单缝衍射实验数据怎么计算

第1篇

第1章

1.根据费马原理推导反射定律和折射定律。

2.根据式（15）计算在空气和玻璃（n=1.52）界面上的折射线和反射线的振动能量（即振幅的平方）随入射角的变化，讨论入射平面内和垂直入射平面的振动分量变化的特点。

3.什么条件下光不发生折射而产生全反射？

4.什么是波的单色性、偏振性和相干性？

5.论述偏振光与自然光的差异。

6.从自然光获得全偏振光的条件是什么？

7.论述检测偏振光的原理。

8.当起偏器与检偏器呈不同方位角时，论述透射光强度变化的规律。

9.什么是寻常光线和非寻常光线？如果一束λ=589.3nm的钠黄光进入到用方解石制成的双折射棱镜中，方解石对该光的寻常光线的折射率为n O=1.6584，对非寻常光线的折射率为n E=1.5159，而各向同性的加拿大树胶的折射率n B=1.55，说明何种光能产生全反射，并计算全反射的临界角。

10.半波片和全波片定义是什么？

11.正、负双折射晶体的定义是什么？

12.什么条件产生波的相长干涉和相消干涉。如果两个波的相位差为π／2，采用什么波片可使它们产生相长干涉或相消干涉。

13.论述实像、虚像和放大、缩小实像的形成条件。

14.论述光学显微镜的成像原理。

15.论述透镜光学缺陷及其产生的原因。

16.比较临界照明和科勒照明的差异，分别说明它们的共轭面。

17.论述金相显微镜和生物显微镜照明方式的差异。

18.论述新型无限远光学系统的优点。

19.决定光学显微镜分别率的主要因素是什么？

20.什么是光学显微镜的有效放大倍率？如果采用λ=550nm的黄绿光照明，选用数值孔径NA=0.7的40倍物镜，在有效放大倍率下应选多少倍的目镜？

21.为什么光学显微镜的景深很小？在显微镜操作中，通过什么方法获得景深大的图像？22.为什么从观察转换到摄像时目镜与物镜像平面的相对位置需要调整？

23.与视频显微术相比，数字CCD显微术有什么优点。

24.论述图像处理的步骤和定量分析的内容。

第2章

1.金相样品制备主要有哪些步骤？

2.电解抛光原理是什么，如何选择最佳抛光条件？

3.化学腐蚀剂有哪三个主要组成？

4.电解浸蚀与电解抛光有什么不同？

5.现代金相样品制备技术与传统技术有哪些主要不同点？

6.在低碳钢中均为体心立方结构的铁素体、贝氏体和马氏体共存时，可用什么方法鉴别它们？

第3章

1.如何定义振幅体和相位体？

2.简述相位衬度显微术原理及其成像特点。

3.光学显微镜中如何实现相位衬度成像？

4.什么是正相位衬度和负相位衬度？为什么对于厚的区域在透射式生物显微镜和反射式金相显微镜中的相位衬度是相反的？

5.某金相样品中第二相与基体的高度差为100μm，如果用蓝光（λ=400μm）照射，其干涉结果如何？用什么波晶片能得到相长干涉。

第4章

1.在偏振光金相显微镜中，为什么能观察到光学性质非均匀体的四次明亮和四次消光现象？

2.简述反射式偏振光显微镜与透射式偏振光显微镜的光学布置的不同点。

3.偏振光在金相中的主要应用有哪些？

第5章

1.论述DIC显微镜中有哪些基本的光学组件及其作用。

2.简述DIC图像的形成原理。

3.为什么在DIC显微镜中利用光程梯度而不是利用光程差来成像？

4.与其他成像方式比较，DIC成像的优点是什么？

第6章

1.简述共聚焦成像的光学原理，它与其他成像方式有什么不同？

2.如果分别用蓝光和绿光照明金相样品，计算它们共聚焦成像的横向分辨率和纵向分辨率。

3.为什么共聚焦成像的景深远高于其他成像所需的景深？

第2篇

第7章

1.解释下列名词或概念

连续辐射与特征辐射、短波极限、相干散射与非相干散射、荧光辐射、X射线衰减与真吸收、线吸收系数与质量吸收系数。

2.结合有关理论计算或讨论

（1）在原子序数24（Cr）到74（W）之间选择七种元素，根据它们的Kα2特征谱波长，用图解计算法验证莫塞莱定律。

（2）若X光管的额定功率为1.2k W，当管电压为40k V时，计算允许的最大电流。

