰。并避免光直接照射阳极与防止杂散光干扰。

作得关系曲线，用一元线性回归法计算光电管阴极材料得红限频率、逸出功及值，并与公认值比较.2、测定光电管得光电特性曲线，即饱与光电流与照射光强度得关系，实验室提供有透光率５0%，25％ ,1０%得滤光片,请用 5７7、0nm 波长为光源，在光电管、光源位置固定时,测光电管得正向伏安特性曲线，验证饱与电流与光强关系。

六、实验数据记录 1、２、

七、实验数据处理 １、在四种单色光下光电管得伏安特性曲线如图

得到普朗克常量为.得关系曲线如图

得到光电管阴极材料得红限频率； 逸出功;； 公认值，故相对误差为。

2、

光电管得光电特性曲线如图

八、结论 测得得普朗克常量，相对误差为； 光电管阴极材料得红限频率;逸出功。

第二篇：大学物理仿真实验实验报告

大学物理仿真实验实验报告

实验名称：空气比热容测定

学院：机械工程学院

专业班号：车辆11

姓名：刘娟娟

学号：2110105001

第三篇：三级大物实验报告-卢瑟福散射实验

实验题目：卢瑟福散射实验

实验目的：通过卢瑟福核式模型，说明α粒子散射实验，验证卢瑟福散射理论；并学习应用散射实验研究物质结构的方法。

实验原理: α粒子散射理论

（1）库仑散射偏转角公式

设原子核的质量为M，具有正电荷+Ze，并处于点O，而质量为m，能量为E，电荷为2e的α粒子以速度入射，当α粒子进入原子核库仑场时，一部分动能将改变为库仑势能。设α粒子最初的的动能和角动量分别为E和L，由能量和动量守恒定律可知：

2Ze2m

222（1）Err40r2

1mrmbL（2）2

由（1）式和（2）式可以证明α粒子的路线是双曲线，偏转角θ与瞄准距离b有如下关系：

ctg

2402Eb（3）2Ze2

2b2Ze2设a，则ctg（4）2a40E

设靶是一个很薄的箔，厚度为t，面积为s，则图3.3-1中的ds2，一个α粒子被一个靶原子散射到方向、d范围内的几率,也就是α粒子打在环ds上的概率,即

ds2bdbss

2a2cos



8ssin3d(5)

2若用立体角d表示,由于

d2sin

4sin2d

2cosd2

则 ds有sa2d16ssin4d(6)

为求得实际的散射的α粒子数，以便与实验进行比较，还必须考虑靶上的原子数和入射的α粒子数。

由于薄箔有许多原子核,每一个原子核对应一个这样的环,若各个原子核互不遮挡,设单位体积内原子数为N0,则体积st内原子数为N0st，α粒子打在这些环上的散射角均为，因此一个α粒子打在薄箔上，散射到方向且在d内的概率为dsN0ts。s

