近代物理三个实验(理论物理基础A)

实验一光速的测量

对作为最基本的物理量之一的光速进行精确测定，能证实光的电磁本性。从17世纪伽利略

第一次尝试测量光速以来.各个时期人们都采用最先进的技术来测量光速。由于光速的数值

很大，所以早期的测量都是用天文学的方法。由于测量仪器的精度限制，其精度不高。而19

世纪50年代以后，对光速的测显都采用测量光波波长和它的频率。由得出光的传播速

度。到了20世纪60年代.随着激光作为一种高稳定的崭新光源的出现，使光速测量精度得

到很大的提高。目前公认的光速度为（299、792.458±1.2）。

【实验目的】

1.理解光拍频的概念，从而确定光速测定的原理；

2.掌握光拍法测光速的实验方法和技术。

【仪器设备】

1.LM2000C光速测定仪2.示波器3.频率计

【实验原理】

1.光拍的产生和传播：

根据振动迭加原理，频差较小、速度相同的二同向传播的简谐波相迭加即形成拍。考虑

频率分别为和（频差较小）的光束（为简化讨论，我们假定它们具有相同的振幅）：

X

=Ecos（69/-2乃一+例）

4

X

（）

E2=EcOS692r-2^——+02

它们的迭加

…+马=卜胃+寸卜卜少号］（1）

是角频率为，振幅为的前进波。注意到的振幅以频率周期地变化，所以我们称它为

拍频波，就是拍频，如图1所示：

Ei+E2

图1光拍频的形成

我们用光电检测器接收这个拍频波。因为光检测器的光敏面上光照反应所产

生的光电流系光强(即电场强度的平方)所引起，故光电流为

M=gE；(2)

g为接收器的光电转换常数。把(1)代入(2),同时注意：由于光频甚高(),光敏面

来不及反映频率如此之高的光强变化，迄今仅能反映频率左右的光强变化，并产生光电

流：将对时间积分，并取对光检测器的响应时间的平均值。结果，积分中高频项为

零，只留下常数项和缓变项。即：

i()二1！？•力=g七工1+-+(3)

其中是与相应的角频率，为初相。可见光检测器输出的光电流包含有直流和光拍

信号两种成分。滤去直流成分，即得频率为拍频，位相与初相和空间位置有关的输出光拍

信号。

图2是光拍信号在某一-时刻的空间分布，如果接收电路将直流成分滤掉，即得纯粹的拍

频信号在空间的分布。这就是说处在不同空间位置的光检测器，在同一时刻有不同位相的

光电流输出。这就提示我们可以用比较相位的方法间接地决定光速。

事实上，由(3)可知，光拍频的同位相诸点有如下关系：

Aty—=2n7r或x=——(4)

