“讨论课”讨论区

昨天下午去两个实验室各听了一段时间的讨论课。很明显，各位老师（助教）都做了很充分的准备，同学也都很投入：在802实验室，积极参与讨论成了几乎已成了各位同学很自觉的行为。非常希望这样的讨论能在平常的实验课上继续下去。 — 乐永康 2012/11/13 12:41
老师好！昨天在讨论量子论实验时，我们遇到了一个问题：所得到的峰谷图形是否受到了氩原子第二甚至更高激发态的影响，如果受到了，怎样排除它以使实验结果更准确？第二激发态的峰谷值图像与第一激发态的会有哪些差异？在讨论这个问题的过程中，助教提到了一个极为关键的前提，就是做实验过程中我们所取得电压（0—80V）是否足够使电子达到氩原子的第二甚至更高激发电位？并将这一问题作了课下查询思考，我查到氩原子的第二电力能2665.8KJ/mol,第一电离能是1520.6kJ/mol，而在做实验时测得的第一激发电位约为11.8~11.9V，也就是说其第二激发电位在0—80V是可以达到的，存在发生电子携带能量达到氩原子第二激发态的可能，所以我们做实验时得到的图形的确是受到了第二激发态的影响。这个结论合理吗？如果合理，问题就又回到了怎样排除它使结果更准确？我觉得关于“第二激发态的峰谷值图像与第一激发态的会有哪些差异”的问题，应该是峰值会右移（由于发生交换所需的能量变高了，对加速电压的要求就变高了~），至于纵坐标电流我觉得不会有太大区别。 — 郝维明 2012/11/13 22:01
你提了一个很好的问题，实验得到的峰谷图形会受到氩原子第二甚至更高激发态的影响，但目前没有好的办法来去除这一影响，有几篇关于这一问题探讨的文章供你参考。 《近代物理实验》教材或“近代物理实验I”中弗兰克-赫兹实验的网页。该网页上也有不少相关的参考资料，有兴趣可以去查阅一下，其中张新夷老师指导何益鑫同学完成的Franck-Hertz实验的物理过程一文对弗兰克-赫兹实验中的物理过程有很深入的讨论。— 苏卫锋 2012/11/14 09:50
谢谢老师，在何益鑫同学的报告里看到了平均自由程的知识，跟最近物理课的理论知识联系起来，觉得好开心~~但是对报告中提到的“电子能量若是高于第一、二、三激发电位的话，那么它可能转移的能量就有三种”又产生了新的疑问，为什么具备可以达到第二激发态的能量，在相撞后却能保证只使原子达到第一激发态呢？是完全随机的吗？另外“汞的较高激发能级测量的研究”中，对激发截面的概念总觉得掌握不好，为什么激发截面较大，电流就较高呢？因为电子数目多了吗？那什么原因影响了激发截面的大小呢？总觉得越查资料问题越多了。。。。 — 郝维明 2012/11/18 10:09
电子在汞蒸气中的平均自由程是电子先后与两个汞原子发生碰撞之间运动的平均距离。因为气体分子一直有无规则热运动，每一个电子所处的环境中周围汞原子的分布不相同，上述距离对各个电子来说应该是不同的，但我们可以用统计学的办法来就平均自由程。平均自由程反比于气体的密度。在特定的气体密度下，电子被加速获得足够第一激发的能量时，不是马上经历与汞原子的碰撞，而是需要运动一段和平均自由程相当的距离，才能碰上汞原子，在这段距离的运动过程中，电子继续被加速，因此，电子会有高于第一激发能的能量。当一个电子和一个汞原子碰撞时，所有所需能量等于或小于电子能量的非弹性碰撞（包括各种激发和电离）都是可以发生的，但具体发生哪种过程的概率正比于该过程在此电子能量下的激发截面。对“另外”后面的问题，我没有理解。能否告诉我原文在哪里？ — 乐永康 2012/11/18 22:18