（3）为使Cu靶的Kβ线等于Kα线透射系数的1／6，求所需Ni滤波片的厚度。

（4）利用Cu Kα线垂直照射0.1mm的Be，Al，Fe及Pb，分别计算它们的穿透系数。

第8章

1.解释下列名词或概念

点阵与晶胞、晶向指数与晶面指数、晶带与晶带定律、极射投影、乌氏网、标准投影、倒易点阵、布拉格方程与布拉格角、厄瓦尔德图解与反射球。

2.简述下列问题

（1）倒易点阵概念、意义及其与实际点阵的关系。

（2）布拉格方程及其讨论。

（3）布拉格方程与厄瓦尔德图解的一致性。

3.结合有关理论计算或讨论

（1）按晶面间距大小，将立方晶系的（123），（100），（200），（311），（110）及（130）进行排序。

（2）判断（110），（231），（200），（231）、（211）及（212）是否属于［111］晶带。

（3）面心立方多晶体的{111}面间距为0.2087nm，若入射线为Cu-Kα辐射，确定干涉面指数和相应的衍射角。

（4）用Co-Kα辐射照射到α-Fe多晶试样上，试用厄瓦尔德图解法确定{110}面的衍射方向。

第9章

1.解释下列名词或概念

原子散射因子、结构因子、结构消光与系统消光、干涉函数、衍射畴、实际小晶体、多重因子、角因子、吸收因子、温度因子、相对衍射强度。

2.简述下列问题

（1）单个电子、单个原子、单个晶胞及理想晶体的X射线散射。

（2）原子散射因子与结构因子的物理意义及其影响因素。

（3）倒易空间中衍射畴的影响因素及其实际意义。

（4）实际多晶体的相对衍射强度公式及其影响因素。

3.结合有关理论计算或讨论

（1）计算Cu的m=h2+k2+l2从3到12之间各衍射线的结构因子比值。

（2）当Cu3Au完全有序时，Au占据立方晶胞的顶角，而Cu占据各面心位置，写出其结构因子的表达式，并确定哪些衍射线属于超点阵线。

（3）利用Cu-Kα辐射且不考虑温度因子及吸收因子，计算铜{111}与{200}衍射线强度比。

（4）利用Cu-Kα辐射，可获得立方钨粉的四条衍射线，其中2θ分别为40.26o，58.27o， 73.20o，及87.02o。不考虑温度因子和吸收因子，规定最强线强度为100，计算其他线强度。

第10章

1.解释下列名词或概念

测角仪圆、聚焦圆、狭缝、滤波片、单色器、波高分析器、计数器、耦合与非耦合扫描、连续与阶梯扫描、扫描速度与时间常数、衍射强度与分辨率。

2.简述下列问题

（1）德拜-谢乐照相法及其底片安装方式。

（2）衍射仪法、测角仪的结构及其运行方式。

（3）前后梭拉狭缝、发散狭缝、防散射狭缝及接收狭缝的作用。

（4）石墨单色器原理及其衍射几何光路。

（5）闪烁计数管的工作原理。

（6）试样状态及测量条件对实验结果的影响。

3.结合有关理论计算或讨论

（1）衍射角2θ分别为10°和90°，计算测角仪圆与聚焦圆的半径之比。

（2）测角仪圆半径为185mm，发散狭缝为1°，衍射角2θ分别为10°和90°，计算射线照射试样的面积。

（3）衍射角2θ分别为10°和90°时，计算安装石墨单色器后所造成的角因子差异。

（4）利用普通衍射仪对1Cr18Ni9Ti进行定量分析，试选择X射线管靶类型、管压、管流、滤波片、狭缝、扫描范围及扫描速度等。

第11章

1.解释下列名词或概念

标准PDF卡片、索引分类及方法、手工与计算机检索、直接对比定量分析法、内标与外标定量分析法。

2.简述下列问题

（1）X射线物相定性分析与荧光分析在实验原理及目的上的区别。

（2）标准PDF卡片中主要栏目的内容。

（3）现行索引分类及其使用方法。

（4）几种常见定量分析方法的特点与适用范围。

3.结合有关理论计算或讨论

（1）试借助PDF卡片，根据下表衍射数据，确定未知试样的物相组分。

（2）利用Co-Kα辐照组织为马氏体及奥氏体的试样，其中马氏体为体心立方结构且点阵常数为0.291nm，奥氏体为面心立方结构且点阵常数为0.364nm，温度取27℃，试分别计算两相的强度因子（C=（V／Vc）2P｜F｜2Lpe-2M）值。