cAv

n为整数，两相邻同相点的距离即相当于拍频波的波长。测定了和光拍频，即

可确定光速。

图2光拍的空间分布

2.相拍二光束的获得

光拍频波要求相拍二束具有一定的频差。使激光束产生固定频移的办法很多。一种最常

用的办法是使超声与光波互相作用。超声（弹性波）在介质中传播，引起介质光折射率发生

周期性变化，就成为一位相光栅。这就使入射的激光束发生了与声频有关的频移。

利用声光相互作用产生频移的方法有二：•是行波法，在声光介质与声源（压电换能器）相

对的端面上敷以吸声材料：防止声反射，以保证只有声行波通过，如图3所示。互相作用的

结果，激光束产生对•称多级衍射。第级衍射光的角频率为。其中为入射光的角频率,

为声角频率，衍射级...，如其中级行射光频为.衍射角为，和分别为

介质中的光和声波长。通过仔细的光路调节，我们可使与零级二光束平行迭加，产生频差

为的光拍频波。

入绢出

图3

在驻波声场（相应丁

而且衍射光比行波法时强得多（衍射效率高），第级H勺衍射光频为

%=g+（/+2利）0

其中，……可见在同一级衍射光束内就含有许多不同频率的光波的迭加（当然强度

不相同），因此用不到光路的调节就能获得拍频波。例如选取第一级，由和的两种频率

成分迭加得到拍频为的拍频波。

两种方法比较，显然驻波法有利，我们就作此选择。

【注意事项】

1.光频移器引线等不得随意拆卸，；

2.忌用手或其它物体接触光学元件的光学面，实验结束盖上防护罩；

3.切勿带电触摸激光管电极；

4.提高实验精度，防止假相移的产生。

为了提高实验精度，除准确测量超声波频率和光程差外，还要注意对二束光位相的精确比

较。如果实验中调试不当，可能会产生虚假的相移，结果影响实验精度。

【内容与步骤】

1.电路控制箱面板上的功率指示表头中，读数值乘以10就是毫瓦数（即满量程是

1000）。

2.调节电路控制箱面板上的“频率”和“功率”旋钮，便示波器上的图形清晰，稳定

（频率大约在左右，功率指示一般在满量程的60%-100%）；

3.调节声光器件平台的手调旋钮2,使激光器发出的光束垂直射入声光器件晶体，产

生Raman-Nath衍射（可用一门屏置于声光器件的光出射端以观察Raman-NaIh衍射现象），这

时应明确观察到0级光和左右两个（以上）强度对称的衍射光斑，然后调节手调旋钮1,使

某个1级衍射光正好进入斩光器：

4.内光路调节：调节光路上的平面反射镜，使内光程的光打在光电接收器人光孔的中心；

5、外光路调节：在内光路调节完成的前提下，调节外光路上的平面反射镜，使棱镜小车A、

B在整个导轨上来回移动时，外光路的光也始终保持在光电接收器入光孔的中心；

6、反复进行步骤⑷和（5）,直至示波器上的两条曲线清晰、稳定、幅值相等。注意调节斩

光器的转速要适中。过快，则示波器上两路波形会左右晃动；过慢，则示波器上两路波形会

闪烁，引起眼睛观看的不适；另外各光学器件的光轴设定在平台表面上方62.5的高度，

调节时注意保持才不致调节困难。

【数据记录与处理］

1.记下频率计上的读数，在记录过程中应随时注意，如发生变化，应立即调节声

光功率源面板上的“频率”旋钮，保持在整个实验过程中的稳定；

2.利用千分尺将棱镜小车A定位于导考LA最左端某处（比如5处），这个起始值记为

Da（0）；同样，从导轨B最左端开始运动棱镜小车B,当示波器上的两条正弦波完全重合时，

记下棱镜小车B在导轨B上的读数，反复重合5次，取这5次的平均值，记为Db（O）：

3.将

棱镜

小车

Z定

位于

导轨

A右

端某

处（比

如

535

处），

这个

值记

为

Da（2

兀）；

将棱

镜小

车B

向右

移动，

当示

波特

上的

两条

正弦

波再

次完误

&（。）&（o）5（2乃）VV=2*/*{2*（2乃）一Dh（0）］+2*®（2）Da（0）］}

全重差

合时，

记下

棱镜

1%

2%

3%

*光在真空中的传播速度为2.99792x108，〃/s

【思考与讨论】

1.“拍”是怎样形成的？它有什么特性？

2.声光调制器是如何形成驻波衍射光栅的？激光束通过它后其衍射有什么特点？

3.根据实验中各个量的测量精度，估计本实验的误差，如何进一步提高本实验的测量

精度？

附录

一.LM2000C光速测量仪外形结构介绍:

1.电路控制箱2.光电接收盒3.斩光器4.斩光器转速控制旋钮5.手调旋钮1

6.手调旋钮27.声光器件8.棱镜小车B9.导轨B10.导轨A11.棱镜小车A

12.半导体激光器13.示波器14频率计15棱镜小车横向移动手轮16棱镜小车俯

二.LM2000C光速测量仪光学系统万一生械结构图

实验二氢原子光谱

对元素的光谱进行研究是了解原子结构的重要途径之一。氢原子的结构最简单，它的光谱明

显地具有规律，早就为人们所注意。各种原子光谱线的规律性的研究正是首先在氢原子上得

到突破的。氢原子又是一种典型的最适合于进行理论与实验比较的原子。二十世纪初对氢原

子光谱的研究在量子论的发展中多次起过重要作用。1913年玻尔建立了半经典的氢原子理

论，成功解释了包括巴耳末线系在内的氢光谱的规律。事实上氢的每一谱线都不是一条单独

的线，换言之，都具有精细结构，不过用普通的光谱仪器难以分辨，因而被当作单独一条

而已。这一事实意味着氢原子的每一能级都具有精细结构。1916年索末菲考虑到氢原子中

电子的椭圆轨道上近日点的速度已经接近光速，他根据用对论修正了玻尔的理论，得到了

氢原子能级精细结构的精确公式。但这仍是一个半经典理论的结果。1925年薛定涔建立了

波动力学（印量子学中的薛定洋方程），重新解释了玻尔理论所得到的氢原了•能级。不久海

森伯和约丹（1926年）根据相对论和薛定谓方程推得•个比索末菲所得的在理论基础上更

加坚实的结果，将这结果与托马斯（1926年）推得的电子自旋轨道相互作用的结果合并起

来，得到了精确的氢原子能级精细结构公式。尽管如此，根据该公式所得巴耳末系第一条

（理论）精细结构与不断发展的精密测量中所得实验结果相比，仍有约百分之几的微小差

异。1947年监姆和李瑟福用射频波谱学方法，进一步肯定了氢原子第二能级中轨道角动量

为零的一个能级确实比上述精确公式所预言的高出1057VHz（乘以普朗克常数即得相应的能

量值），这就是有名的蓝姆移动。直到1949年，利用量子电动力学理论将电子与电磁场的

相互作用考虑在内。这•事实才得到了解释，成为量子电动力学的•项重要实验根据。

【实验目的】

1.学习识谱和一种测量谱线波长的方法。

2.了解小型棱镜读谱仪的结构和原理。

3.通过测量氢光谱可见谱线的波长，验证巴耳末公式的正确性，从而对玻尔理论的实验基础

有具体了解，力求准确测定氢的里德伯常数，对近代测量所达到的精度有一初步了解。

【仪器设备】

1.WPL小型棱镜读谱仪

2.氢灯

3.汞灯

4.升降载物台

【实验原理】

1.仪器介绍

WPL小型棱镜读谱仪可从光谱教学、金属与合金光谱分析与•般科学研究使用仪器以摄谱为

图1仪器原理图

1.聚光镜2.入射狭缝3.入射物镜

4.恒偏向棱镜3、出射物镜6、出射狭缝

7、看谱目镜8、照相物镜9、摄谱底片

10、读谱装置

2.在图1中，来自被分析物质所激发的光束经聚光镜1聚焦在入射狭缝2上，并以发

射光束射到入射物镜，因入射狭缝2位于物镜3的焦面上，所以通过物镜后变成平

行光束，恒偏向棱镜4把投射在它上面的光束分解成单色光，出射物镜5把光束的

每种单色光会聚到它的焦面上，结果得到入射狭缝的不连续或连续的依照波长排

列的单色光像，这就是对应于某物质的光谱。借助看谱镜的出射狭缝6,便可获得

所需单色光；通过看谱目镜观察时，可看到它的光谱像。摄谱时，通过照相物镜8

的作用，在摄谱底片9上可摄下相应的光谱。通过读谱装置10,可以读出各个谱线

的相对位置。

3.恒偏向角棱镜

三楂镜的光谱实验一般在最小偏向角附近讲行。由于不同波长的光和不同材料楂镜折射

