(3.238.7.202) 您好!臺灣時間:2021/03/03 23:08
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:鐘大智
研究生(外文):Da-Chih-Chung
論文名稱:以二維碰撞實驗類比拉塞福散射之研究
指導教授:林更青
口試委員:陳秋民邱韻如
口試日期:2010-07-22
學位類別:碩士
校院名稱:輔仁大學
系所名稱:物理學系
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:76
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:232
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本實驗設計目的是藉由觀察粒子散射,瞭解撞擊參數與散射截面影響散射角的結果。以鋼珠入射標靶的二維碰撞設計,記錄散射後鋼珠在偵測面上的散射角分佈,認識數據機率分佈的概念。與拉塞福在二十世紀初的氦核粒子入射金箔靶的散射實驗結果類比,進而熟悉散射實驗對確認原子結構的重要性。實驗硬體的原型已經在本系量物實驗室使用多年,受限於部份同學反應硬體設施觀測的複現性不佳,從實驗中學習到的數據量測與處理的效果有限,因此參考其他實驗室的設計,對本實驗裝置加以修改。
主要更改的硬體包括:鋼珠的發射機制、標靶的材質、記錄散射角的方式。小零件如:鋼珠大小、鋼珠垂直運動的阻滯塑膠片,皆可視實驗參數的設計需求而改變。我們對修改後的儀器進行測試,並討論本次主要測試阻滯塑膠墊片的結果,以單張PET(polyethylene terephthalate)材質的重複實驗一致性最高。最後將二維碰撞的實驗結果與拉塞福散射實驗參數對照分析,討論改進實驗儀器成效,當作日後改進實驗教學設計的依據。

目錄

摘要 ….……………….…….…..…………… i
Abstract .……………….…….…..………….. ii
致謝 ….…………………….…..…………... iii
目錄 ….………………….….....…………… iv
圖目錄 ….……...……….….…..………….. vii
表目錄 ….…………….….…..….………... viii

第一章 前言 …………………………………………………. 1
1.1 改進實驗儀器緣由 …………………………………... 2
1.2 拉塞福散射實驗的沿革 ……………………………... 2
1.3 二維碰撞實驗的原理探討……………………………. 3

第二章 實驗儀器介紹 ………………………………………. 5
2.1 其他學校的實驗儀器 ………………………………... 5
2.2 改進前的實驗儀器 …………………………………... 6
2.3 改進後的實驗儀器 …………………………………... 7

第三章 二維碰撞的實驗儀器設計 ....................................... 11
3.1 討論彈簧發射機制與滑軌發射機制的優缺點 ......... 11
3.2 評估鋼珠運動模式 ..................................................... 14

第四章 二維碰撞的實驗儀器測試 ………………………... 16
4.1 實驗流程與注意事項 ................................................. 16
4.2 實驗結果 ……………………………………………. 17
4.2.1 鋼珠未撞擊標靶的分佈 ................................... 18
4.2.2 鋼珠大小與散射分佈範圍的關係 ................... 18
4.2.3 改變不同張數與厚度阻滯塑膠墊片的實驗結果 ................................. 19
4.2.4 實驗儀器的一致性 …………………………... 20
4.3 儀器評估的綜合討論 ………………………………. 24
4.4 以二維碰撞實驗類比拉塞福散射的討論 …………. 28
4.5 教學結果討論 ………………………………………. 30

第五章 結論與展望 ………………………………………... 31

參考文獻 ……………………………………………………... 32
附錄 …………………………………………………………... 34
附錄A:民國96年研究生以鋼珠直徑11.11mm測試在滑軌出口端鎖上PP厚度140μm單張與兩張的實驗結果 …………………... 35
附錄B:民國99年研究生以鋼珠直徑14.2mm測試在滑軌出口端鎖上不同材質、厚度與張數塑膠墊片的實驗結果 ……………… 39
附錄C:民國99年學生以鋼珠直徑14.2mm測試在滑軌出口端鎖上不同材質、厚度與張數塑膠墊片的實驗結果 ………………… 47
附錄D:數據處理 ……………………………………………………... 52

圖目錄

圖1.1 三顆粒子於平面散射 ……………………………….. 3
圖1.2 三顆粒子於圓弧面散射……………………………… 3
圖1.3 散射儀器示意圖……………………………………… 4
圖2.1 改進前的實驗儀器裝置 …………………………….. 6
圖2.2 改進後的實驗儀器裝置 ……………………………... 8
圖2.3(a) 滑軌出口端正面 ……………………………………. 8
圖2.3(b) 滑軌出口端背面 ……………………………………. 8
圖2.4 滑軌側面圖 …………………………………………... 9
圖2.5 實驗記錄方式 ………………………………………... 9
圖2.6 可更換零件 ………………………………………….. 9
圖3.1 鋼珠的慣性自旋與側旋造成的散射角分佈 ……… 15
圖4.1 鋼珠未撞擊標靶的散射角分佈 ……………………. 18
圖4.2 以高速攝影機拍攝鋼珠運動軌跡 …………………. 26

表目錄

表3.1 比較彈簧發射機制與滑軌發射機制的優缺點……... 13
表4.1 回推標靶半徑的誤差百分比………………………... 21
表4.2 本實驗與拉塞福散射實驗的對照 …………………. 29

參考文獻

[1].邱韻如, 從座中學到做中學─談簡單實驗對教學的啟發, 長庚大學通識教育中心物理科, 2008
[2].Pat Langley and Seth Rogers, An Extend Theory of Human Problem Solving, Proceedings of the Twenty-seventh Annual Meeting of the Congitive Science Society. Stresa, Italy ,2005
[3].G. Fuchs & W. Peck, 2D scattering –An analog to Rutherford backscattering, a laboratorial course developed by CNS (Center for Nanoscale Systems) Institute for Physics Teachers, Cornell University, 2007
[4].Particle Scattering, Physics & Astronomy at Drake University, <http://www.drake.edu/artsci/physics/Scattering.pdf>, 2010
[5].E. Rutherford, The scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom, Philosophical Magazine, p669-688, 1911
[6].The discovery of Atomic Structure , Pearson Education team, 2002 , <http://wps.prenhall.com/wps/media/objects/165/169289/blb9ch0202.html>, 2010
[7].梁君致,量子物理實驗三,輔仁大學,2007
[8].J. Hester, Rutherford Scattering, 224 Physics Lab at Clemson University, 2006
[9].R. Nave, Rutherford Scattering, HyperPhysics , <http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/rutsca.html> ,2010
[10].G. R. Fowles & G. L. Cassiday, Analytical Mechanics 7E, volume 6.14, 2005
[11].E. Rutherford, The Chemical Nature of the Alpha Particles from Radioactive Substances, Nobel Lecture, 1908

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
無相關論文
 
系統版面圖檔 系統版面圖檔