（3）在α-Fe2O3及Fe3O4混合物的衍射谱线中，两相最强线的比为1∶1.3，试借助索引上的参比强度值，计算α-Fe2O3的相对含量。

第12章

1.解释下列名词或概念

晶体结构识别与晶系指标化、点阵参数测量误差与消除方法、晶体结构模型分析。

2.简述下列问题

（1）晶体结构识别与晶系指标化的过程及注意事项。

（2）衍射仪法测量点阵常数的主要误差来源与消除方法。

3.结合有关理论计算或讨论

（1）利用Cu Kα照射立方晶系试样，高角区sin2θ分别为0.503，0.548，0.726，0.861及0.905，试标定各衍射线的晶面指数。

（2）利用一条2θ=50°衍射线求点阵常数，设测角仪半径为185mm，试样表面离轴误差为0.05mm，求立方晶系的点阵参数误差。

（3）铝的热膨胀系数为2.4×10-5／℃，点阵参数a=0.4049nm，试计算每变化1℃所造成的点阵参数误差。

第13章

1.解释下列名词或概念

宏观应力与微观应力、同倾法与侧倾法、固定Ψ0法与固定Ψ法、半高宽中点定峰法与抛物线定峰法、X射线应力常数。

2.简述下列问题

（1）基于X射线衍射效应，介绍材料中内应力的分类方法。

（2）宏观平面应力的测量原理。

（3）X射线应力测量中的试样要求及参数选择。

3.结合有关理论计算或讨论

（1）同倾固定Ψ0法，晶面衍射角2θ=156°，计算Ψ0为0°及45°时的实际Ψ角。同倾固定Ψ法，晶面衍射角2θ=98°，计算允许的最大Ψ角。

（2）假定铝的（311）与（222）晶面弹性模量均为70GPa，泊松比均为0.33，利用Cr Kα辐射及0°～45°法，计算100MPa应力所造成的两晶面各自的2θ变化值，即2θΨ=45°-2θΨ=0°值。

（3）利用Cr Kα辐射及0°～45°两点法，测量钢材表面应力，应力常数为-318MPa／（°），衍射角2θΨ=0°=156.13及2θΨ=45°=156.85，试计算应力值。

第14章

1.解释下列名词或概念

几何宽化与物理宽化、细晶宽化与显微畸变宽化、卷积关系、宽化效应分离、非晶径向分布函数、结晶度、小角散射、吉尼叶公式。

2.简述下列问题

（1）实测衍射谱线的各种宽化效应。

（2）谱线各种宽化效应的卷积合成与分离。

（3）线形分析的主要应用。

3.结合有关理论计算或讨论

（1）试绘制利用傅里叶变换法分解几何宽化和物理宽化的计算机程序流程图。

（2）假定线形函数1／（1+k4x2）m，m为常数，试推导此函数的半高宽及积分宽度。

（3）利用Co-Kα辐射分析钢材试样，测得（110）和（220）面衍射角2θ分别为52.38°和123.92°，谱线半高宽分别为0.42°和1.09°，按照柯西分布法计算试样微晶尺寸和显微畸变量。

