姓名： 张碧然 合作者：宋亚男 指导老师：俞熹 学号：12307110374 近代物理实验期末口头报告 材料对X光衰减系数μ与其原子序数Z的关系 姓名： 张碧然 合作者：宋亚男 指导老师：俞熹 学号：12307110374
实验原理 朗伯定律：I=I0e-μd (1) 透射率T=I/I0=e-μd (2) 定义质量衰减系数μm=μ/ρ (3) 实验证明，质量衰减系数与X光波长λ及原子序数Z存在关系：μm≈kλαZγ (4)
实验原理 由(1)(2)(3)(4)式经数学变换得到 lnμm= ln(-lnT/dρ)=ln(kλα)+γnZ 则尝试对ln(-lnT/dρ)和lnZ进行线性拟合，以验证(4)式，得到衰减系数与原子序数的关系
实验方法 由(4)式，验证μm和Z的关系时要控制X光波长一致 使用吸收片，使钼的其中一个特征峰被吸收，实现单色性。
实验方法 锆的吸收边是68.9pm，钼的X光两个的特征波长为71.1pm和63.2pm，可以过滤掉波长为71.1pm的Kβ和大部分连续光谱，实现单色性 为验证其单色性，做一组没有吸收片的对比试验
实验方法 实验中出现原子序数比铁小的元素的计数率若保持在GM计数管线性范围内，即小于1500/s，则铁及比铁大的元素及计数率均约为零。 计数率与管流成正比 无吸收片，碳，铝的数据在小电流下获得，其他元素数据增大电流到合适值后测得 根据正比关系将数据折算到同一电流下
实验数据处理 没有锆片时 锆和银的数据偏离前面数据确定的直线趋势，所以舍去。
实验数据处理 有锆片时 同样舍去最后两个点
实验数据处理 没有锆片时，γ=2.45，线性相关系数为0.97884 有锆片时，γ=2.30，线性相关系数为0.96681 二者并没有很大区别
实验数据处理 吸收片的吸收作用有限，这样得到的X光单色性并不好 寻求更好的方法
实验方法 由布拉格公式2dsinβ=kλ k=1,2,3…，可以用晶体衍射实现X光的单色性 用NaCl单晶，选择六个角度4.0°，4.2°，4.4°，4.6°，4.8°，5.0°在出射缝上装Al，Fe，Cu，Zr，Mo，Ag吸收片 各个角度下分别对ln(-lnT/dρ)和lnZ进行线性拟合
实验数据处理 4.0°
实验数据处理 4.4°
实验数据处理 最后得到各个角度斜率γ及线性相关系数 β/° 斜率γ 线性相关系数 4.0 2.78 0.9923 4.2 3.03 0.98899 4.4 3.01 0.98916 4.6 2.72 0.99448 4.8* 2.84 0.99435 5.0* 2.62 0.9976 *：银的数值明显异常，舍去后拟合
实验结果 ln(-lnT/dρ)和lnZ呈线性关系，斜率平均值γ=2.83 即μm∝Z2.83
参考资料 [1]复旦大学物理系.近代物理实验补充讲义 [2]方齐,于文涛.晶体学原理[M].北京:国防工业出版社,2002:206 [3]范建中，杨金文.用X射线实验仪研究X射线的衰减规律[J].太原师范学院学报（自然科学版）2011,10(3)
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