《近代物理实验》教学大纲.docx
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《近代物理实验》教学大纲
《近代物理实验》教学大纲
课程名称：
近代物理实验 课程类别：
专业必修课
适用专业：
物理学专业 所属实验室：
近代物理实验室
实验学时、学分：
64 学时 2 学分
一、课程性质、教学目标
物理学是一门理论和实验紧密结合的学科，物理学发展的事实说明，在一定生产实践的背景下，实验—理论—实验，相互促进，才使物理学及其他科学技术获得更好的进步。
近代物理实验是物理学专业本科生的一门重要的技术基础实验课程。
通过近代物理实验丰富和活跃学生的物理思想，培养他们对物理现象的观察能力和分析能力，引导学生了解实验物理在物理概念的产生、形成和发展过程中的作用，学习近代物理中的一些常用的方法、技术、仪器和知识，进一步培养正确的和良好的实验习惯及严谨的科学作风，为学生掌握、应用和发展新技术打好坚实的物理实验基础。
课程教学目标1：
熟练掌握全息照相、高斯光束测量、真空镀膜实验、密立根油滴实验、黑体辐射等实验的实验原理，同过熟练操作实验步骤加强对这些实验基本原理的掌握。
课程教学目标2：
学习近代物理中的一些常用的方法、技术、仪器和知识，进一步培养正确的和良好的实验操作习惯，为学生掌握、应用和发展新技术打好坚实的物理实验基础，通过实验操作过程充分理解和掌握物理学基本理论中的一些特殊物理现象。
课程教学目标与毕业要求对应的矩阵关系
教学目标
毕业要求
1
2
3
4
5
6
7
8
9
教学目标1
L
H
M
H
M
M
教学目标2
L
H
H
L
M
M
L
注：
以关联度标识，课程与某个毕业要求的关联度可根据该课程对相应毕业要求的支撑强度来定性估计，H:
表示关联度高；M表示关联度中；L表示关联度低。
二、实验教学要求
（1）深化对近代物理各领域的一些基本概念和重要实验现象的理解；
（2）熟悉近代物理研究中经常使用的一些基本实验技术；
（3）在实验中锻炼提出问题、分析问题和解决问题的能力；
（4）实验前熟悉讲义。
三、对学生的指导和要求
（一）教师指导下，学生独立进行实验，教学中提倡学生之间的讨论和交流；巩固和加强有关实验数据处理及误差分析方面的训练。
（二）通过实验加深对近代物理的基本现象及其规律的理解；培养实事求是，踏实细致，严肃认真的科学态度和克服困难，坚韧不拔的工作作风以及良好的实验素质。
（三）教学过程分为预习、操作和课堂小结三个教学环节。
四、实验考核方式
考查
五、实验教学内容
实验前理论学习：
（2学时）
（1）项目类别：
必做þ 选做□
（2）项目性质：
演示性□ 验证性□ 设计性□ 综合性□
（3）项目主要目的要求：
充分了解和掌握实验室的基本规定，了解各个实验仪器的主要操作注意要点，比如：
实验完成要关闭电源，清理试验台等。
实验项目
（一）：
核磁共振（6学时）
（1）项目类别：
必做þ 选做□
（2）项目性质：
演示性□ 验证性□ 设计性□ 综合性□
（3）项目主要目的要求：
了解核磁共振（NMR）原理和方法，掌握核磁共振的稳态吸收的实验方法，测定一些样品的核磁矩，并学会用（NMR）方法测定磁场。
（4）主要仪器：
电磁铁特斯拉计边缘振荡器示波器变阻器信号发生器频率计
实验项目
（二）：
光速测定（6学时）
（1）项目类别：
必做þ 选做□
（2）项目性质：
演示性□ 验证性□ 设计性□ 综合性□
（3）项目主要目的要求：
根据振动叠加原理，“双光束相比较法”。
学生自己会调节和使用光速测定仪，改变不同的相位差进行多次实验，最后算出的光速进行平均得出。
（4）主要仪器：
光速测定仪、双线示波器、激光电源。
实验项目（三）：
真空镀膜（6学时）
（1）项目类别：
必做¨ 选做□
（2）项目性质：
演示性□ 验证性□ 设计性□ 综合性□
（3）项目主要目的要求：
初步掌握高真空的获得和测量的方法，利用真空镀膜制作镜子。
（4）主要仪器：
真空镀膜仪。
实验项目（四）：
氦氖激光器模式分析实验（6学时）
（1）项目类别：
必做□ 选做þ
（2）项目性质：
演示性□ 验证性□ 设计性□ 综合性□
（3）项目主要目的要求：
了解He-Ne激光器的原理和产生不同模式的原因，并测量He-Ne激光器的模式。
（4）主要仪器：
He-Ne激光器、激光器模式分析仪。
实验项目（五）：
微波光学实验（6学时）
（1）项目类别：
必做□ 选做□
（2）项目性质：
