《近代物理實驗》課程實驗教學(xué)大綱

1、近代物理實驗實驗教學(xué)大綱課程代碼：PHYS2004課程名稱：近代物理實驗英文名稱：Modern Physics Experiments實驗室名稱：物理實驗教學(xué)中心 近代物理實驗室課程學(xué)時：54實驗學(xué)時：54 一、本課程實驗教學(xué)目的與要求根據(jù)近代物理實驗教學(xué)大綱的要求，結(jié)合本校物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、能源學(xué)院物理類相關(guān)專業(yè)的課程要求，近代物理實驗教學(xué)內(nèi)容包括實驗思想、實驗設(shè)計、實驗技術(shù)及數(shù)據(jù)處理等四個方面的教學(xué)要求，注重安排一些在近代物理學(xué)發(fā)展史中起重要作用的著名實驗，其目的是培養(yǎng)物理學(xué)相關(guān)專業(yè)高年級學(xué)生對一些典型物理實驗方法的理解和實驗技巧的掌握，提高他們的科學(xué)探索意識。實驗選題分為兩個部分：必做

2、實驗和選做實驗。二、主要儀器設(shè)備及現(xiàn)有臺套數(shù)1、相對論實驗譜儀2套13、正溫度系數(shù)（PTC）半導(dǎo)體陶瓷2、射線的吸收和能量的測定1套阻溫特性曲線的測量1套3、夫蘭克赫茲實驗2套14、掃描隧道顯微鏡1套4、塞曼效應(yīng)1套15、光速的測定2套5、光譜定性分析1套16、傳感器實驗1套6、動態(tài)全息計量術(shù)1套17、黑體輻射實驗1套7、氫原子光譜1套18、單光子計數(shù)實驗1套8、核磁共振2套19、光多道實驗1套9、鐵磁共振2套20、光磁共振2套10、電子自旋共振2套21、X射線實驗2套11、微波實驗系統(tǒng)2套12、示波器法觀測磁滯回線1套三、實驗課程內(nèi)容和學(xué)時分配序號實驗項目名稱目的要求實驗內(nèi)容學(xué)時分配實驗類型

3、每組人數(shù)必開、選開1驗證快速電子的動量與動能的相對論關(guān)系驗證快速電子的動量與動能的相對論關(guān)系，了解磁譜儀的測量原理，閃爍計數(shù)器的使用方法及擬合法數(shù)據(jù)處理的思想方法。1、學(xué)習(xí)用磁譜儀測量射線的能量；2、驗證愛因斯坦動量與動能的相對論關(guān)系。3綜合性1-2必開2射線的吸收和能量的測定了解粒子被物質(zhì)吸收的規(guī)律，學(xué)會用吸收法測量粒子的最大能量，從而掌握一種同位素監(jiān)定方法。1、觀察和測量物質(zhì)對射線的吸收規(guī)律；2、測量射線在Al中的射程。3綜合性1-2必開3夫蘭克赫茲實驗通過測定汞原子和氬原子的第一激發(fā)電位，證明原子能級的存在，學(xué)習(xí)測量微電流的方法。1、學(xué)習(xí)用慢電子碰撞原子的方法測量原子的中肯電位；2、驗證

4、原子能級的存在。31-2必開4塞曼效應(yīng)使用法布里伯洛干涉儀觀察光譜線的塞曼效應(yīng)，并從所拍攝的干涉條紋測定電子的荷質(zhì)比。1、觀察和測量汞綠線的塞曼效應(yīng)；2、測定電子的荷質(zhì)比。3綜合性1-2必開5光譜定性分析掌握用哈脫曼光欄拍攝和比較光譜的原理和方法，通過光譜照相和光譜波長的測量進(jìn)行合金光譜定性分析。1、用攝譜儀拍攝銅合金的光譜；2、通過譜線波長的測量確定樣品中所含元素。31-2必開6動態(tài)全息計量術(shù)了解全息干涉計量的基本原理及掌握動態(tài)全息照相的拍攝方法，拍攝振動揚(yáng)聲器的全息照片并對它進(jìn)行振動分析。利用全息干涉計量術(shù)拍攝振動物體的全息照片并進(jìn)行分析。3綜合性1-2必開7氫原子光譜認(rèn)識氫原子光譜，觀測

5、巴爾末系中各譜線的波長，從而驗證巴爾末公式，測定里德堡常數(shù)。1、測量氫原子光譜巴爾末系中各光譜線的波長；2、測量里德堡常數(shù)。31-2必開8核磁共振了解核磁共振現(xiàn)象，用核磁共振方法精確測量磁場，利用其穩(wěn)態(tài)吸收信號測量均勻磁場及原子核旋磁比。1、用核磁共振法精確測量磁場；2、測定核的旋磁比和朗德因子。3綜合性1-2必開9鐵磁共振通過觀察鐵磁共振現(xiàn)象和測量YIG小球的共振線寬B，了解FMR機(jī)理及其實驗方法，并學(xué)習(xí)有關(guān)的微波技術(shù)知識。用通過式諧振腔裝置測量多晶鐵氧體樣品的鐵磁共振線寬并求出YIG小球的旋磁比和g因子。3綜合性1-2必開10電子自旋共振了解電子自旋共振（ESR）現(xiàn)象及其基本原理，測量DP