的最小偏向角不同，测量时要先寻找各种波长的光的最小偏向角，十分不方便，

为此本实验仪器中采用的是恒偏向角棱镜，其结构如图2所示。A'BD'是三棱镜，光

线以i角入射。在三棱镜中作一正方形AC'EC,同时形成了一个包含在原三棱镜内的四

边形AC'D'Eo以A,E为对称轴，得到与AC'D'E对称的四边形ACDE。ABCDE

是一五边棱镜。入射光在AE面上发生全发射。这样原经HI'J'出射的光线现经HIJ

出射，u当满足三棱镜的最小偏向角条件时，，所以入射光和折射光偏转角度恒为

90°。

4.光谱与物质结构的关系

每一种物质的原子都有自己的能级结构。原子通常史于稳定的基态。如果在外界激励下

原子获得能量，可以由基态跃迁到能量较高的激发态。激发态是不稳定的，处于激发态的原

子很快向低能级跃迁，同时以辐射光子的形式向外释放能量。所辐射的光子的波长（或频率）

由两能级之间的能量差决定：

hr

2=—（1）

\E

5.每一种元素的原子经激发后向低能级跃迁时，可发出不同波长（或频率）的复色光，

这些光经色散元件后可得到一对应光谱。此光谱反映了该物质元素的原子结构特征,

故称为该元素的特征光谱。通过识别特征光谱，就可对物质的组成和结构进行分

析。

6.里德伯常数

在可见光区中氢的谱线可以用巴耳末的经验公式（1885年）来表示，即

%=4

n'?-4（⑵

式中为整数3,4,5--o常称这些氢谱线为巴耳末线系。为了更清楚地

表明谱线分布的规律，将（2）式改写作

(3)

式是称为氢的里德伯常数。上式右测的整数2换成1,3,4--,可得氢的

其他线系。以这些经验公式为基础，玻尔建立了氢原了的理论（玻尔模型），并从而解释

了气体放电时的发光过程。根据玻尔理论，每条谱线对应于原子从一个能级跃迁到另一个

能级所发射的光子。按照这个模型得到的巴耳末线系的理论公式为

112二"4（\…

—=--------------------1-------（4）

2

义"4）23工1十2n）

I

式中为真空中介电常数，为谱朗克常数，为光速，为电子电荷，为

电子质量，为氢核的质量。这样，不仅给予巴耳末的经验公式以物理解释，而且把里德伯

常数和许多基本物理常数联系起来了，即

m

R〃二(1-(5)

M

其中R*为将核的质量视为8（即假定核固定不动）时的里德伯常数。

_12后ne,

(6)

“"J丘

比较式（3）和（4）,可以看出它们在形式上是一样的。因此，（4）式和实验结果的

符合程序，成为检验玻尔理论正确性的重要依据之一。实验表明（4）式与实验数据的符合

程度是相当高的，当然，就其对理论发展的作用来讲，验证公式（4）在目前的科学研究中

己不再是个问题。但是，由于里德伯常数的测定比起一般的基本物理常数来可以达到更高的

精度，因而成为调准基本物理常数值的重要依据之一，占有很重要的地位。FI前的公认值为

/?,,=10973731.534±0.013m4

设为质子的质量，则=（5446170.13+0.11）X1010,代入式（5）中可得

/?w=10967768.306±0.013m

7.未知波长的测定一线性插入法

利用小型棱镜读谱仪可以分别读出标准谱线和待测光谱的位置，就可以用线性插入法求得

待测光波长，这是一种近似方法。一般情况下棱镜的色散是非线性的，但在很小的波长范围

内，可以认为线性的，即谱线在底片上的位置和波长成线性关系。假设已知谱线的波长为

,,待测谱线的波长为，如图3所示

IIIHIIIII比较光谱

ITI待测光谱

A,

图3线性插入法原理图

则有:

几，一4-A|

(6)

d、—did、一di

4=4+记（冬—4）(7)

