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陈蓓蓓ct实验报告

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CT实验教学报告

陈蓓蓓物理082班 08180202

摘要:

本实验要求了解CT成像实验的基本原理以及数字化图像处理的方法,熟悉CT实验仪的结构及使用方法。实验通过对仪器定标、校准测量的射线强度、选择合适的测量条件,对选定的样品进行扫描,处理图像并打印出结果,最终进行图像重建处理分析。

关键词:

计算机断层成像,CT实验仪,射线,吸收,扫描

引言

自从X射线发现后,医学上就开始用它来探测人体疾病。但是,由于人体内有些器官对X线的吸收差别极小,因此X射线对那些前后重叠的组织的病变就难以发现。于是,美国与英国的科学家开始了寻找一种新的东西来弥补用X线技术检查人体病变的不足。1963年,美国物理学家科马克发现人体不同的组织对X线的透过率有所不同,在研究中还得出了一些有关的计算公式,这些公式为后来CT的应用奠定了理论基础。1967年,英国电子工程师亨斯费尔德在并不知道科马克研究成果的情况下,也开始了研制一种新技术的工作。他首先研究了模式的识别,然后制作了一台能加强X射线放射源的简单的扫描装置,即后来的CT,用于对人的头部进行实验性扫描测量。后来,他又用这种装置去测量全身,获得了同样的效果。1971年9月,亨斯费尔德又与一位神经放射学家合作,在伦敦郊外一家医院安装了他设计制造的这种装置,开始了头部检查。10月4日,医院用它检查了第一个病人。患者在完全清醒的情况下朝天仰卧,X线管装在患者的上方,绕检查部位转动,同时在患者下方装一计数器,使人体各部位对X线吸收的多少反映在计数器上,再经过电子计算机的处理,使人体各部位的图像从荧屏上显示出来。这次试验非常成功。1972年4月,亨斯费尔德在英国放射学年会上首次公布了这一结果,正式宣告了CT的诞生。这一消息引起科技界的极大震动,CT的研制成功被誉为自伦琴发现X射线以后,放射诊断学上最重要的成就。因此,亨斯费尔德和科马克共同获取1979年诺贝尔生理学或医学奖。而今,CT已广泛运用于医疗诊断上。

正文

计算机断层成像(Computed Tomography, 简称 CT)是计算机技术1、数字化图像重建技术和核技术相结合的产物。CT作为一种先进的疾病诊断手段广泛应

用于医学,同时又作为一种无损检测手段广泛应用于工业领域。

实验原理

一、CT 教学实验仪

1. 实验仪物理原理

基于窄束γ射线穿过物质时与物质相互作用而产生散射或吸收,使γ射线强度发生变化,通过探测器对其强度做扫描测量而得到CT 图象。本实验仪为三维扫描成象系统。

由物理学中的吸收定律(即朗伯定律)可知,当射线穿过任何物质时,它的强度由于与物质的原子相互作用而减弱,减弱的程度与物质的厚度和组成成分(或吸收系数)有关,其规律可表示为:

d e I I μ-=0 (1)

式中I 为穿过物质的射线强度,0I 为未穿过物质的射线强度,μ为物质的线性吸 收系数;d 为穿过物质的厚度。为了得到复杂样品的内部图像(样品由多种物质组成),在进行实际扫描时,由于不同的物质而表现出不同的μ值,因而由各个μ值的总和决定最后所得的射线强度。即(1)式可表示为:

∑==-

n

i i i d e I I 10μ (2)

图1假定一束宽度较细的、强度为I0的射线入射到样品上,探测器能探测到透射后的射线强度为I 。而图2表示在x 处得到一透射强度I 后放射源和探测器平移d 之后又得到一强度为I '的透射的γ射线;经过一系列的平移能得到在某一方向上的样品的透射强度。然后旋转某一角度φ之后,重复上述操作,又能得到一系列透射强度,然后再旋转某一角度φ……如此反复,直到旋转了180度为止。 由以上的扫描示意图可知,我们通过一系列的平移加旋转扫描,可以得到一系列射线的透射强度I 。那我们怎么得到物体内部信息呢?

在(2)式中,i μ是物体在i x 处的衰减系数,i d 是在射线方向上i μμ=部分的长度。当0→i μ时,(2)式又可以写为: 图1 吸收定律示意图

X d

图2 X-CT 扫描示意图

?-=L d e

I I μ0 (3) 或 I

I dl L 0ln =?μ (4) 积分路径为X 射线所经过的路径,?L

dl μ 即为射线投影。 如果对图2进行一些改进,加入一系列坐标系,如图3:

图中,xoy 为固定坐标系,而y o x ''为绕原点O 旋转的旋转坐标系,其y '方向总是与X 射线的方向相反,则在点(x ,y )处样品的衰减系数μ为μ(x ,y ),当X 射线源和探测器旋转了φ角后,扫描到x '处,则(4)式变为:

)

',(ln '),(0x I I dy y x ?μ=?+∞

∞- (5) 扫描的方式和路径都是已知的,且0I ,),(0x I 'Φ都可以探测得到,且由图3可知,(y x '',)与(y x ,)经过φ联系在一起,所以经过一定的算法就能得到样品内部的衰减系数μ(在数字图像中称为灰度值,为了方便,以后就不再区分两者的差别),进而可以知道物体内部的组成成分和结构。

以上CT 的基本思想就是第一代CT 仪的工作原理。本CT 教学实验仪采用的也就是这种平移加旋转的扫描方式。

2. 实验装置原理

CT 教学实验装置原理图如图4,可分为几大部分:

(1)机械部分及放射源、探测器部分

这部分包括:放射源室及其屏蔽准直部分,探测器及其屏蔽准直部分,样品盒,带动样品运动的三维运动机构,步进电机及其驱动器等。

本装置采用的放射源为137Cs,源强为10毫居。放射源放在放射源室里,外面包有铅屏蔽体,屏蔽体上开有准直孔,直径3mm。样品放在样品盒里,里面有弹簧压板将其固定。样品盒放在样品盒架上,通过控制步进电机的转动能够控制样品盒架作平移和旋转运动(即样品作平移和旋转运动)。此运动即相当于放射源和探测器同时作平移和旋转运动(而它们二者之间的相对位置不变)。从源室中射出的γ射线,经源准直孔后入射到样品区,透射后再经过探测器准直孔入射到)

NaI探头上,从而被探测器感知。这就是机械部分的工作原理。

(Tl

(2)电路部分

电路部分主要包括五部分:电源、信号采集、信号转换、步进电机控制电路以及计算机接口卡。信号被送入前放、主放大器进行放大,经由幅度分析器进行阈值调节,再通过A/D变换将模拟信号转化为更易存取、处理的数字信号。数字信号经由缓存器、计算机接口卡送入计算机并被记录下来。这样就实现了在线数据获取。在实验数据采集完毕后,将数据存储,以进行下一步的数据离线处理。其中信号采集部分包括一个前置放大器(探测器自带)和主放大器,放大倍数可调。它们的主要功能是将从探测器里出来的电压信号放大,以供下一步A/D变换使用。从主放出来的信号经过一个14位的A/D变换片,由模拟信号转换为数字信号,既而送入一个8K的缓存。缓存器通过接口卡与计算机相连,里面的数据可以直接被计算机读取。电源部分主要包括光电倍增管用高压电源和步进电机驱