若单位时间有n个α粒子垂直入射到薄箔上，则单位时间内方向且在d立体角内测得的α粒子为：

12Ze2ddsdnnN0ts（7）4E4nN0tssin402

经常使用的是微分散射截面公式，微分散射截面 22

d()dn1 dnN0td

其物理意义为，单位面积内垂直入射一个粒子（n=1）时，被这个面积内一个靶原子（N0t1）散射到角附近单位立体角内的概率。

因此，1d()dndnN0td4022Ze21（8）4Esin

422

这就是著名的卢瑟福散射公式。

代入各常数值，以E代表入射粒子的能量，得到公式： d12Z1.296dEsin42（9）

其中，d的单位为mb/sr，E的单位为Mev。

卢瑟福理论的实验验证方法

为验证卢瑟福散射公式成立，即验证原子核式结构成立，实验中所用的核心 仪器为探测器。

设探测器的灵敏度面对靶所张的立体角为，由卢瑟福散射公式可知在某段时间间隔内所观察到的α粒子总数N应是：

1N402Ze2m2

0ntT（10）sin4/22

式中N为该时间T内射到靶上的α粒子总数。由于式中N、、等都是可测的，所以（10）式可和实验数据进行比较。由该式可见，在方面上内所观

12察到的α粒子数N与散射靶的核电荷Z、α粒子动能m0及散射角等因素都

2有关。

实验内容：

1.熟悉各装置的作用和使用方法

2.调节样品台,使放射源对准探测器.盖上真空室盖,抽出真空室中的空气.3.调节示波器,观察输出波形,调节线性放大器的放大倍数,使输出波形最大不失真.4.调节步进机,在-5°到+5°范围内每隔1°记下2秒内α粒子的计数,找到其中最大的计数,将该角度设置为0°.5.在30°到50°区间内每隔5°分别对α粒子计数,计数时间分别为200秒,400秒,600秒,1000秒,2000秒.6.作N1的拟和曲线.sin4(2)

实验数据（原始数据纸质提交）：

做曲线拟合：

N200

180

160

140

120

°

P0.8

40.82

0.80

0.78

0.76

0.74

0.72

0.70

0.68

°

误差分析：本实验中有以下几点可能产生误差：

（1）选取初始位置时，很难做到取到严格的0度位置，这是因为在找初始

位置时是每隔1度取一个点，找N值最大点，1度对于精确的理论实验来说，仍无法保证找到的就是严格意义上的0度点。

（2）本实验采取的是统计规律的方法，而统计规律的基本要求就是大量重

复试验，本实验中记录的5组数据偏少，并且在实验中测量的时间偏短（测量的最短时间为200秒，最长的时间只是2000秒），在这样一段时间内测量到的数据，不一定是辐射源在这个角度上单位时间内辐射出的粒子数，会与实际辐射数有一定的区别，这会使实验数据不准确。

（3）放射性物质本身的不稳定性，使其在相同时间内辐射出的粒子数不都

相同，这就使原本测量时间就不很足够的实验变得更加不准确。

（4）实验仪器的精度以及实验者的经验、实验中的操作都可能带来实验误

差。

思考题: 根据卢瑟福公式N

试分析原因。

答:实验结果有一定的偏差.有多方面的因素会使实验结果产生偏差:

1.真空室并不是真正的真空,而是还残存少量的空气分子,这些空气分

子有一定的概率与α粒子碰撞使α粒子发生偏转.2.卢瑟福公式是在金箔靶足够薄,仅有一层靶原子的理想实验条件下的理论公式.而实际上金箔靶有一定的厚度, 少量α粒子可能发生多次散射.3.实验结果的好坏还与探测器的性能有关.4.α粒子的计数服从统计规律,在有限次实验的情况下偶然误差无法

消除.1应为常数，本实验的结果有偏差吗？4sin(2)

第四篇：仿真实验报告

仿真软件实验

实验名称：基于电渗流的微通道门进样的数值模拟

实验日期：2013.9.4一、实验目的1、对建模及仿真技术初步了解

2、学习并掌握Comsol Multiphysics的使用方法

3、了解电渗进样原理并进行数值模拟

4、运用Comsol Multiphysics建立多场耦合模型，加深对多耦合场的认识

二、实验设备

实验室计算机，Comsol Multiphysics 3.5a软件。

三、实验步骤

1、建立多物理场操作平台

打开软件，模型导航窗口，“新增”菜单栏，点击“多物理场”，依次新增：“微机电系统模块/微流/斯 托 克 斯 流（mmglf）”

“ACDC模块/静态，电/传导介质DC（emdc）”

“微 机 电 系 统 模 块/微流/电动流（chekf）”

2、建立求解域

工作界面绘制矩形，参数设置：宽度6e-5，高度3e-6，中心（0,0）。复制该矩形，旋转90°。两矩形取联集，消除内部边界。5和9两端点取圆角，半径1e-6。求解域建立完毕。

3、网格划分

菜单栏，网格，自由网格参数，通常网格尺寸，最大单元尺寸：4e-7。

4、设置求解域参数

求解域模式中，斯托克斯流和传导介质物理场下参数无需改动，电动流物理场下，D各向同性，扩散系数1e-8，迁移率2e-11，x速度u，y速度v，势

能V。

5、设置边界条件

mmglf—入口1和7边界“进口/层流流进/0.00005”

出口5和12边界“出口/压力，粘滞应力/0”；

emdc—入口1和7边界“电位能/10V”