嗯，谢谢老师的回复，又出现了激发截面啊~原文在前面苏老师提到的“近代物理实验I”中弗兰克-赫兹实验的网页中有一篇《汞的较高激发能级测量的研究》，在阅读过程中看到的。大致意思是汞的I-U图像峰值会是一个周期有几个不同的峰分别反映了不同的激发态，而每个峰的高度（也就是电流）取决于激发截面，但是“激发截面”的概念我不是很有把握，网页上也查不到确切的定义~ — 郝维明 2012/11/19 22:47
激发截面是一个表征激发过程发生概率大小的物理量，因为和面积有相同的量纲，所以取名激发截面，相近的概念还有碰撞截面，电离截面等。比较详细的解释在一般的“原子物理”和“近代物理”等教材中能找到。网上搜索“截面”也能找到一些相关的解释。 — 乐永康 2012/11/19 23:05
刚刚去看了截面的概念，谢谢老师~ — 郝维明 2012/11/19 23:23
老师您好，在做光栅特性与激光波长实验时，实验原理是光的衍射，但由于在高中的学习中对光的衍射知之甚少，所以希望老师能在实验前能给同学们解释一下什么是光的衍射，以便更好理解实验原理 —朱建平
由于上课时间有限，可能老师在上课时没有充足的时间给大家讲实验原理，我想我们以后会在网站放一些相关原理的介绍或参考资料。此外，我们在每周二下午的实验室开放时间都有老师值班答疑，欢迎你前来和老师交流。 — 苏卫锋 2012/11/16 14:21
其实网站上已经有不少的参考书，这些参考书都是我精心挑选出来的，你可以去看一看。当然你觉得有好的书也可以介绍给大家，书名挂在网上供大家一起分享。 — 童培雄 2012/11/19 09:25
关于讨论课的建议：老师尽量少讲或几乎不讲，学生提出问题然后分析，碰撞思维的火花，可能会更好。——李虹岐 2012/11/19 10:07
非常好的建议。讨论课要有更好的效果，需要同学们的积极参与，组织者也需要学习和提高组织讨论课的能力。 — 乐永康 2012/11/19 11:24
老师您好，关于这门课程我觉得应该减少实验个数增加讨论课次数，希望能把做过的实验进行深入的探讨，这样效果可能会比较好；另外我觉得在做实验应当尽量让我们进行探索，这个实验怎么做，会得出什么样的结论，而不是老师告诉我们这个应该怎么做，获得怎样的结论，当然这可能会比较占用时间，所以我建议选作其实可以取消，这样可以少而精，才能真正意义上去探索，而不是完全机械化地操作。—-严亦慈 2012/11/21 9:46
同学你说的选做是指选做的实验还是实验中的选做内容？关于实验个数，这个不能随便减少的啊，上头都有相关规定的，实验要有一定的量；当然到了物理实验上、物理实验下，以及更高年级的近代物理实验、设计性研究性实验，个数就会相应减少咯。 — 高渊 2012/11/21 22:02
我想说的是选做。的确苏老师有说过实验个数不能减少。但我想表达的是我们真正应该学到的自己动手尝试，探索，而不是机械化地操作。我觉得真正重要的在于能力而不在于告诉你这个实验怎么做，然后你机械化地把这个实验完成。—严亦慈 20121127 22:26
其实我觉得除了必做内容外，可以把选作的内容适当改改，改成那种开放性设计探究实验，比如只是提示根据现有器材可以设计实验的几个方向，让我们通过自己思考来完成一个，这样增加了我们自己设计钻研的自由度，可能会更好一点。 — 11300180062 赵张琛 2012/11/29 12:30
我认为：如果实验时间有多余，可以考虑做一做，但内容不要太多，否则变成设计探究实验课程（我们实验中心有这门课）。且学生各人程度也不一样，有的学生在规定时间内还完不成教学要求的基本实验内容。所以我认为在不影响基础物理实验其本功的训练情况下可以考虑。 — 童培雄 2012/11/30 08:58