《近代物理實(shí)驗(yàn)》教學(xué)大綱

《近代物理實(shí)驗(yàn)》教學(xué)大綱課程編號(hào)：10220124英文名稱：ModernPhysicsExperiment學(xué)分：1學(xué)時(shí)：32先修課程：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程類(lèi)別：專業(yè)拓展課程授課對(duì)象：科學(xué)教育專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：數(shù)理信息學(xué)院修讀學(xué)期：第4學(xué)期一、課程描述和教學(xué)目標(biāo)近代物理實(shí)驗(yàn)是高等學(xué)?？茖W(xué)教育專業(yè)本科生的獨(dú)立實(shí)踐課程，通過(guò)本實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握一些綜合的、先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方法和技能；培養(yǎng)認(rèn)真的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神和治學(xué)態(tài)度；培養(yǎng)科學(xué)思維和創(chuàng)新能力，提高實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力；加深對(duì)相關(guān)物理概念和規(guī)律的理解。本課程擬達(dá)到的課程目標(biāo):課程目標(biāo)1：了解在近代物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)中有廣泛應(yīng)用的典型實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容包括原子物理、固體物理、激光與光信息處理、光譜、聲學(xué)、微波、磁共振等。課程目標(biāo)2：理解近代、現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)的基本操作規(guī)范，掌握實(shí)驗(yàn)的基本操作技術(shù)，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析和處理能力以及實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)分析的能力，并掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。課程目標(biāo)3：本實(shí)驗(yàn)課程要求學(xué)生要對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行充分的預(yù)習(xí)，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前就要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒒緦?shí)驗(yàn)原理和設(shè)備的基本情況。在實(shí)驗(yàn)中要求學(xué)生既要獨(dú)立思考又要團(tuán)結(jié)協(xié)作，通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力有顯著的提高，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的綜合能力。課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系表2-1課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度（H、M、L）學(xué)科素養(yǎng)3-2實(shí)踐能力：掌握自然科學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)技能，具有較強(qiáng)的觀察和實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、數(shù)據(jù)分析能力以及科學(xué)探究能力，具有實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3H（高支撐）溝通合作8-1團(tuán)隊(duì)合作能力：具有團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和協(xié)作精神，理解學(xué)習(xí)共同體的作用，掌握?qǐng)F(tuán)隊(duì)協(xié)作的策略和方法，能積極開(kāi)展小組互助和合作學(xué)習(xí)。課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3H（中支撐）教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配本課程總學(xué)時(shí)32學(xué)時(shí)，其中理論0學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)32學(xué)時(shí)。表3-1實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容、基本要求、課程目標(biāo)與學(xué)時(shí)分配序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求學(xué)時(shí)類(lèi)型對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1密立根油滴實(shí)驗(yàn)掌握密立根油滴實(shí)驗(yàn)的原理與數(shù)據(jù)處理方法；使用CCD微機(jī)密立根油滴儀測(cè)量得到電子電荷；了解CCD圖像傳感器的原理與應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)要求：必修6驗(yàn)證課程目標(biāo)1、2、32多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究波源不動(dòng)，觀察者相對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的多普勒效應(yīng)，驗(yàn)證多普勒頻移與觀察者運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系；應(yīng)用多普勒頻移與速度的關(guān)系測(cè)定聲速。