出口5和12边界“接地”

其余边界“电绝缘”；

chekf—入口1“浓度/1”，7“浓度/0”

出口5和12“通量/向内通量-nmflux_c_chekf”

其余边界“绝缘/对称”。

6、样品预置

（1）求解器参数默认为稳态求解器，不用修改。

（2）求解器管理器设置求解模式：初始值/初始值表达式，点变量值不可解和线

性化/从初始值使用设定。

（3）首先求解流体，对斯托克斯流求解，观察求解结果，用速度场表示。

（4）再求解电场，改变求解模式，点变量值不可解和线性化/当前解，对传导介

质DC求解，观察求解结果，用电位能表示。

（5）再求解电动流，不改变求解模式，观察求解结果，用电动流浓度表示。

7、样品上样

（1）改变emdc进口，边界7电位能由10改为3。对传导介质DC求解，结果用

电位能表示。

（2）改变chekf进口，7边界改为“通量/向内通量-nmflux_c_chekf”

；求解域

中x速度和y速度改为0去除载流作用；求解器设置改为瞬态求解器，时间改为“0:0.00001:0.00001”。求解模式全部使用当前解，对电动流求解，结果用浓度表示。

再求两次解，完成上样。

8、分离样品

（1）改变chefk进口，7边界“浓度/0”，1边界“浓度/-nmflux_c_chekf”。

（2）改变cmdc进口，7边界“电位能/10”，1边界“电位能/3”。

（3）重新求解电场。求解模式为初始值表达式和当前解，对传到介质DC求解，结果用电位能表示。

（4）样品分离求解。求解模式全部为当前解，对电动流求解，结果用浓度表示。

四、实验结果

五、讨论

在本次试验中，每一步操作都必须严格正确，而且参数的把握也一定要

到位，只有对每一步的设置做到精确无误，才能保证最后的实验结果。我在样品上样时一直未能获得良好的上样结果，发现对瞬态求解器的时间比例进行修改，可以获得良好上样结果，同时，在样品分离改变chefk左进口浓度时发现修改数值导致结果错误，遂未修改浓度，得到了正确结果。因此，一定要在实验时对参数正确设置。

通过对仿真实验课程的学习，及本次试验，我体会到仿真技术对于实验的帮助非常巨大，使得实验室进行的许多实验可以通过计算机模拟直接完成，节省了资源消耗，并极大地提高了实验效率。本课程的学习也让我了解到了仿真及建模技术的要领。我也基本掌握了Comsol Multiphysics

这款软件，我相信在今后我会将我对本课程的学习运用到实际中。

第五篇：综合实验报告LTE仿真实验要求

南京邮电大学

综合实验报告— LTE

学号：

姓名：

日期：

此处写学号手写 此处写姓名手写 此处写实验日期

2016/2017学年第一学期

实验1 LTE无线接入网设备配置

实验目的：

1.掌握LTE无线接入网的网元名称及其作用。2.掌握实验中各网元的线缆名称及其作用。实验内容：

1.完成一个LTE无线接入网站点机房的设备配置。实验要求：

1.完成大型城市万绿市A站点机房的设备配置。（后面实验，手写部分，与实验1相同。）实验步骤：手写（填写实验步骤）

设备之间连接关系表 手写

思考题：手写

1.如何删除配置错误的设备？

2.如果RRU与天线的连接接反，会产生什么结果？ BBU数据配置

（参考实验1和实验指导书。上交的实验报告中此行删除。）实验3 无线射频数据配置

（参考实验1和实验指导书。上交的实验报告中此行删除。）实验4 LTE核心网设备配置

（参考实验1和实验指导书。上交的实验报告中此行删除。）实验5 MME数据配置

（参考实验1和实验指导书。上交的实验报告中此行删除。）

实验6 SGW数据配置

（参考实验1和实验指导书。上交的实验报告中此行删除。）实验7 PGW数据配置

（参考实验1和实验指导书。上交的实验报告中此行删除。）实验8 HSS数据配置

（参考实验1和实验指导书。上交的实验报告中此行删除。）实验9 故障排查-LTE网络附着不成功

（参考实验1和实验指导书。上交的实验报告中此行删除。）

实验总结

手写