动器用直流低压电源。步进电机控制电路包括一个信号发生器,一个定时/计数

器8253以及信号整形电路(其中信号发生器和8253做在接口卡上)。

(3)软件部分

软件部分主要包括数据采集,步进电机的运动控制,图像重建,图象的数字化处理,各种实验数据的文件存取,实验结果打印,图像颜色设置等功能,此外还有一个附加的“软件多道分析器2”。

整个实验涉及到的仪器如:

1.三维运动机械装置………………………………………一套2.放射源和铅屏蔽室………………………………………一件

3.NaI探测器(带前置放大器)……………………………一件

4.高压电源…………………………………………………一件

5.放大器、幅度分析器和电机控制器……………………一套

6.计算机接口卡……………………………………………一件

7.塞扬300A计算机………………………………………一台

8.彩色喷墨打印机…………………………………………一台

实验过程:

1.打开计算机,初始化系统软件。

2.调整样品的初始位置,手动调整水平和垂直方向。

3.双击CT图标,启动CT程序。

4.单击“初始化设置”键,在弹出的对话框里输入初始化参数(典型实验参数

可设置如下:平移扫描总长50mm,平移扫描步长1mm,旋转扫描步长6度,垂直扫描总长8mm,垂直扫描步长4mm,扫描时间为20*(1/10)=2秒,旋转步进电机细分数是10,而平移步进电机的细分数为40,注意:步进电机的细分数是按照机械设备上盒子中的驱动器设置来调节的,最好由老师来确定,学生不需调节),在设置扫描时间和层数(垂直扫描总长/垂直扫描步长)时可参考在对话框右下角显示的时间。单击“确定”按钮进行初始化。

5.选择菜单项里的“设置”项,单击“平移电机前进”,使平移步进电机移到

初始位置(移到最靠近实验者的方向,直到碰到行程开关自动停止),鼠标单击“电机停止”确认步进电机停止。

6.打开控制机箱电源。

7.单击“开始采集”键,弹出采集对话框,在对话框里输入正确的信息,按“确

定”键进行采集。

8.采集完一层保存数据。

9.单击“图像重建”按钮,弹出一个询问用户是否用本系统的图像重建模块的

对话框,选择“是”进入图像重建。

10.重建”完毕后,选择菜单项里的“图象显示”项,选择所感兴趣的图像,单

击对应的按钮,如果弹出对话框的话,根据提示输入合适的信息,按“确定”

键可以查看扫描结果(包括横截面图,竖截面图以及立体图),同时用“文件”→“保存图象数据”来保存图象数据。

11.如果图象有毛刺、不光滑或对比度不高可用菜单项中的“图象处理”→“图

象平滑”、“低频滤波”或“提高对比度”来处理,以上过程可反复使用。

12.看图象是可以选择“图象显示”→“横截面缩放”、“竖截面缩放”或“立体

图缩放”→“100%”、“200%”,“300%”来缩放图象。

13.有打印机,可以用“文件”→“打印”功能打印试验结果。

实验注意事项:

1.实验结束后,关闭放射源室开关。

2.探测器高压不超过900V。

3.线性放大器输出幅度不超过2V。

4.严格遵守放射源的安全操作规程,不得擅自打开铅罐后盖及仪器罩。

5.在本实验中,我们要注意的最重要的操作规则是 1)不得擅自打开放射源的屏蔽罐后盖;2)不得擅自打开仪器罩(尤其是在放射源处于工作状态时),更不得沿铅罐的准直孔向里看;3)不可在实验室里吃东西及喝水;4)离开实验室前要洗手。

实验数据处理

【1】吴泳华等,近代物理实验,安徽教育出版社,1987

【2】吴思诚、王祖铨,近代物理实验,北京大学出版社,1986

喷管流动特性与管道截面变化规律的关系

喷管流动特性与管道截面变化规律的关系 摘要:针对管内流动规律的一般应用中存在的问题,着重讨论了喷管内工质流动特性与管道截面变化规律的关系,从而更准确更完整地反映了喷管内工质流动规律。 关键词:喷管;流动特性;变化规律 通常在研究喷管内工质流动特性时,只着重于对喷管外形的确定,所以总是以状态参数变化为前提,去探讨工质流动截面(即管道截面)的相应变化。这时由可逆绝热流动的基本方程组,即连续性方程、能量方程和过程方程,整理出如下两个关系式: 很明显,式(1)、(2)反映了工质流速c、压力P、截面A之间的变化关系。从数学角度而言,这几个量是可以互为变化前提的。但对具体的管内流动来说,究竟谁是其中的决定性因素,从而控制着(导致)其它两个量的相应变化,这自然是一个非常重要的问题。但这一问题在很多文献[1~3]中并无明确地阐述。 显然,要揭示清楚喷管内工质的流动规律,必须揭示清楚上式中各个量的决定与被决定关系,不然问题的实质就不会充分地显现出来,所得结论也是不完整的,也就无法满足实际应用的需要。特别是个别文献还错误地强调了这种关系,从而让人产生各种疑惑甚至是误解。这也是许多人在学习了喷管内流动特性之后,对一些管内流动现象还仍然解释不清,甚至出现概念上的错误的根本原因。 1对喷管内流动特性与管道截面变化规律关系的分析 任何一种流动都是在一定的外部条件作用下产生的。随流动条件的不同,管内流动现象才是多种多样的。就喷管流动而言,其流动条件应包括如下两个方面:(一)力学条件:即喷管前后的压差;(二)几何条件:即喷管长度L和喷管流动方向(设为x方向)的截面变化规律A=f(x)。 工质降压升速、升压减速等流动特性,即工质压力P、比容v、流速c包括流动截面A的相互变化关系,应属流体自身属性,这种属性不会自发地表现出来,它是从属于流动的外部条件而存在的。这里的力学条件是工质流动和膨胀的动力,几何条件是工质连续降压增速的保证。在流动产生前和流动过程中,其力学条件和几何条件都是客观的,两者共同确定了相应的流动特性,缺一不可。比如,即使在力学条件完全具备的情况下,若没有几何条件的保证,流体降压升速等属性也不会自发地表现出来。对此还可以用一个简单的例子来加以说明:设流动的 力学条件为初压P 1与背压P b ,在流动产生之前,只有P 1 、P b 是客观存在的,P 1 与P b 之间的其它压力以及其它参数都不是客观的。只有在流动产生之后才在各

