基于荧光光谱的玻尔兹曼常量测量

玻尔兹曼常量的准确测量有助于对温度基本单位的重新定义.本文提出了一类测量玻尔兹曼常量的方法——荧光光谱方法:根据电子占据不同能级的玻尔兹曼分布规律,通过测量不同温度下荧光材料的荧光光谱,分析温度对荧光强度比例的影响,推导得到玻尔兹曼常量kB与hc(普朗克常量与真空光速的乘积)的数值关系.kB值的初步测量结果与目前COD...     

基于数字锁相放大器的电阻噪声特性研究

基于SR830型锁相放大器,设计了以LabVIEW软件实时通信测量的电阻噪声特性研究实验,验证了热噪声与闪烁噪声的主要特征,评估了实验系统的本底噪声,并从信噪比特点分析了适合测定散弹噪声的实验条件,提供了降低电阻噪声的方法.结合RC低通滤波原理对1～4阶低通滤波器的滤波带宽、带边斜率和阶跃响应等特性做了分析,讨论了2种调节动态储备的方法.通过电阻噪声实验探究了时间常量、陡降和动态储备对测量噪声的影响,提供了优化测量参量的思路.     

基于数字锁相放大器测量电阻热噪声

数字式锁相放大器利用相干解调的方法对有用信号进行搬移,再结合高Q值的窄带低通滤波器对搬移后的信号进行低通滤波,最后得到有用信号的幅值与相位信息.利用OE1022锁相放大器测量了电阻热噪声,使用LabVIEW采集电阻热噪声数据,并用MAD算法统计处理数据.实验结果表明:1kΩ～1MΩ的陶瓷电阻的热噪声测量值符合电阻热噪声理论.     

用电路噪声测量玻尔兹曼常量和电子电荷

设计并搭建热噪声和散粒噪声测试电路系统,利用锁相放大器,从极强的背景噪声中提取微弱待测电信号,输入参考信号实现频谱搬移测量法,测定了玻尔兹曼常量k和电子电荷e.该实验能够加深学生对电路噪声特性的理解,掌握锁相放大器技术和微弱信号测量方法.     

不同温度下电阻热噪声测量方案与电磁屏蔽的改进

电阻热噪声测量需要隔离环境噪声对测量的干扰。通过远程控制扫频噪声测量发现教学实验室即使在无人时仍有明显特征的环境噪声；另一方面，位于电阻旁边的热电偶即使在非测量状态下也会引入噪声。为此，高屏蔽能力的变温样品盒成为变温测量电阻热噪声的关键。本文研制一款用于实验教学的样品盒，测温热电偶设置在样品盒外，但与电阻保持良好热接触；进一步结合锁相放大器A-B共模输入和输入带宽修正，获得较好的实验效果。     

基于芯片级控温技术的玻尔兹曼常量测定仪

为解决测量玻尔兹曼常量时获取PN结真实温度及温度连续变化的问题,设计了基于芯片级控温技术的玻尔兹曼常量测定仪.该仪器采用以AVR单片机为核心控制系统,集成电路CA3046为控温芯片,24064图形点阵液晶显示器作为显示单元.将加热电阻和测温传感器与PN结集成在同一芯片内组成PN组件.单片机对PN组件进行温度控制,可以实现对PN组件中PN结温度调整、恒温控制、温度测量并用液晶屏24064显示.实际应用表明,该测定仪具有升降温快、控温稳定,测量结果与国际公认值相对偏差小于2％.     

电介质的热噪声

电阻的热噪声超源于在一定温度下的导体中所存在的电涨落现象.Johnson首先观察到这一现象并对电解液和金属电阻作了精确的实验测量[1],Nyquist首先推导出与实验值符合得很好的热噪声公式:[2]上式亦称Nyquist公式或Johnson公式.其中in为电阻R中流过的热噪声电流频谱密度,en为电阻R两端呈现的热噪声电压频谱密度,k为Boltzmann常数,T为电阻R所处温度. Nyquist公式是很据实验结果假设电阻和噪声均不随频率而变(即所谓“白噪声”)的条件下得出的.电介质的电阻(阻抗实部)均随频率而变.显然,Nyquist公式是否适用,有待于作严格的论证.本文给出…     

用相变法测定普适气体常量

使用FD－NCD空气比热容比测定仪，基于相变法测量了普适气体常量和玻尔兹曼常量。     

光纤1/f热噪声的实验研究

光纤热噪声是限制光纤传感、测量系统性能的最终因素.但是低频区域呈1/f谱特性的光纤热噪声的形成机制迄今仍然存在争论.实验研究了光纤1/f热噪声水平与光纤内杂质离子浓度和光纤施加张力的关系,验证了这类热噪声来源于光纤内部的机械耗散引起的长度自发抖动,符合热机械噪声的理论假设.     