6、PH自由基中電子的g因子和共振曲線的線寬。測量DPPH自由基中電子的g因子和共振曲線的線寬。3綜合性1-2必開11微波實驗熟悉微波測試系統(tǒng)，測出反射式速調(diào)管的工作特性曲線，掌握駐波測量、頻率測量、功率測量及波導(dǎo)波長測量的基本方法。1、用只讀頻率計測量微波頻率并計算微波波導(dǎo)波長；2、測量不同負(fù)載的駐波比。3綜合性1-2必開12示波器法觀測磁滯回線學(xué)習(xí)使用示波器來觀察鐵氧體的磁滯回線，并從回線上定量地求出材料的幾個主要磁參數(shù)，即矯頑力、飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁損耗的數(shù)值。1、觀察并測量鐵氧體的磁滯回線；2、根據(jù)磁滯回線計算樣品的主要磁參數(shù)。31-2必開13正溫度系數(shù)（PTC）半導(dǎo)體陶瓷阻溫特性曲線的測量

7、了解PTC陶瓷材料阻溫特性的物理機(jī)理，測定其阻溫特性曲線并計算有關(guān)參數(shù)1、了解PTC陶瓷材料阻溫特性；2、測量PTC陶瓷材料的有關(guān)參數(shù)。3綜合性1-2必開14光速的測定掌握幾種測量光速的實驗思想和實驗方法。學(xué)會用位相法測定調(diào)制波的波長和間接測時法來測定光速。并比較各種方法的優(yōu)劣和測量誤差的主要來源。用“光程時間法”和“位相法”測量光在空氣中的傳播速度。3綜合性1-2必開15傳感器實驗理解和掌握多種非電量電測的方法，學(xué)會利用多種傳感器測量力、力矩、壓力、加速度、重量等物理量。利用非電量電測法測量力、力矩、壓力、加速度、重量等力學(xué)量。3綜合性1-2必開16X射線實驗了解和掌握利用X射線對靶材料作用

8、的特征光譜來研究晶體的結(jié)構(gòu)，如測定單晶體的晶格結(jié)構(gòu)、多晶粉末樣品的晶面間隔和鉬陽極特征X射線的精細(xì)結(jié)構(gòu)等。1、測量鉬的特征X射線光譜的波長；2、測量NaCl單晶樣品的晶格常數(shù)。3設(shè)計性1-2必開17掃描隧道顯微鏡學(xué)習(xí)和了解掃描隧道顯微鏡的原理和結(jié)構(gòu)，觀測和驗證量子力學(xué)中的隧道效應(yīng)，通過觀測金和石墨樣品，了解物質(zhì)表面的原子結(jié)構(gòu)，并學(xué)會用計算機(jī)軟件處理原始圖象數(shù)據(jù)。1、通過觀察理解量子力學(xué)的隧穿效應(yīng)；2、利用STM觀測樣品表面的原子結(jié)構(gòu)。3設(shè)計性1-2選開18黑體輻射理解和學(xué)會通過對黑體輻射能量和任意發(fā)光源輻射能量的測量，記錄發(fā)光源的輻射能量曲線，并驗證維恩位移定律和斯特藩波爾茲曼定律。驗證維恩位

9、移定律和斯特藩波爾茲曼定律。3綜合性1-2選開19單光子計數(shù)掌握一種利用光電倍增管測量極微弱光的方法，了解光子計數(shù)的基本原理、實驗技術(shù)和弱光檢測中的一些主要問題，并通過與鎖相放大器測量弱光方法的比較，加深對單光子技術(shù)的認(rèn)識。利用光電倍增管和鎖相放大器掌握一種測量極弱光的方法，以加深對單光子技術(shù)的認(rèn)識。3設(shè)計性1-2選開20光多道分析了解和掌握光學(xué)多道分析器的原理和使用方法，測定氫原子巴爾末系中各譜線的波長和里德堡常數(shù)，了解氫原子能級與光譜的關(guān)系。測定氫原子巴爾末系中各譜線的波長和里德堡常數(shù)。3綜合性1-2選開21光磁共振理解和掌握利用光抽運(yùn)效應(yīng)來研究堿金屬原子銣，從而觀察和測量原子超精細(xì)結(jié)構(gòu)塞

10、曼子能級間的磁共振。利用光抽運(yùn)效應(yīng)測量原子超精細(xì)結(jié)構(gòu)塞曼子能級間的磁共振。3綜合性1-2選開22核衰變的統(tǒng)計規(guī)律測量NaI(Ti)閃爍探測器的坪曲線，確定合適的工作電壓，了解并驗證原子核衰變及放射性計數(shù)的統(tǒng)計性，掌握計算統(tǒng)計誤差的方法，檢驗測量數(shù)據(jù)的分布類型的方法。1、測量NaI(Ti)閃爍探測器的坪曲線；2、驗證原子核衰變及放射性計數(shù)的統(tǒng)計性，3設(shè)計性1-2選開23NaI(Ti)單晶閃爍譜儀了解閃爍探測器的結(jié)構(gòu)、原理，掌握NaI(Ti)單晶閃爍譜儀的幾個性能指標(biāo)和測試方法及有關(guān)核電子學(xué)儀器的數(shù)據(jù)采集、記錄方法核數(shù)據(jù)處理原理。掌握NaI(Ti)單晶閃爍譜儀的的結(jié)構(gòu)和測試方法及有關(guān)核電子學(xué)儀器的數(shù)據(jù)采集、記錄方法核數(shù)據(jù)處理原理。3綜合性1-2選開四、考核方式1、實驗報告：學(xué)生每做完一個實驗必須獨立完成一篇實驗報告。報告必須包括的內(nèi)容為：實驗名稱、實驗?zāi)康摹嶒炈闷鞑?、實驗原理、實驗步驟、原始數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理、實驗結(jié)果分析等。2、考核方式（1）實驗課的考核方式為平時實驗成績+筆試成績。（2）實驗課課平時成績占課程總成績的