演示性□ 验证性□ 设计性□ 综合性□
（3）项目主要目的要求：
熟悉微波系统的发射、接收过程；以微波作光源，研究微波在空间传播的特点。
（4）主要仪器：
成套微波分光仪，单缝板，双缝板，透射板，反射板，模拟晶体，支架
实验项目（六）：
夫兰克—赫兹实验（6学时）
（1）项目类别：
必做□ 选做□
（2）项目性质：
演示性□ 验证性□ 设计性□ 综合性□
（3）项目主要目的要求：
了解玻尔的原子模型理论，测定汞原子第一激发电位，证明原子能级的存在；了解电子与原子碰撞和能量交换过程的微观图像。
（4）主要仪器：
夫兰克—赫兹实验仪，电脑。
实验项目（七）：
电子衍射实验（6学时）
（1）项目类别：
必做□ 选做□
（2）项目性质：
演示性□ 验证性□ 设计性□ 综合性□
（3）项目主要目的要求：
验证电子具有波动性的假设；了解电子衍射和电子衍射实验对物理学发展的意义；了解电子衍射在研究晶体结构中的应用。
（4）主要仪器：
电子衍射，真空机组，复合真空计
实验项目（八）：
密立根油滴实验（6学时）
（1）项目类别：
必做□ 选做□
（2）项目性质：
演示性□ 验证性□ 设计性□ 综合性□
（3）项目主要目的要求：
电子电量很小，且获得单个电子也不易，密立根油滴实验通过研究电场中的带电油滴的下落，测定电子的电量。
（4）主要仪器：
密立根油滴实验仪，电视显微镜
实验项目（九）：
全息照相实验（6学时）
（1）项目类别：
必做□ 选做□
（2）项目性质：
演示性□ 验证性□ 设计性□ 综合性□
（3）项目主要目的要求：
了解全息照相的基本原理和特点；初步掌握拍摄静态全息照片基本技术和物像再现的方法。
（4）主要仪器：
防震光学平台，氦氖激光器，曝光定时器及快门，扩束透镜，发射镜，全息干板，显影液和定影液及暗房设备
实验项目（十）：
黑体辐射综合实验（6学时）
（1）项目类别：
必做□ 选做□
（2）项目性质：
演示性□ 验证性□ 设计性□ 综合性□
（3）项目主要目的要求：
掌握黑体辐射的基本规律，了解黑体辐射实验装置的原理和结构。
（4）主要仪器：
黑体辐射综合实验仪，电脑
实验项目（十一）：
动态全息计量术（6学时）
（1）项目类别：
必做□ 选做□
（2）项目性质：
演示性□ 验证性□ 设计性□ 综合性□
（3）项目主要目的要求：
了解全息干涉计量的基本原理及掌握动态全息照相的拍摄方法，拍摄振动扬声器的全息照片并对它进行振动分析。
（4）主要仪器：
防震光学平台，氦氖激光器，曝光定时器及快门，扩束透镜，发射镜，全息干板，显影液和定影液及暗房设备，音频信号发生器
实验项目（十二）：
氢原子光谱（6学时）
（1）项目类别：
必做□ 选做□
（2）项目性质：
演示性□ 验证性□ 设计性□ 综合性□
（3）项目主要目的要求：
认识氢原子光谱，观测巴尔末系中各谱线的波长，从而验证巴尔末公式，测定里德堡常数。
（4）主要仪器：
WGD-3型组合式多功能光栅光谱仪，计算机
实验项目（十三）：
光磁共振（6学时）
（1）项目类别：
必做□ 选做□
（2）项目性质：
演示性□ 验证性□ 设计性□ 综合性□
（3）项目主要目的要求：
理解和掌握利用光抽运效应来研究碱金属原子铷，从而观察和测量原子超精细结构塞曼子能级间的磁共振。
（4）主要仪器：
光泵磁共振实验仪、辅助源，射频信号发生器，示波器
六、实验学时分配
序号
实验项目
实验学时
其它
1
实验前理论学习
2
2
2
核磁共振
3
3
3
光速测定
3
3
4
真空镀膜
3
3
5
氦氖激光器模式分析实验
3
3
6
微波光学实验
3
3
7
夫兰克—赫兹实验
3
3
8
电子衍射实验
3
3
9
密立根油滴实验
3
3
10
全息照相实验
3
3
11
黑体辐射综合实验
3
3
12
动态全息计量术
3
3
13
氢原子光谱
3
3
14
光磁共振
3
3
合计
41
41
备注：
选做10个实验。
七、推荐教材与辅助教学资料
［1］《近代物理实验》，张天喆、董有尔主编，科学出版社，2008年；
［2］《近代物理实验》（第二版），吴思诚、王祖铨主编，北京大学出版社，1994年；
［3］《近代物理实验技术》，吕斯骅、朱印康主编，高等教育出版社，1991年；
［4］《近代物理实验》，晏于模、王魁香主编，吉林大学出版社，1995年；
［5］《近代物理实验教程》，林木欣主编，科学出版社，2000年；
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