电力电子电路分析与仿真实验报告模板剖析

电力电子电路分析与仿真 实验报告 学院:哈尔滨理工大学荣成学院 专业: 班级: 姓名: 学号: 年月日

实验1降压变换器 一、实验目的: 设计一个降压变换器,输入电压为220V,输出电压为50V,纹波电压为输出电压的0.2%,负载电阻为20欧,工作频率分别为220kHz。 二、实验内容: 1、设计参数。 2、建立仿真模型。 3、仿真结果与分析。 三、实验用设备仪器及材料: MATLAB仿真软件 四、实验原理图: 五、实验方法及步骤: 1.建立一个仿真模型的新文件。在MATLAB的菜单栏上点击File,选择New,再在弹出菜单中选择Model,这时出现一个空白的仿真平台,在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。 2.提取电路元器件模块。在仿真模型窗口的菜单上点击Simulink调出模型库浏览器,在模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。

3.仿真模型如图所示。 六、参数设置 七、仿真结果分析

实验2升压变换器 一、实验目的: 将一个输入电压在3~6V的不稳定电源升压到稳定的15V,纹波电压低于0.2%,负载电阻10欧,开关管选择MOSFET,开关频率为40kHz,要求电感电流连续。 二、实验内容: 1、设计参数。 2、建立仿真模型。 3、仿真结果与分析。 三、实验用设备仪器及材料: MATLAB仿真软件 五、实验原理图: 五、实验方法及步骤: 1.建立一个仿真模型的新文件。在MATLAB的菜单栏上点击File,选择New,再在弹出菜单中选择Model,这时出现一个空白的仿真平台,在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。 2.提取电路元器件模块。在仿真模型窗口的菜单上点击Simulink调出模型库浏览器,在模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。

信号与系统仿真实验报告

信号与系统仿真实验报告1.实验目的 了解MATLAB的基本使用方法和编程技术,以及Simulink平台的建模与动态仿真方法,进一步加深对课程内容的理解。 2.实验项目 信号的分解与合成,观察Gibbs现象。 信号与系统的时域分析,即卷积分、卷积和的运算与仿真。 信号的频谱分析,观察信号的频谱波形。 系统函数的形式转换。 用Simulink平台对系统进行建模和动态仿真。 3.实验内容及结果 3.1以周期为T,脉冲宽度为2T1的周期性矩形脉冲为例研究Gibbs现象。 已知周期方波信号的相关参数为:x(t)=∑ak*exp(jkω),ω=2*π/T,a0=2*T1/T,ak=sin(kωT1)/kπ。画出x(t)的波形图(分别取m=1,3,7,19,79,T=4T1),观察Gibbs现象。 m=1; T1=4; T=4*T1;k=-m:m; w0=2*pi/T; a0=2*T1/T; ak=sin(k*w0*T1)./(k*pi); ak(m+1)=a0; t=0:0.1:40; x=ak*exp(j*k'*w0*t); plot(t,real(x)); 3.2求卷积并画图 (1)已知:x1(t)=u(t-1)-u(t-2), x2(t)=u(t-2)-u(t-3)求:y(t)=x1(t)*x2(t)并画出其波形。 t1=1:0.01:2; f1=ones(size(t1)); f1(1)=0; f1(101)=0; t2=2:0.01:3; f2=ones(size(t2)); f2(1)=0; f2(101)=0; c=conv(f1,f2)/100;

t3=3:0.01:5; subplot(311); plot(t1,f1);axis([0 6 0 2]); subplot(312); plot(t2,f2);axis([0 6 0 2]); subplot(313); plot(t3,c);axis([0 6 0 2]); (2)已知某离散系统的输入和冲击响应分别为:x[n]=[1,4,3,5,1,2,3,5], h[n]=[4,2,4,0,4,2].求系 统的零状态响应,并绘制系统的响应图。 x=[1 4 3 5 1 2 3 5]; nx=-4:3; h=[4 2 4 0 4 2]; nh=-3:2; y=conv(x,h); ny1=nx(1)+nh(1); ny2=nx(length(nx))+nh(length(nh)); ny=[ny1:ny2]; subplot(311); stem(nx,x); axis([-5 4 0 6]); ylabel('输入') subplot(312); stem(nh,h); axis([-4 3 0 5]); ylabel('冲击效应') subplot(313); stem(ny,y); axis([-9 7 0 70]); ylabel('输出'); xlabel('n'); 3.3 求频谱并画图 (1) 门函数脉冲信号x1(t)=u(t+0.5)-u(t-0.5) N=128;T=1; t=linspace(-T,T,N); x=(t>=-0.5)-(t>=0.5); dt=t(2)-t(1); f=1/dt; X=fft(x); F=X(1:N/2+1); f=f*(0:N/2)/N; plot(f,F)

减压器特性实验指导书

减压器特性实验 1 实验目的 (1)深入了解减压器工作原理及其工作特性。 (2)研究减压器的静态特性,掌握测定减压器静态特性的方法,掌握减压器静态特性的一般规律。 (3)了解减压器的过渡过程压力曲线测定方法,增加对减压器动态特性的感性认识。 2 实验背景 2.1减压器的应用 减压器不仅广泛应用于油、气工业、化工行业、能源工业、基础设施建设等行业,在航空航天领域也发挥着重要作用。在航天行业中,减压器可应用于地面设备(包括地面试验设备)、导弹/运载火箭和卫星航天器。具体而言,减压器可用于: (1)地面试验吹除系统。受系统工作压力的限制,此类减压器出口压力较低,精度要求也不是很高,但质量流量大,要求有较好的启动稳定性。 (2)地面试验或弹箭体供气系统。对于使用气体推进剂的地面发动机试验系统或弹箭体而言,其供气系统中都必须使用到减压器,以保证稳定的压力和流量供应,对减压器的精度!动态特性要求较高。 (3)地面试验或弹箭体液体推进剂输运系统。减压器为推进剂储箱提供恒定的压力,进而为发动机提供需要的推进剂,其出口压力影响到发动机的工作状态,直接关系到整个系统推进剂供应的准确性与安全性,是影响整个发动机推力稳定性的一个重要因素,因此对减压器精度要求较高。 (4)航天器的姿态和轨道控制。在卫星、探空火箭、宇航控制系统、空间站对接操纵系统中以及弹体姿态控制系统中的的冷气推进系统中,减压器出口的气体直接送至喷管进行姿态或轨道控制,具有开启次数频繁,流量变化大的特点,对动态特性、工作范围、控制精度、可靠性和寿命都有较高的要求。 (5)提供基准压力或控制其它调节器。利用减压器出口压力稳定的特点,

测试装置动态特性仿真实验报告

测试装置动态特性仿真实验 班级:7391 学号:2009301828 姓名:张志鹏 一、实验目的 1、加深对一阶测量装置和二阶测量装置的幅频特性与相频特性的理解; 2、加深理解时间常数变化对一阶系统动态特性影响; 3、加深理解频率比和阻尼比变化对二阶系统动态特性影响; 4、使学生了解允许的测量误差与最优阻尼比的关系。 二、实验原理 1、 一阶测量装置动态特性 一阶测量装置是它的输入和输出关系可用一阶微分方程描述。一阶测量装置的频率响应函数为: 式中:S S 为测量装置的静态灵敏度;τ为测量装置的时间常数。 一阶测量装置的幅频特性和相频特性分别为: 可知,在规定S S =1的条件下,A (ω)就是测量装置的动态灵敏度。 当给定一个一阶测量装置,若时间常数τ确定,如果规定一个允许的幅值误差ε,则允许测量的信号最高频率ωH 也相应地确定。 为了恰当的选择一阶测量装置,必须首先对被测信号的幅值变化范围和频率成分有个初步了解。有根据地选择测量装置的时间常数τ,以保证A (ω)≥1-ε 能够满足。 2、二阶测量装置动态特性 二阶测量装置的幅频特性与相频特性如下: 幅频特性202220)/(4))/(1(/1)(ωωξωωω--=A 相频特性2200))/(1/()/(2()(ωωωωξφ--=arctg w Α(ω)是ξ和ω/0ω的函数,即具有不同的阻尼比ξ的测试装置当输入信??????ωτ+ωτ-ωτ+=ωτ+=ω22s s )(1j ) (11S j 11S )j (H ()()2 11 A ωτ+=ω()ωτ -=ωφarctan