第15章

1.解释下列名词或概念

织构与织构指数、丝织构与板织构、极图与反极图、ODF函数、单晶定向。

2.简述下列问题

（1）织构反射与透射测量法。

（2）丝织构简易测量法。

（3）ODF函数计算方法。

（4）单晶定向的劳厄照相法与衍射仪法。

3.结合有关理论计算或讨论

（1）举例讨论极图与反极图的适用场合。

（2）设铁丝的织构轴为［110］，利用Co-Kα辐射分别测量丝轴横断面和平行面，试确定极图上（110）强点的位置。

（3）铝丝具有＜111＞＜100＞双织构，试绘出投影面平行于丝轴的{111}及{100}面的极图以及轴向反极图的示意图。

第3篇

第16章

1.高能电子与固体样品相互作用产生哪些主要物理信号？比较这些信号成像的分辨率。

2.说明透射电子显微镜中电子光学系统的基本构造和各部分的作用。

3.说明钨灯丝、La B6、场发射三种电子枪的工作原理及其优缺点。

4.试比较电磁透镜在成像中与玻璃薄凸透镜的异同性。

5.电磁透镜的球差、像散和色差是如何产生的，怎样来减小这些像差的影响？

6.在三透镜成像系统中，变倍操作中光路是怎么样做相应调整的？

7.什么是影响电磁透镜分辨本领的主要因素？简述小孔径成像的优点。

第17章

1.简述复型方法的种类及其各自的特点。

2.定形地说明复型电子像衬度原理。

3.提高复型电子像衬度有哪些途径？

4.简述塑料 （预投影）碳二级复型制备的主要过程和根据投影方向判别浮雕的方法。

5.简述用于透射电子显微镜观察的金属薄膜、陶瓷薄膜和高分子薄膜的制备方法。

6.简述大块试样制成金属薄膜的一般步骤和影响最终电解抛光质量的因素。

第18章

1.叙述电子衍射和X射线衍射的异同点。

2.证明2dsinθ=λ与k′-k=g是等价的。

3.计算面心立方点阵和底心四方点阵的结构因子，说明衍射条件，并分别画出它们所对应的倒易点阵。

4.由简单电子衍射装置推导高能电子衍射几何分析公式的两种表达式；说明相机常数的物理意义。

5.简述选区电子衍射的原理和标准操作方法。

6.如何利用选区电子衍射花样来确定组织形貌像中的晶体学方向？

7.利用Tl Cl多晶环花样，标定相机常数K。

（1）已知从底片上测得的环半径为

（2）已知Tl Cl为简单立方晶体（α=0.3842nm），标准d值为

（3）画出K R曲线，计算K的平均值。

8.影响相机常数标定精度的因素有哪些？为什么内标方法能有效地但却较小地影响相机常数标定精度。

9.为什么一组平行的（uvw）*倒易平面中，只有零层倒易平面（uvw）对应于正点阵中的［uvw］*0晶带？为什么单晶电子衍射花样就是满足衍射条件的某个（uvw）*0零层倒易平面的放大像。

10.（1）画出面心立方晶体的倒易点阵，取一个单胞中N=h2+k2+l2≤12的倒易阵点（要考虑结构振幅Fg）。

（2）说明倒易点阵属什么点阵类型。

（3）在该倒易点阵中构画出（110）*0的倒易截面。

11.画出面心立方晶体［110］晶带的标准电子衍射花样。

12.标定淬火配分钢中残余奥氏体（FCC）和马氏体（BCC）的复合电子衍射花样（见习题图），确定它们的取向关系。已知马氏体的点阵常数α=0.2866nm，奥氏体的点阵常数α=0.3585nm。

13.根据面心立方晶体的倒易点阵画出（001）*0，（001）+1和（001）-1的倒易平面。如何识别高阶的（001）+1和（001）-1斑点。

15.画出α-Fe的［113］晶带的孪晶标准电子衍射花样。

16.一个多晶薄膜和一个单晶薄膜叠起后的电子衍射花样如下图所示。从双衍射观点出发，说明两个叠加薄膜在无双衍射时的花样特征及存在双衍射条件下的形成过程。

17.简述菊池线花样的形成原理和获得清晰菊池花样的条件。

18.下图为Al晶体在100k V加速电压下拍摄的菊池花样。中心斑点（000）与111斑点的距离为15mm，111斑点与菊池亮线的垂直距离（X）为5mm，已知Al为面心立方结构，点阵常数a=0.4041nm，试