【内容与步骤】

1.调节仪器并观察氢光谱的几条不同颜色的谱线。

将氢灯放置于载物台上，调节载物台高度，使氢灯的出射口与读谱仪的入射狭缝等高。

调节聚光镜的高度，使其与氢灯的出射口、入射狭缝处于同一高度。

打开入射狭缝，并调节其宽度至小于0.1mm。

打开恒偏向角棱镜的盖子，从读谱目镜中观察谱线。通过调节出射物镜上的鼓轮，改变

出射物镜的位置，可以分别观察得到红、蓝、紫三条氢光谱，再次调节入射狭缝的宽度，使

看到的谱线细而清晰。（如果发现谱线强度较弱或者上下不均匀，可将光源左右、上下移动

使谱线上下亮度均匀，左右移动聚光镜使得谱线强度较皿。）

2.测量标准谱一一汞的三条谱线（黄、绿、蓝）的两对位置

将读谱目镜上的调节手轮调至标尺的中间位置后，调节出射物镜上的鼓轮，使读谱目

镜视场里的登线处于红色氢光谱和紫色氢光谱的中间。

换上汞灯作为光源，通过调节读数目镜上的手轮观察汞光谱的不同颜色的谱线。找到其

中最亮最清晰的三条谱线（黄、绿、蓝），并把目镜视场中的竖线分别对准谱线中心，通过

读谱装置读出其位置读数，记为。

3.测出氢光谱在可见光区域的几条较亮谱线的相对位置，通过线性插入法求出其波长。

再次换上氢灯，在不改变出射物镜上鼓轮的情况下，同上方法读出三条氢光谱的位置

读数，记为。

对应每一条氢光谱，分别取与其最近的两条汞光谱佐为标准谱代入公式（7）,计算出

三条氢光谱的波长。

4.求氢的里德伯常数。

分别取n=3、4、5,将氢光谱的波长代入公式（3）,计算出氢的里德伯常数，并与理论

值进行比较计算百分误差3

【注意事项】

1.调节狭缝宽度时用力要小，均匀缓慢旋转，以免损坏刀口。

对于同一次测量，只允许在测量前调节出射物镜上的鼓轮，测量中间过程不能再改变鼓轮

的位置。

恒偏向角棱镜的位置是经过精确调节后固定的，实验时不要去改变其位置，同时也不要用

手触摸棱镜的光学面。

【数据记录和数据处埋】

汞光谱的谱线波紫紫蓝蓝绿绿黄黄红

长（单位：nm）

颜色

波长404.66407.78435.84491.60546.07576.96579.07623.44

数据记氢光谱汞光谱

录表格

（单

位：mm）

次数4"3%“蓝

d2

1

2

3

【思考题】

1.测量未知谱线波长时，如果使用线性内插法，则尽量选用未知谱线较近的两条谱线，为

什么？

2.为什么要在测后前将出射物镜上的鼓轮调节至使读数目镜视场里的竖线处「红色氢光谱

和紫色氢光谱的中间位置、并将读数目镜上的手轮调节至标尺的中点？

3.为什么测量中间不能改变出射物镜上鼓轮的位置？

实验三电子衍射

1924年法国物理学家德布罗意在爱因斯坦光子理论的启示下，提出了一切微观实物粒子都

具有波粒二象性的假设。1927年戴维逊与革末用银晶体反射电子，成功地完成了电子衍射

实验，验证了电子的波动性，并测得了电子的波长。两个月后，英国的汤姆逊和雷德用高速

电子穿透金属薄膜的办法直接获得了电子衍射花纹，进一步证明了德布罗意波的存在。1928

年以后的实验还证实，不仪电子具有波动性，一切实物粒子，如质子、中子、粒子、原子、

分子等都具有波动性。

【实验目的】

1.通过拍摄电子穿透晶体薄膜时的衍射图象，验证德布罗意公式，加深对电子的波粒二象

性的认识。

2、了解电子衍射仪的结构，掌握其使用方法。

【实验原理】

1、德布罗意假设和电子波的波长

1924年德布罗意提出物质波或称德布罗意波的假说，即一切微观粒子，也象光子一样.具有

波粒二象性，并把微观实物粒子的动量P与物质波波长'之间的关系表示为：

.hh

4二孱二一⑴

Pmv

式中h为普朗克常数、m、v分别为粒子的质量和速度，这就是德布罗意公式。

对于一个静止质量为m（）的电子，当加速电压在3（）kV时，电子的运动速度很大，已接近

光速。由于电子速度的加大而引起的电子质量的变化就不可忽略。根据狭义相对论的理论,

电子的质量为：

加）

(2)