号频率相同时,应具有不同的幅值响应,反之,当不同的频率的简谐信号送入同一测试装置时它们的幅值响应也不相同,同理具有不同的阻尼比ξ的测试装置当输入信号频率相同时,应有不同的相位差。 (1).当ω=0时,Α(ω)=1;(2).当ω→∞,A (ω)=0;(3).当ξ≥0.707时随着输入信号频率的加大,Α(ω)单调的下降, ξ<0.707时Α(ω)的特性曲线上出现峰值点;(4)如果ξ=0,))/(1/(1))/(1(/1)(202 20ωωωωω-=-=A ,显然,其峰值点出现在ω=0ω处。其值为“∞”,当ξ从0向0.707变化过程中随着的加大其峰值点逐渐左移,并不断减小。 对以上二阶环节的幅频特性的结论论证如下: (1).当ω=0时A(ω)=1 (2).当ω→∞时,A(ω)=0 (3).要想得到A(ω)的峰值就要使202220)/(4))/(1(/1)(A ωωξ-ωω-=ω 中的202220)/(4))/(1(ωωξωω--取最小值。 令:t=20)/(ωω t t t f 224)1()(ξ+-= 对其求导可得t=1-22ξ时,f(t)取最小值.由于t=20)/(ωω≥0,所以1-22ξ≥0, 2ξ必须小于1/2时,f(t)才有最小值,即ξ>2/2时,A(ω)不出现峰值点;当ξ<2/2时4244)(ξξ-=t f ,f(t)对ξ求导得)21(82ξξ-,可以看出f(t): ξ属于[0, 2/2]时单调递增,于是得A(ω)的峰值点A 为4244/1)(/1ξξ-=t f ; 在ξ属于[0,2/2]递减。 (4).当ξ=0时 A=∞,t=20)/(ωω,ω/0ω=1,即ξ=0时A(ω)的峰值为∞,且必出现在ω/0ω=1时,当ξ=2/2时,t=0→ω=0,A(ω)=1. 还可以看出,在ξ属于[0,2/2]增大时t=1-22ξ就减小,即f(t)的峰值左平移。 (二)阻尼比的优化 在测量系统中,无论是一阶还是二阶系统的幅频特性都不能满足将信号中的所有频率都成比例的放大。于是希望测量装置的幅频特性在一段尽可能宽的范围内最接近于1。根据给定的测量误差,来选择最优的阻尼比。

光电实验报告.

长春理工大学 光电信息综合实验—实验总结 姓名:赵儒桐 学号:S1******* 指导教师:王彩霞 专业:信息与通信工程 学院:电子信息工程 2016年5月20号

实验一:光电基础知识实验 1、实验目的 通过实验使学生对光源,光源分光原理,光的不同波长等基本概念有具体认识。 2、实验原理 本实验我们分别用了普通光源和激光光源两种。普通光源光谱为连续光谱,激光光源是半导体激光器。在实验中我们利用分光三棱镜可以得到红橙黄绿青蓝紫等多种波长的光辐射。激光光源发射出来的是波长为630纳米的红色光。 3、实验分析 为了找到光谱需要调节棱镜,不同的面对准光源找出光谱,棱镜的不同面对准光源产生的光谱清晰度不同,想要清晰的光谱就需要通过调节棱镜获得。 实验二:光敏电阻实验 1、实验目的 了解光敏电阻的光照特性,光谱特性和伏安特性等基本特性。2、实验原理 在光线的作用下,电子吸收光子的能量从键和状态过渡到自由状态,引起电导率的变化,这种现象称为光电导效应。光电导效应是半导体材料的一种体效应。光照越强,器件自身的电阻越小。光敏电阻无极性,其工作特性与入射光光强,波长和外加电压有关。 3、实验结果

当光敏电阻的工作电压(Vcc )为+5V 时,通过实验我们看出来改变光照度的值,光源的电流值是发生变化的。光照度增加电流值也是增加的。测得实验数据如表2-1: 表2-1 光敏电阻光照特性实验数据 得到的光敏电阻光照特性实验曲线: 图2.1 光敏电阻光照特性实验曲线 表2-2 光敏电阻伏安特性实验数据

通过实验我们看出光敏电阻的光电流值随外加电压的增大而增大,在光照强度增大的情况下流过光敏电阻的电流值也是增大的,得到数据如表2-2。 得到的伏安特性如下: 图2.2 光敏电阻伏安特性曲线 由光敏电阻的光谱特性可知光敏电阻对不同波长的光,接收的光灵敏度是不一样的,测量对应各种颜色的光透过狭缝时的电流值,得到数据如下表: 得到的光谱特性曲线如图:

热工学实验

实验十 渐缩(缩放)喷管内压力分布和流量测定 一、实验目的 1.验证并加深对喷管中的气流基本规律的理解,树立临界压力,临界流速,最大流量等喷管临界参数的概念,把理性认识和感性认识结合起来。 2.对喷管中气流的实际复杂过程有概略的了解。 3.通过渐缩喷管气流特性的观测,要明确:在渐缩喷管中压力不可能低于临界压力,流速不可能高于音速,流量仍不能大于最大流量。 4.根据实验条件,计算喷管(最大)流量的理论值,并与实侧值进行对比。 二、实验设备 本设备由2x 型真空泵,PG -Ⅲ型喷管(见图10-1)和计算机(控制与显示设备)构成。由于真空泵的抽吸,空气自吸气口2进入进气管1,流过孔板流量计3,流量的大小可以从U 型管压差计4读出。喷管5用有机玻璃制成,有渐缩、缩放两种型式(见图10-2、10-3),可根据实验要求,松开夹持法兰上的螺丝,向右推开进气管的三轮支架6,更换所需的喷管。喷管各截面上的压力是由插在其中,外径0.2mm 的测压探针连至可移动真空表8测得,探针的顶封死,中段开有测压小孔,摇动手轮——螺杆机构9,即可移动探针,从而改变测压小孔在喷管中的位置,实现对喷管不同截面的压力测量。在喷管的排气管上装有背压真空表10,排气管的下方为真空罐12,起稳定背压的作用,背压的高低用调节阀11调节。罐前的调节阀用作急速调节,罐后的调节阀作缓慢调节,为减少震动,真空罐与真空泵之间用软管13连接。 在实验中必须观测四个变量:(1)测压孔所在截面至喷管进口的距离x ;(2)气流在该截面上压力P ;(3)背压P b ;(4)流量m 。这些变量除可分别用位移指针的位置、移动真空表,背压真空表及 U 形管压差计的读数来显示读出外,还可分别用位移电位器、负压传感器、压差传感器把它们转换为电信号,由计算机显示并绘出实验曲线。位移电位器将在螺杆之旁,它实际上是一只滑杆变阻器。负压传感器和压差传感器分别装在真空表和U 形管压差计附近,其内部结构为一直流电桥,压力和压差改变时将改变电桥中两臂的电阻,从而获得电桥的不平衡电压输出。为了使这些传感器可靠而稳定地工作,都由直流稳压电源供电。 三、实验原理 1.喷管中气流的基本规律 气流在喷管中稳定流动后,喷管任何截面上的质量流量m 均相等,有连续性方程: M= 2 2 21 1 1C A C A AC υυυ = = =定值,[kg/s] (10-1) 式中:A —— 截面积[m 2] C —— 气体流速[m/ s] υ —— 气体比容[m 3/kg] 下标1—— 喷管进口 下标2——喷管出口 气体在喷管中作绝热膨胀,C 1<C 2,工质为理想流体时,喷管的理论流量可按下式计算: ])()[(121 1 22 12112 2 2 2k k k p p p p p k k A C A m +-?-== υυ (10-2) 式中: k —— 绝热指数,对于空气k=1.4 P 1 —— 喷管进口压力(初压) [N/ m 2] P 2 —— 喷管出口压力 [N/ m 2] 喷管中气体状态参数P 、υ和流动参数C 的变化规律和流通截面积A 的变化以及喷管

仿真实验报告

大学物理仿真实验报告一一塞曼效应 一、实验简介 塞曼效应是物理学史上一个著名的实验。荷兰物理学家塞曼(Zeeman)在1896年发现把产生光谱的光源置于足够强的磁场中,磁场作用于发光体,使光谱发生变化,一条谱线即会分裂成几条偏振化的谱线,这种现象称为塞曼效应。 塞曼效应是法拉第磁致旋光效应之后发现的又一个磁光效应。这个现象的发现是对光的 电磁理论的有力支持,证实了原子具有磁矩和空间取向量子化,使人们对物质光谱、原子、分子有更多了解。 塞曼效应另一引人注目的发现是由谱线的变化来确定离子的荷质比的大小、符号。根据 洛仑兹(H.A?Lorentz)的电子论,测得光谱的波长,谱线的增宽及外加磁场强度,即可称得离子的荷质比。由塞曼效应和洛仑兹的电子论计算得到的这个结果极为重要,因为它发表在J、 J汤姆逊(J、J ThomSOn)宣布电子发现之前几个月,J、J汤姆逊正是借助于塞曼效应由洛仑 兹的理论算得的荷质比,与他自己所测得的阴极射线的荷质比进行比较具有相同的数量级,从而得到确实的证据,证明电子的存在。 塞曼效应被誉为继X射线之后物理学最重要的发现之一。 1902年,塞曼与洛仑兹因这一发现共同获得了诺贝尔物理学奖(以表彰他们研究磁场对光的效应所作的特殊贡献)。至今,塞曼效应依然是研究原子内部能级结构的重要方法。 本实验通过观察并拍摄Hg(546.1 nm)谱线在磁场中的分裂情况,研究塞曼分裂谱的特征,学习应用塞曼效应测量电子的荷质比和研究原子能级结构的方法。 二、实验目的 1?学习观察塞曼效应的方法观察汞灯发出谱线的塞曼分裂; 2?观察分裂谱线的偏振情况以及裂距与磁场强度的关系; 3?利用塞曼分裂的裂距,计算电子的荷质比 e m e数值。 三、实验原理 1、谱线在磁场中的能级分裂 设原子在无外磁场时的某个能级的能量为E0,相应的总角动量量子数、轨道量子数、 自旋量子数分别为J、L、S。当原子处于磁感应强度为B的外磁场中时,这一原子能级将 分裂为2J 1层。各层能量为 E = E o MgJ B B(1) 其中M为磁量子数,它的取值为J , J -1 ,…,-J共2J 1个;g为朗德因子;J B为 hc 玻尔磁矩(A B= );B为磁感应强度。 4兀m 对于L-S耦合

光电探测技术实验报告

光电探测技术实验报告 班级:08050341X 学号:28 姓名:宫鑫

实验一光敏电阻特性实验 实验原理: 光敏电阻又称为光导管,是一种均质的半导体光电器件,其结构如图(1)所示。由于半导体在光照的作用下,电导率的变化只限于表面薄层,因此将掺杂的半导体薄膜沉积在绝缘体表面就制成了光敏电阻,不同材料制成的光敏电阻具有不同的光谱特性。光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏度。 实验所需部件: 稳压电源、光敏电阻、负载电阻(选配单元)、电压表、 各种光源、遮光罩、激光器、光照度计(由用户选配) 实验步骤: 1、测试光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻 观察光敏电阻的结构,用遮光罩将光敏电阻完全掩 盖,用万用表测得的电阻值为暗电阻 R暗,移开遮光罩,在环境光照下测得的光敏电阻的 阻值为亮电阻,暗电阻与亮电阻之差为光电阻,光 电阻越大,则灵敏度越高。 在光电器件模板的试件插座上接入另一光敏电阻, 试作性能比较分析。 2、光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流 按照图(3)接线,电源可从+2~+8V间选用,分别在暗光和正常环境光照下测出输出电压V暗和V亮则暗电流L暗=V暗/R L,亮电流L亮=V亮/R L,亮电流与暗电流之差称为光电流,光电流越大则灵敏度越高。 分别测出两种光敏电阻的亮电流,并做性能比较。 图(2)几种光敏电阻的光谱特性 3、伏安特性: 光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系。 按照图(3)分别测得偏压为2V、4V、6V、8V、10V、12V时的光电流,并尝试高照射光源的光强,测得给定偏压时光强度的提高与光电流增大的情况。将所测得的结果填入表格并作出V/I曲线。 注意事项: 实验时请注意不要超过光电阻的最大耗散功率P MAX, P MAX=LV。光源照射时灯胆及灯杯温度均很高,请勿用手触摸,以免烫伤。实验时各种不同波长的光源的获取也可以采用在仪器上的光源灯泡前加装各色滤色片的办法,同时也须考虑到环境光照的影响。

交通仿真实验报告

土木工程与力学学院交通运输工程系 实 验 报 告 课程名称:交通仿真实验 实验名称:基于VISSIM的城市交通仿真实验 专业:交通工程 班级: 1002班 学号: U201014990 姓名:李波 指导教师:刘有军 实验时间: 2013.09 ---- 2013.10