（1）确定偏离参量S的正、负值。

（3）计算S值。

19.简述质量衬度、衍射衬度和相位衬度成像的原理、分辨率及其成像方法。

20.简述明场、中心暗场、弱束暗场成像的方法，并简述衬度与衍射束强度的关系。

21.衍射运动学的基本假设是什么，怎样做才能满足或接近基本假设？

22.说明理想晶体和缺陷晶体衍射运动学基本方程的差异和在什么条件下缺陷衬度不可见。

23.试说明厚度消光条纹、倾斜晶界、相界、孪晶界像衬度的由来及其图像特征。

24.试说明弯曲消光条纹和位错像衬度的由来及其图像特征。

25.缺陷不可见的判据是什么？如何用不可见判据来确定位错柏氏矢量？

26.如何确认复合电子衍射花样中哪些斑点属同一晶带？

第19章

1.用傅里叶变换说明高分辨成像的两个过程。

2.什么是弱相位体、透射函数、传递函数和谢尔策欠焦？

3.如何解释弱相体的高分辨像。

4.为什么薄膜样品比块体样品X射线能谱成分分析的空间分辨率高，并且成分定量分析中修正项要简单？

5.简述会聚束电子衍射的形成原理和主要应用。

6.为什么会聚束中的菊池线比电子衍射中的菊池线清晰明亮。

7.简述电子能量损失谱的特征和主要应用。

第20章

1.简述扫描电子显微镜的工作原理。为什么二次电子信号特别适用于显示表面形貌衬度？

2.为什么扫描电子显微镜的景深远大于光学显微镜？

3.什么是加速电压和减速电压？论述提高形貌衬度和分辨率的电子减速技术的原理。

4.简述利用“硅半导体对”背散射电子信号检测器可获得形貌衬度和成分衬度的工作原理。

5.简述二次电子和背散射电子任意比例混合的E×B技术的原理。

6.简述电子背散射衍射形成原理和它的主要用途。

7.立方取向为（100）［010］，即轧面为（100），轧向为［010］，画出{111}极图中［111］极点的位置。

8.通过附录18中的标准投影图确定图20 42（a）极图的织构。

9.用反极图在［100］-［110］-［111］取向三角形中表示铜型取向（211）［111］。

10.立方晶系中的铜型取向为（121）［111］，画出其欧拉取向空间的示意图。

11.当轴／角对分别为θ=26.53°和u=［110］时，求∑。

第21章

1.电子探针进行成分分析有哪些特点？

2.简述直进式线性波谱仪的工作原理。

3.试比较能谱仪和波谱仪的优缺点。为什么能谱仪至今还不能完全取代波谱仪？

4.简述电子探针进行点、线、面分析的主要步骤，分析其能提供哪些信息。

5.如果JCXA-733电子探针中的聚焦圆半径是140mm，若用PET（d=0.4375nm）和LIF （d=0.2013nm）分光晶体来检测Si，Mn和Fe的Kα特征X射线（波长查附录3），分光晶体应调至什么位置（即计算出谱仪长度L值）？

6.元素定量分析中应考虑哪些修正效应？

第22章

1.简述STM的原理，说明为什么它的分别率高于TEM？

2.简述STM的恒流扫描模式和恒高扫描模式的特点。

3.简述AFM的原理，并与STM原理比较，说明为什么AFM可以用于导体、半导体和绝缘体样品，而STM不能用于绝缘体样品。

4.简述AFM的接触模式、非接触模式和轻敲模式的方法和特点。

第4篇

第23章

1.说明XPS谱分析的基本方程。

2.如何将样品的ΦS功函数转换为仪器材料的功函数ΦSP，其意义何在？

3.何谓化学位移及其作用？

4.简述X射线光电子能谱仪的工作原理。

5.如何鉴别M-O化合物、M-OH化合物和M-NO3化合物，举例说明。

6.如何鉴别Fe的单质Fe3O4、Fe O、Fe2O3和α-Fe OOH，举例说明。

第24章

1.何谓瑞利散射和拉曼散射。

2.简述根据拉曼频率确定不同化学键的原理。

3.何谓斯托克斯线和反斯托克斯线，为什么斯托克斯线总是比反斯托克斯线强？

4.什么条件下不出现拉曼位移？

5.简述激光拉曼谱仪的构造包括哪几部分，各自有什么作用？

6.如何鉴别铁的氧化物α-Fe2O3和羟基氧化物α-Fe OOH、γ-Fe OOH和δ-Fe OOH，举例说明。