式中c是真空中的光速，将（2）式代入（I）式，即可得到电子波的波长:

A=—=—Jlv

(3)

mvmovV

在实验中，只要电子的能量由加速电压所决定，则电子能量的增加就等于电场对电子

所作的功，并利用相对论的动能表达式：

cU=me2—(―厘1—1)(4)

从(4)式得到

222

cJeU+2moceU

v=------------------------；--------(5)

eU+mQc~

及rz=⑹

将(5)式和(6)式代入(3)式得

4=]八:(7)

2”U(1+子\)

、2moe

将e=1.60210-19ch=6.626IO-34J(S.m0=9.11010-31kg,c=2.998108m/s代入⑺式

得

,1226，会与竺(1—0.489x10-6。)区

(8)

4(1+0.978x10-6。)JU

2、电子波的晶体衍射

本实验采用汤姆逊方法，让一束电子穿过无

规则取向的多晶薄膜。电子入射到晶体上时各个

晶粒对入射电子都有散射作用，这些散射波是相

干的。对于给定的一族晶面，当入射角和反射角

相等，而且相邻晶面的电子波的波程差为波长的

整数倍•时，便出现相长干涉，即干涉加强。

从图1可以看此

满足相长干涉的条件由布拉格方程

IdSinO=nA(9)

决定。式中d为相邻晶面之间的距离，（为

掠射角，n为整数，称为反射级。

由于多晶金属薄膜是由相当多的任意取向的单晶粒组成的多晶体，当电子束入射到多晶薄膜

上时，在晶体薄膜内部各个方向上，均有与电子入射线夹角为（的而且符合布拉格公式的反射晶

面。因此，反射电子束是一个以入射线为轴线，其张角为4（的衍射圆锥。衍射圆锥与入射轴线

垂直的照相底片或荧

光屏相遇时形成衍射圆环，这时衍射的电子方向与入射电子方向夹角为2（,如图2所示。

在多品薄膜中，有一些晶面（它们的面间距为dl,d2,d3…）都满足布拉格方程，它们的

反射角分别为（1,（2,（3…因而，在底片或荧光屏上形成许多同心衍射环。

可以证明，对于立方晶系，晶面间距为

d=(10)

7/72+k2+l2

式中a为晶格常数，(hkl)为晶面的密勒指数。每一组密勒指数唯一地确定一族晶面,

其面间距由(10)式给出，

图3为电子衍射的示意图。设样品到底片的距离为D,某一衍射环的半径为r,对应的掠

射角为(。

电了•的加速电压一般为30kV左右，与此相应的电子波的波长比x射线的波

长短得多。因此，由布拉洛公式(9)看出，电子衍射的衍射角(2)也较小。由图6-1-3

近似有

sin/9«r/2D(11)

将(10)式和(11)式代入(9)式，得

2ra_ra

F正十公弄二/而

式中(hkl)为与半径r的衍射环对应的晶面族的晶面指数，0

对于同一底片上的不同衍射环，上式又可写成

4=(12)