实验报告目录 实验报告一: 无控交叉口冲突区设置与运行效益仿真分析 实验报告二: 控制方式对十字交叉口运行效益影响的仿真分析实验报告三: 信号交叉口全方式交通建模与仿真分析 实验报告四: 信号协调控制对城市干道交通运行效益的比较分析实验报告五: 公交站点设置对交叉口运行效益的影响的仿真分析实验报告六: 城市互通式立交交通建模与仿真分析 实验报告七: 基于VISSIM的城市环形交叉口信号控制研究 实验报告成绩

实验报告一: 无控交叉口冲突区设置与运行效益仿真分析 一、实验目的 熟悉交通仿真系统VISSIM软件的基本操作,掌握其基本功能的使用. 二、实验内容 1.认识VISSIM的界面; 2.实现基本路段仿真; 3.设置行程时间检测器; 4.设置路径的连接和决策; 5.设置冲突区 三、实验步骤 1、界面认识: 2、(1)更改语言环境—(2)新建文件—(3)编辑基本路段—(4)添加车流量 3、(1)设置检测器—(2)运行仿真并输出评价结果 4、(1)添加出口匝道—(2)连接匝道—(3)添加路径决策—(4)运行仿真 5、(1)添加相交道路—(2)添加车流量—(3)设置冲突域—(4)仿真查看 四、实验结果与分析

时间; 行程时间; #Veh; 车辆类别; 全部; 编号: 1; 1; 3600; 18.8; 24; 可知:检测器起终点的平均行程时间为:18.8; 五、实验结论 1、检测器设置的地点不同,检测得到的行程时间也不同。但与仿真速度无关。 2、VISSIM仿真系统的数据录入比较麻烦,输入程序相对复杂。 实验报告二: 控制方式对十字交叉口运行效益影响的仿真分析 一、实验目的 掌握十字信号交叉口处车道组设置、流量输入、交通流路径决策及交通信号控制等仿真操作的方法和技巧。 二、实验内容 1.底图的导入 2.交叉口专用车道和混用车道的设置方法和技巧 3.交通信号设置 4.交叉口冲突区让行规则设置

物流仿真实验报告

《物流仿真实验》 实验报告书 实验报告题目: 物流仿真实验学院名称: 管理学院 专业: 物流管理 班级: 物流1303 姓名: 孟颖颖 学号: 2 成绩: 2016年7月 实验报告 一、实验名称 物流仿真实验 二、实验要求 ⑴根据模型描述与模型数据对配送中心进行建模;

⑵分析仿真实验结果,进行利润分析,找出利润最大化的策略。 三、实验目的 1、掌握仿真软件Flexsim的操作与应用,熟悉通过软件进行物流仿真建模。 2、记录Flexsim软件仿真模拟的过程,得出仿真的结果。 3、总结Flexsim仿真软件学习过程中的感受与收获。 三、实验设备 (1)硬件及其网络环境 服务器一台:PII400/10、3G/128M以上配置、客户机100台、局域网或广域网。 (2)软件及其运行环境 Flexsim,Windows 2000 Server、SQL Server 7、0以上版本、IIS 5、0、SQL Server 数据库自动配置、IIS 虚拟目录自动配置 四、实验步骤 1 概念模型 1个Sink到操作区,如图:

第二步:连接端口 根据配送流程,对模型进行适宜的连接,所有端口连接均用A连接,如图: 第三步:Source的参数设置 为使Source产生实体不影响后面Processor的生产,尽可能的将时间间隔设置尽可能的小,并对三个Source做出同样的设定。 打开Source参数设置窗口,将时间到达间隔设置为常数1,同时为对三个实体进行区别,进行设置产品颜色,点击触发器,打开离开触发的下拉菜单,点击设置临时实体类型,设置不同实体类型,颜色自然发生变化。并对另外两个Source 进行同样的设置,如图:

光电管特性研究

光电管特性的研究 光电效应是指在光的作用下,从物体表面释放电子的现象,所逸出的电子称为光电子。这种现象是1887年赫兹研究电磁波时发现的。在光电效应中,光不仅在被吸收或发射时以能量h 的微粒出现,而且以微粒形式在空间传播,充分显示了光的粒子性。 1905年爱因斯坦引入光量子理论,给出了光电效应方程,成功地解释了光电效应的全部实验规律。1916年密立根用光电效应实验验证了爱因斯坦的光电效应方程,并测定了普朗克常量。爱因斯坦和密立根都因为光电效应方面的杰出贡献,分别获得1921年和1923年诺贝尔物理学奖。而今光电效应已经广泛地应用于各科技领域,例如利用光电效应制成的光电管、光电倍增管等光电转换其间,把光学量转换成电学量来测量。光电元件已成为石油钻井、传真电报、自动控制等生产和科研中不可缺少的元件。 一、教学目的 1、了解光电效应实验的基本规律和光的量子性。 2、测定光电管的伏安特性,研究光电流强度与加在光电管两极间电压的关系。 3、测定光电管的光电特性,研究光电流强度与照在光电管阴极上光通量的关系。 二、教学要求 1、实验三小时完成。 2、观察光电管结构和光电效应现象,理解光的量子性。 3、测定光电管的伏安特性,研究光电流强度与加在光电管两极间电压的关系。 4、测定光电管的光电特性,研究光电流强度与照在光电管阴极上光通量的关系。 5、用所学过的知识解释本次实验所测得的曲线,并对实验结果进行评价,写出合格的实验报告。 三、教学重点和难点 1、重点:通过光电管的伏安特性和光电特性,掌握光电效应迈的实验原理。

2、难点:最小二乘法处理数据。 四、讲授内容(约20分钟) 采用讲授、讨论、演示相结合的教学方法。 1、光电效应的实验原理。 2、与学生们共同探讨光电效应在现代生产生活中的应用。 (1)光电管 利用饱和电流与照射光强的线性关系,实现光信号和电信号之间的转换。如:光控继电器、自动控制、自动计数、自动报警等。 (2)光电倍增管 光电倍增管可使光电阴极发出的光电子增至48 10~10倍,在探测弱光方面得到广泛的应用。 (3)光电成像器件 光电导摄像管等,可以将辐射图像转换成或增强为可观察、记录、传输、存储和进行处理的图像,广泛地应用于天文学、空间科学、电视等领域。 3、光电管的伏安特性曲线的特点和光电特性的特点,留给学生思考如何用所学知识解释这些特点,并在实验报告中回答。 4、结合仪器演示实验的主要步骤。 (1)测光电管的伏安特性曲线 ⑴按教材图5.12-4接好线路,使光电管阳极为高电势,检查正负极插线无误后,打开光电效应仪的电源开关,并预热10分钟。 ⑵选取合适的小灯电流值。测量前先测出小灯泡与光电管阴极间的初始间 r,并记录。 距0 ⑶研究光电管正向伏安特性。由于光电管的伏安特性为非线性曲线,因此,在非线性区域,测试点应多一些。 ⑷测临界截止电压。将光电管接线的极性对调,即在光电管两极加上反向电压,使光电管阳极为负电势,慢慢增大反向电压,记下使光电流刚好为零的电压值,即为临界截止电压。 ⑸研究光电管在不同光强照射下的伏安特性,采用两种方法。