實(shí)驗(yàn)要求：必修4驗(yàn)證課程目標(biāo)1、2、33普朗克常數(shù)的測(cè)定觀察光電效應(yīng)，了解光電效應(yīng)的原理與規(guī)律；通過(guò)實(shí)驗(yàn)方式理解愛(ài)因斯坦光電方程的物理意義；測(cè)定出普朗克常數(shù)。實(shí)驗(yàn)要求：必修6綜合課程目標(biāo)1、2、34夫蘭克－赫茲實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)量氬原子的第一激發(fā)電位，證明原子能級(jí)的存在；分析燈絲電壓、拒斥電壓等因素對(duì)F－H曲線的影響；了解計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)在近代物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)要求：選修6驗(yàn)證課程目標(biāo)1、2、35CCD特性綜合實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)掌握CCD的基本工作原理，CCD正常工作所需的外部條件及這些條件的改變對(duì)CCD輸出的影響。測(cè)量曝光時(shí)間，驅(qū)動(dòng)周期，照明情況對(duì)輸出的影響，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理對(duì)輸出進(jìn)行說(shuō)明。測(cè)量CCD的光電轉(zhuǎn)換特性曲線，根據(jù)曲線得到CCD的靈敏度，飽和輸出電壓及飽和曝光量。4）測(cè)量并計(jì)算CCD的暗信號(hào)電壓，暗噪聲，動(dòng)態(tài)范圍，像敏單元不均勻度等參數(shù)。比較CCD輸出信號(hào)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換或二值化處理后輸出信號(hào)的差異，了解各自的應(yīng)用領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)要求：選修6綜合課程目標(biāo)1、2、36光磁共振實(shí)驗(yàn)了解光磁共振的基本原理和儀器使用；掌握光抽運(yùn)和光檢測(cè)的原理和實(shí)驗(yàn)方法，加深對(duì)超精細(xì)結(jié)構(gòu)、光躍遷及磁共振的理解；測(cè)定銣的gF因子。實(shí)驗(yàn)要求：選修6綜合課程目標(biāo)1、27光柵光譜儀的原理與使用了解光柵光譜儀的工作原理、基本功能，調(diào)節(jié)與使用方法；熟悉計(jì)算機(jī)在光譜儀器中的使用與數(shù)據(jù)處理分析手段。實(shí)驗(yàn)要求：必修4綜合課程目標(biāo)1、2、38氫、鈉原子光譜分析進(jìn)一步熟悉光柵光譜儀的使用；對(duì)氫、鈉原子光譜進(jìn)行分析，對(duì)原子物理學(xué)理論加深理解。實(shí)驗(yàn)要求：選修6設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1、2、39紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)的原理與使用了解紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)的原理、結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)和使用；掌握雙光束紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)的不同工作模式，理解紫外可見(jiàn)譜的物理意義和在實(shí)際工作中的用途；了解物質(zhì)透過(guò)率、吸收率等譜圖的基本特征以及與物質(zhì)結(jié)構(gòu)間的聯(lián)系。實(shí)驗(yàn)要求：選修6綜合課程目標(biāo)1、2、310塞曼效應(yīng)研究研究塞曼分裂譜的特征

；學(xué)習(xí)應(yīng)用塞曼效應(yīng)測(cè)量電子的荷質(zhì)比和研究原子能級(jí)結(jié)構(gòu)的方法。實(shí)驗(yàn)要求：選修6設(shè)計(jì)課程目標(biāo)1、2、311液晶電光效應(yīng)綜合實(shí)驗(yàn)在掌握液晶光開(kāi)關(guān)的基本工作原理的基礎(chǔ)上，測(cè)量液晶光開(kāi)關(guān)的電光特性曲線，并由電光特性曲線得到液晶的閾值電壓和關(guān)斷電壓。測(cè)量驅(qū)動(dòng)電壓周期變化時(shí)，液晶光開(kāi)關(guān)的時(shí)間響應(yīng)曲線，并由時(shí)間響應(yīng)曲線得到液晶的上升時(shí)間和下降時(shí)間。測(cè)量由液晶光開(kāi)關(guān)矩陣所構(gòu)成的液晶顯示器的視角特性以及在不同視角下的對(duì)比度，了解液晶光開(kāi)關(guān)的工作條件。了解液晶光開(kāi)關(guān)構(gòu)成圖像矩陣的方法，學(xué)習(xí)和掌握這種矩陣所組成的液晶顯示器構(gòu)成文字和圖形的顯示模式，從而了解一般液晶顯示器件的工作原理。