高精度流体热物性实验系统及测试

高精度的流体热物性实验研究是新工质工程应用的必要基础,也是获取部分基础物理常量的重要途径(如声速法测量玻尔兹曼常数k、通用气体常数R).本文建立了高精度的流体热物性实验系统,包括温度测量和恒温系统、压力测量及真空配气系统,实现了实验系统的自动控制与数据采集.可用温度范围-40～180℃,不确定度为±5 mK;压力范围0～10 MPa,不确定度为±50 Pa(0～130 kPa),±100 Pa(130～3000 kPa),±0.01%(3～10 MPa).进行了HFC-227ea的饱和蒸气压验证性实验,结果表明本系统运行稳定,具有较高测量精度.     

用白炽灯作光源测量普朗克常量--第36届国际奥林匹克物理竞赛实验题分析

介绍了第36届国际奥林匹克物理竞赛“用白炽灯测量普朗克常量”实验,该题利用白炽灯作为辐射源并配合波长滤波器、减光板以及光敏电阻等装置,测量普朗克常量.文章对该实验进行了分析并给出解答.     

利用晶体三极管测玻尔兹曼常量实验方法的讨论

在不使用运算放大器的情况下,直接利用晶体三极管与数字式电流表测出扩散电流,可以得到较为准确的玻尔兹曼常量.     

测定玻尔兹曼常数的一种方法

测定玻尔兹曼常数的一种方法张双明，李世玉，张秋云（天津理工学院３００１９１）（天津轻工业学院３００４５ｏ）本文提出了采用光测高温计测定被测物亮度温度的方法结合光电三极管电路的测量，实现测定玻尔兹曼常数实验的目的．实验装置简单，实验易于实现．１．原理普...     

热噪声对串联约瑟夫森结阵列相位锁定的影响研究

相位锁定对于约瑟夫森结阵列的应用具有重要意义,采用数值仿真的方法研究了热噪声对约瑟夫森结阵列相位锁定的影响。采用电阻电容并联约瑟夫森结模型,利用公共并联电阻实现阵列的相位锁定,取不同的热噪声水平研究系统存在相位锁定的参数范围。结果包括不同热噪声情况下,约瑟夫森结临界电流的不一致性、McCumber参数对实现相位锁定的参数范围的影响,得到了热噪声对相位锁定的影响规律。     

基于LabVIEW的单臂、双臂电桥仿真实验系统开发

针对大学物理实验中的直流电桥测电阻实验,统一了单臂电桥和双臂电桥中流过检流计的电流强度计算公式.以Lab VIEW为开发工具,设计了一套集直流单臂、双臂电桥测试功能于一体的虚拟仿真实验系统,实现了单臂电桥测量中值电阻和双臂电桥测量低值电阻的全部功能.在大学物理实验教学中,将虚拟仪器用于实验教学,辅助讲解教学难点,有效地提高了教学质量;将虚拟仿真实验通过VI生成应用程序(EXE)放在校园网上,用于信息化教学,为学生预习、复习提供了自主学习空间.     

用X射线衍射仪测量普朗克常量

讨论了用X射线衍射仪测量普朗克常量的误差来源和改进方法.由于仪器结构和所用透明单晶样品对谱线的展宽效应使不同电压对应的最短波长测量值减小,在计算普朗克常量时应对实验测量的各最短波长进行修正.结果表明用修正的最短波长拟合得到的普朗克常量与理论值基本一致.     

软X射线反射法测量金属W的光学常量

在同步辐射装置3W1B光束线上测量了软X射线能区50~200 eV金属W薄膜的反射率,并采用最小二乘拟合得到其光学常量.实验采用三种样品：Si衬底单层W超薄膜，Si衬底W/C双层膜，SiO2衬底W薄膜.分别获得金属W光学常量，三种样品的结果分别代表W薄膜光学常量，WC薄膜结合中W薄膜的光学常量及体材料W的光学常量.结果表明,前两者结果与以往发表数据一致性较好，第三种样品的结果则更接近已发表的体材料的结果.通过实验结果和已发表数据的比较，发现随着薄膜厚度的降低，光学常量实部（色散因子）变化不明显，而虚部（吸收因子）随之升高.实验不确定度来源于光谱纯净度和光源稳定性.     

基于PN结的I-V特性精确获得物理参量

基于实验室原有的测量PN结电阻温度特性装置,获得了不同温度下的PN结伏安特性曲线.通过对PN结的标准I-V特性作对数处理,并对ln I-U曲线拟合,从拟合曲线的斜率和截距得到了玻尔兹曼常量k和反向饱和电流IS,同时,测试结果还给出了反向饱和电流I_S的温度变化关系,利用One-first软件对数据进一步处理后,得到了理想化因子和材料的禁带宽度.     

利用PN结测量玻尔兹曼常数实验分析

运用半导体的PN结扩散电流与电压关系特性，精确地测量了玻尔兹曼常数．实验选取了两种不同的温度环境，应用Origin6．0绘图软件进行了实验数据分析和处理，并对测量结果进行了比较．该实验对弱电流间接测量的方法对其他相关的实验有很好的借鉴作用．     

热辐射基础实验

利用PASCO热辐射实验装置，进行了辐射体辐射出射度、反平方定律、斯特藩-玻尔兹曼辐射定律等基本实验的研究，并对测量结果进行了数据拟合，实验结果和理论模拟符合得很好。