喷管特性实验

喷管特性实验 一、实验目的 1.验证喷管中气流的基本规律,加深对临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的理解。 2.比较熟练地掌握压力、压差及流量的测量方法。 3.重要概念1的理解:应明确在渐缩喷管中,其出口处的压力不可能低于临界压力,流速不可能高于音速,流量不可能大于最大流量。 4.重要概念2的理解:应明确在缩放喷管中,其出口处的压力可以低于临界压力,流速可高于音速,而流量不可能大于最大流量。 二、实验装置 整个实验装置包括实验台、真空泵(规格为1401型,排气量3200L/min)。实验台由进气管、孔板流量计、喷管、测压探针、真空表及其移动机构、调节阀、真空罐等几部分组成,如图6-4所示。 图6-4 喷管实验台 1-进气管;2-空气吸气口;3-孔板流量计;4-U形管压差计;5-喷管; 6-三轮支架; 7- 测压探针; 8-可移动真空表; 9-位移螺杆机构及位移传感器; 10-背压真空表; 11-背压用调节阀;12-真空罐;13-软管接头;14-仪表箱;15-差压传感器;16-被压传感器;17-移动压力传感器 进气管为φ57×3.5无缝钢管,内径φ50。空气从吸气口入进气管,流过孔板流量计。孔板孔径φ7,采用角接环室取压。流量的大小可从U形管压差计或微

压传感器读出。喷管用有机玻璃制成,配有渐缩喷管和缩放喷管各一只。根据实验的要求,可松开夹持法兰上的固紧螺丝,向左推开进气管的三轮支架,更换所需的喷管。喷管各截面上的压力是由插入喷管内的测压探针(外径φ1.2)连至“可移动真空表”测得,由于喷管是透明的,测压探针上的测压孔(φ0.5)在喷管内的位置可从喷管外部看出,它们的移动通过螺杆机构移动,标尺或位移传感器实现测量读数。喷管的排气管上还装有“背压真空表”,其压力大小用背压调节阀进行调节。真空罐直径φ400,起稳定压力的作用。罐的底部有排污口,供必要时排除积水和污物之用。为减小震动,真空罐与真空泵之间用软管连接。 在实验中必须测量四个变量,即测压孔在喷管内的不同截面位置X 、气流在该截面上的压力P 、背压P b 、流量m ,这些量可分别用位移指针的位置、可移动真 空表、背压真空表以及U 形管压差计的读数来显示。 实验装置特点: 1.可方便地装上渐缩喷管或缩放喷管,观察气流沿喷管各截面的压力变化。 2.可在各种不同工况下(初压不变,改变背压),观察压力曲线的变化和流量的变化,从中着重观察临界压力和最大流量现象。 3.除供定性观察外,还可作初步的定量实验。压力测量采用精密真空表,精度0.4级。流量测量采用低雷诺数锥形孔板流量计,适用的流量范围宽,可从流量接近为零到喷管的最大流量,精度优于2级。 4.采用真空泵为动力,大气为气源。具有初压初温稳定,操作安全,功耗和噪声较小,试验气流不受压缩机械的污染等优点。喷管用有机玻璃制作,形象直观。 5.采用一台真空泵,可同时带两台实验台对配给的渐缩、缩放喷管做全工况观测。因装卸喷管方便,本实验台还可用作其他各种流道喷管和扩压管的实验。 三、实验原理 1、喷管中气流的基本规律 (1)由能量方程: 221dc dh dq += 及 dp dh dq ν-= 可得 cdc dp =-ν 可见,当气体流经喷管速度增加时,压力必然下降。 (2)由连续性方程: 有 及过程方程 常数=k p ν 常数=?=??????=?=?νννc A c A c A 222111c dc d A dA -=νν

(最新整理)交通仿真实验报告

(完整)交通仿真实验报告 编辑整理: 尊敬的读者朋友们: 这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望((完整)交通仿真实验报告)的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈,这将是我们进步的源泉,前进的动力。 本文可编辑可修改,如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅,最后祝您生活愉快业绩进步,以下为(完整)交通仿真实验报告的全部内容。

土木工程与力学学院交通运输工程系 实 验 报 告 课程名称:交通仿真实验 实验名称:基于VISSIM的城市交通仿真实验 专业:交通工程 班级: 1002班 学号: U201014990 姓名:李波

指导教师: 刘有军 实验时间: 2013。09 -——- 2013.10 实验报告目录 实验报告一: 无控交叉口冲突区设置与运行效益仿真分析 实验报告二: 控制方式对十字交叉口运行效益影响的仿真分析 实验报告三: 信号交叉口全方式交通建模与仿真分析 实验报告四: 信号协调控制对城市干道交通运行效益的比较分析 实验报告五: 公交站点设置对交叉口运行效益的影响的仿真分析 实验报告六: 城市互通式立交交通建模与仿真分析 实验报告七: 基于VISSIM的城市环形交叉口信号控制研究 实验报告成绩

实验报告一: 无控交叉口冲突区设置与运行效益仿真分析 一、实验目的 熟悉交通仿真系统VISSIM软件的基本操作,掌握其基本功能的使用。 二、实验内容 1。认识VISSIM的界面; 2.实现基本路段仿真; 3.设置行程时间检测器; 4.设置路径的连接和决策; 5。设置冲突区 三、实验步骤 1、界面认识: 2、(1)更改语言环境—(2)新建文件—(3)编辑基本路段-(4)添加车流量 3、(1)设置检测器—(2)运行仿真并输出评价结果 4、(1)添加出口匝道—(2)连接匝道-(3)添加路径决策-(4)运行仿真 5、(1)添加相交道路—(2)添加车流量-(3)设置冲突域—(4)仿真查看 四、实验结果与分析

仿真实验报告经典案例概述

XXXXX 实验报告 学院(部)XX学院 课程名称生产系统仿真实验 学生姓名 学号 专业 2012年9月10日

《生产系统仿真》实验报告 年月日 学院年级、专业、班实验时间9月10日成绩 课程名称生产系统仿真 实训项目 名称 系统仿真软件的基础应 用 指导 教师 一、实验目的 通过对Flesim软件进一步的学习,建立模型,运用Flesim软件仿真该系统,观察并分析运行结果,找出所建模型的问题并进行改进,再次运行循环往复,直到找出构建该系统更为合理的模型。 二、实验内容 1、建立生产模型。 该模型生产三种产品,产品到达速率服从均值为20、方差为2的正态分布;暂存器的最大容量为25个;检测器的检测时间服从均值为30的指数分布,预制时间为10s;传送带的传送速率为1m/s,带上可容纳的最大货件数为10个。 2、运行生产模型。 3、对运行结果进行分析,提出改进方案在运行,直到找到更为合理的模型。 三、实验报告主要内容 1、根据已有数据建立生产模型。 将生产系统中所需实体按组装流程进行有序的排列,并进行连接如图1所示