D国

3、式中rn为第n个衍射环半径,Mn为与第n个衍射环对应晶面的密初指数平方和。在

实验中只要测出rn,并确定Mn的值，就能测出电子波的波长。将测量值(测和用式

(8)计算的理论值(理相比较，即可验证德布罗意公式的正确性。

4、电子衍射图像的指数标定

实验获得电子衍射相片后，必须确认某衍射环是由哪一组晶面指数(hkl)的晶面族的

布拉格反射形成的，才能利用(12)式计算波长入。

根据晶体学知识，立方晶体结构可分为三类，分别为简单立方，面心立方和体心立方晶体，

依次如图4中(a)、(b)、(c)所示。由理论分析可知，在立方晶系中，对于简单立方晶体，任何晶

面族都可以产生衍射；对于体心立方晶体，只有h+k+1为偶数的晶面族才能产生衍射；而对于面

心立方晶体，只有h+k+11可为奇数或同为偶数的晶面族，才能产生衍射。这样可得到表Io

表1三类立方晶体可能产生衍射环的晶面族

211

面指数(hkl)100110111200210211220300310

简单立方1234568910

M”体心立方246810

面心立方348

410411

面指数Ml)311222320321400322330331420

简单立方II1213141617181920

体心立方1214161820

面心立方II12161920

表中，空白格表示不存在该晶面族的衍射。现在我们以面心立方晶

体为例说明标定指数的过程。

按照表1的规律，对于面心立方晶体可能出现的反射，我们按

照(h2+k2+12)=M由小到大的顺序列出表2。

表2面心立方晶体各衍射环对应的MZWi

12345678~~9~~10~~

333

hklIII200220311222400331420422511

Mn34811121619202427

M,JMi1.0001.3332.6673.6674.0005.3336.3336.6678.0009.000

因为在同一张电子衍射图像中，（和均为定值，由（12）式可以得出

(02=%

(13)

4M

利用（13）式可将各衍射环对应的晶面指数（hkl）定出，或将Mn定出。

方法是：测得某一衍射环半径rn和第一衍射环半径rl,计算出（rn/rl）2值，在表2

的最后一行Mn/Ml值中，查出与此值最接近的一列。则该列中的hk1和Mn即为此衍射环

所对应的晶面指数。完成标定指数以后，即可用（12）式计算波长了。

本实验采用WDYJI型电子衍射，该仪器主要由衍射腔、真空系统和电源三部分组成。

图5为电子衍射仪的外型图。

目S3回口口口口。开关。

机械泵

JC—Z31一一J

灯丝电压靠或电奥高伍kv。。。

碑蟆灯丝

oOO（茄丽笑）高压调节灯丝调节

电源扩散泵高压

/A双

f开。

;（水平位〕

，《垂直位〕

图5电子衍射仪外观图

1、衍射腔

图6为衍射腔示意图,

图6衍射腔示意图

2、A为阴极,B为阳极,C为光阑,F为样品,E为荧光屏或底片。阴极A内装有V型灯

丝，通电后发射电子。灯丝一端加有数万伏的负高压，阳极接地。电子经高压加速

后通过光阑C时被聚焦。当直径只有0.5亳米的电子束穿过晶体薄膜F后，在荧光

屏上形成电子衍射图像。在衍射腔的右端内设有照相装置，一次可以拍摄两张照片。

3、真空系统

真空系统由机械泵，扩散泵和储气筒组成（见图7）。扩散泵与衍射腔之间由真空蝶阀

控制“开”或“关二三通阀可使机械泵与衍射腔连通（“拉”位）或与储气筒连通（“推”

位）。实验或镀膜时须先将衍射腔抽成低真空，然后抽成高真空。只有在抽高真空时才能打

开蝶阀，其他时间都要关闭蝶阀和切断电离规管灯丝电流，以保护扩散泵和电离规管。

（1）若需将衍射腔部分通大气时（如取底片或取已镀好的样品架），可用充气阀充

入空气。但在打开充气阀前，要注意以下几点；

（2）切断电离规管电源。

（3）关闭蝶阀。

（4）若机械泵仍在工作中，三通阀必须置于“推”位。

为防止充气过程中吹破样品薄膜，应将样品架向前旋紧，以使样品架封在装取

样品架的窗口内。

&底片转弱旋钮

图7电子衍射仪真空系统示意图

4、电源

电气部分主要包括真空机组的供电、高压电源、镀膜及灯丝供电三部分，电源控制部分

见图5面板。

（1）真空机组的供电：扩放泵电炉（IOOOW）直接由市电220V单相电源供电，机械泵由380V

三相电源供电。

（2）高压供电：取220V市电，经0.5kW