實(shí)驗(yàn)要求：選修6綜合課程目標(biāo)1、2、312燃料電池綜合特性實(shí)驗(yàn)了解質(zhì)子交換膜電解池（PEMWE）的工作原理；了解質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的工作原理；測(cè)量燃料電池的伏安特性曲線、開(kāi)路電壓、短路電流、最大輸出功率以及轉(zhuǎn)化效率。實(shí)驗(yàn)要求：選修6綜合課程目標(biāo)1、2、313聲光調(diào)制實(shí)驗(yàn)了解聲場(chǎng)與光場(chǎng)的相互作用；理解聲光調(diào)制的偏轉(zhuǎn)特性并定量測(cè)量有關(guān)參數(shù)，能進(jìn)行理論分析。實(shí)驗(yàn)要求：選修6綜合課程目標(biāo)1、2、314電光調(diào)制實(shí)驗(yàn)掌握晶體電光調(diào)制的原理和方法，學(xué)會(huì)利用實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量晶體的半波電壓；計(jì)算晶體的電光系數(shù)，觀察晶體電光效應(yīng)引起的晶體匯聚偏振光的干涉現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)要求：選修6綜合課程目標(biāo)1、2、315單光子計(jì)數(shù)了解光子計(jì)數(shù)方法的基本原理、基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)；掌握弱光檢測(cè)中的一些主要問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)要求：選修6綜合課程目標(biāo)1、2、316色度的測(cè)定通過(guò)學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握色度學(xué)的一些基本原理，掌握色度學(xué)的測(cè)試原理以及應(yīng)用范圍。通過(guò)熟悉WGS-8型色度實(shí)驗(yàn)裝置的使用方法，了解色度的測(cè)量和計(jì)算方法，使學(xué)生能正確使用設(shè)備，掌握色度測(cè)量的操作流程。通過(guò)色度的測(cè)量，學(xué)生獲得實(shí)驗(yàn)趣，開(kāi)展深度學(xué)習(xí)，提升發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的能力。實(shí)驗(yàn)要求：選修6綜合課程目標(biāo)1、2、317核磁共振1.了解核磁共振的基本原理；2.理解表征氫原子核的核磁共振譜圖的基本參數(shù)；3.對(duì)核磁共振譜的解析方法有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)要求：選修6綜合課程目標(biāo)1、2、3合計(jì)64注：實(shí)驗(yàn)類(lèi)型包括演示、驗(yàn)證、綜合、設(shè)計(jì)等。四、課程教學(xué)方法采用集中講授、分組動(dòng)手操作等教學(xué)方式。學(xué)生課前預(yù)習(xí)并寫(xiě)好預(yù)習(xí)報(bào)告，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理、內(nèi)容及注意事項(xiàng)進(jìn)行簡(jiǎn)要講解，學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。五、課程考核與成績(jī)?cè)u(píng)定（一）考核方式及具體要求1.課程成績(jī)構(gòu)成與要求課程考核采用對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程性考核方式，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的過(guò)程性考核包含實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、設(shè)備整理和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等，采用百分制，實(shí)驗(yàn)總成績(jī)?yōu)槊總€(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成績(jī)相加總分除以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)。實(shí)驗(yàn)總成績(jī)=每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成績(jī)相加總分/實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評(píng)價(jià)序號(hào)教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）合計(jì)1預(yù)習(xí)510152操作51525453整理10104報(bào)告3030課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)分值105535100（二）考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)成績(jī)100預(yù)習(xí)15根據(jù)預(yù)習(xí)報(bào)告內(nèi)容完整程度打分。操作45根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)記錄等操作規(guī)范程度和熟練程度等情況。整理10根據(jù)實(shí)驗(yàn)完畢后儀器整理情況打分。報(bào)告30根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的規(guī)范程度，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄和分析處理，實(shí)驗(yàn)總結(jié)等情況。六、教材與參考書(shū)[1]《近代物理實(shí)驗(yàn)