图1 2、分别对发生器、暂存器、检验台和传送带进行参数设置。 (1)发生器的产品到达速率服从均值为20、方差为2的正态分布。如图2所示。 (2)暂存器的最大容量设置为25件。如图3所示。 (3)设置检验台的检测时间服从均值为30s的指数分布,预制时间为10s.如图4所示。 (4)传送带的传送速率为1m/s,最大容量为10件。如图5所示 图2 图3 图4 图5 3、对发生器及暂存器进一步设置。 (1)发生器在生成产品时设置三种不同类型的产品,通过颜色区分。如图6所示。 (2)暂存器在输出端口通过设置特定函数以使不同颜色的产品在不同的检验台检验。如图7所示。

大物实验报告 光电效应

试验名称:光电效应法测普朗克常量h 实验目的:是了解光电效应的基本规律。并用光电效应方法测量普朗克常量和测定光电管的 光电特性曲线。 实验原理 光电效应实验原理如图8.2.1-1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,由于阳极与阴极是断路,所以检流计G 中无电流流过,当用一波长比较短的单色光照射到阴极K 上时,形成光电流,光电流随加速电位差U 变化的伏安特性曲线如图8.2.1-2所示。 1. 光电流与入射光强度的关系 光电流随加速电位差U 的增加而增加,加速电位差增加到一定量值后,光电流达到饱和值和值I H ,饱和电流与光强成正比,而与入射光的频率无关。当U= U A -U K 变成负值时,光电流迅速减小。实验指出,有一个遏止电位差U a 存在,当电位差达到这个值时,光电流为零。 2. 光电子的初动能与入射频率之间的关系 当U=U a 时,光电子不再能达到A 极,光电流为零。所以电子的初动能等于它克服电场力作用的功。即 a eU mv =2 2 1 (1) 根据爱因斯坦关于光的本性的假设,每一光子的能量为hv =ε,其中h 为普朗克常量,ν为光波的频率。所以不同频率的光波对应光子的能量不同。光电子吸收了光子的能量h ν之后,一部分消耗于克服电子的逸出功A ,另一部分转换为电子动能。由能量守恒定律可知 A mv hv += 22 1 (2) 式(2)称为爱因斯坦光电效应方程。

3. 光电效应有光电存在 实验指出,当光的频率0v v <时,不论用多强的光照射到物质都不会产生光电效应,根据式(2), h A v = 0,ν0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的一种方法:由式(1)和(2)可得: A U e hv +=0,当用不同频率(ν1,ν2,ν3,…,νn )的单色光分别做光源时,就有 A U e hv +=11 A U e hv +=22 ………… A U e hv n n += 任意联立其中两个方程就可得到 j i j i v v U U e h --= )( (3) 由此若测定了两个不同频率的单色光所对应的遏止电位差即可算出普朗克常量h ,也可由ν-U 直线的斜率求出h 。 因此,用光电效应方法测量普朗克常量的关键在于获得单色光、测得光电管的伏安特性曲线和确定遏止电位差值。 实验内容 通过实验了解光电效应的基本规律,并用光电效应法测量普朗克常量。 1. 在577.0nm 、546.1nm 、435.8nm 、404.7nm 四种单色光下分别测出光电管的伏安特性曲线,并根据此曲线确定遏止电位差值,计算普朗克常量h 。 本实验所用仪器有:光电管、单色仪(或滤波片)、水银灯、检流计(或微电流计)、直流电源、直流电压计等. j i j i v v U U e h --= )(,求斜率,得到普朗克常量h. 入射光波长λ/nm 365nm

HFSS波导仿真实验报告参考模板

《电磁场与电磁波》课程 仿真实验报告 学号U201213977 姓名唐彬 专业电子科学与技术 院(系)光学与电子信息学院2014 年12 月 3 日

1.实验目的 学会HFSS仿真波导的步骤,画出波导内场分布图,理解波的传播与截止概念。 2.实验内容 在HFSS中完成圆波导的设计与仿真,要求完成电场、磁场、面电流分布、传输曲线、色散曲线和功率的仿真计算。 3.仿真模型 (1)模型图形 (2)模型参数

(3)仿真计算参数 根据圆波导主模为TE 11, 1111 '=1.841 c f a p ==为半径, a=1mm,代入公式得截止频率f=8.8GHz,因此设置求解频率为11GHz,起始频率为9GHz,终止频率为35GHz。 4.实验结果及分析 4..1电场分布图

图形分析:将垂直于Z周的两个圆面设为激励源,利用animate选项可以发现,两个圆面上的电场强度按图中的颜色由红变蓝周期性变化,图形呈椭圆形,且上底面中心为红色时,下底面中心为蓝色。即上底面中心的电场强度最大时,下底面中心的电场强度为最小。这是由于波的反射造成的。对于圆波导的侧面,由动态图可知电场强度始终处于蓝绿色,也就是一直较小。这说明电场更多的是在两底面,即两激励源之间反射,反射到侧面上的电场较少。 4..2磁场分布图

图形分析:根据电场与磁场的关系式——课本式(9.46)可知,电场的大小是磁场大小的c倍(c为真空中的光速),电场方向与磁场方向处处垂直,在图中也可看出,波导中磁场的最大值出现在侧面,两底面的中心的颜色为蓝绿色,且底面的两边为双曲线的形状,这就是磁场与电场相互垂直的结果。另一方面,根据图中各个颜色代表的场强大小也可以近似验证,电场与磁场的大小的确是c倍的关系。而且在导体中的电磁波,磁场与电场还存在相位差,这一点也可从两者的动态图中验证该结论。

计算机仿真实验报告实验

《计算机仿真》上机实验报告 姓名: 学号: 2012104021 专业:测控 班级: 12级

实验一常微分方程的求解及系统数学模型的转换一.实验目的 通过实验熟悉计算机仿真中常用到的Matlab指令的使用方法,掌握常微分方程求解指令和模型表示及转换指令,为进一步从事有关仿真设计和研究工作打下基础。 二. 实验设备 个人计算机,Matlab软件。 三. 实验准备 预习本实验有关内容(如教材第2、3、5章中的相应指令说明和例题),编写本次仿真练习题的相应程序。 四. 实验内容 1. Matlab中常微分方程求解指令的使用 题目一:请用MATLAB的ODE45算法分别求解下列二个方程。要求:1.编写出Matlab 仿真程序;2.画出方程解的图形并对图形进行简要分析;3.分析下列二个方程的关系。 1.2. 1.function fun=funl(t,x) fun=-x^2;

[t,x]=ode45('fun1',[0,20],[1]); figure(1);plot(t,x); grid 2.function fun=fun2(t,x) fun=x^2; [t,x]=ode45('fun2',[0,20],[-1]); figure(2);plot(t,x); grid

题目二:下面方程组用在人口动力学中,可以表达为单一化的捕食者-被捕食者模式(例如,狐狸和兔子)。其中1x 表示被捕食者, 2x 表示捕食者。如果被捕食者有无限的食物,并且不会出现捕食者。于是有1'1x x ,则这个式子是以指数形式增长的。大量的被捕食者将会使捕食者的数量增长;同样,越来越少的捕食者会使被捕食者的数量增长。而且,人口数量也会增长。请分别调用ODE45、ODE23算法求解下面方程组。要求编写出Matlab 仿真程序、画出方程组解的图形并对图形进行分析和比较。 1.ODE45

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