近代物理实验绪论

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1、1,2018/2/16,近代物理实验,绪论,2,2018/2/16,0、实验纪律、提醒1、有效数字、不确定度2、近代物理的发展3、近代物理实验内容安排4、实验教材、参考资料获得5、实验报告提交要求6、实验考核及成绩7、联系方法8、其他,主要内容：,3,2018/2/16,每个同学按轮流表进行实验！如果有特殊情况：请向相关老师请假,0、纪律、提醒,务必在10月17日前完成选做实验选题！并将选题及指导老师姓名报给我！,课表我已挂在服务器上，需要更改时间的到409室找严雯老师,如果个人服务器账号有问题请到：506室找王肖慈老师,请在自己学号文件夹目录下建一个：“近代物理实验一”子目录,4,2018/

2、2/16,一、重申有效数字与不确定度,不确定度的权威文件是国际标准化组织(ISO)、国际 测量局(BIPM)等七个国际组织1993年联合推出的 Guide to the expression of Uncertainty in measurement 不确定度表示由于测量误差存在而对被测量值不能 确定的程度。不确定度是一定概率下的误差限值。 不确定度反映了可能存在的误差分布范围，即随机 误差分量和未定系统误差的联合分布范围。 由于真值的不可知，误差一般是不能计算的，它可 正、可负也可能十分接近零；而不确定度总是不为 零的正值，是可以具体评定的。,5,2018/2/16,1、不确定度有效数字一般

3、保留一位有效数字2、不确定度首位是1或2时可以保留两位3、实验结果要根据不确定度保留有效数字4、相对不确定度一般保留两位有效数字,6,2018/2/16,直接测量量不确定度估算过程（小结）,求测量数据列的平均值 用贝塞耳公式求标准偏差s 平均值的标准偏差是上式一列测量中单次测量的标准偏差S的即有： 当 5n10，置信概率为95%时，可简化认为uA s 根据使用仪器得出uB uB= 仪 由uA、 uB合成总不确定度u 给出直接测量的最后结果：,7,2018/2/16,例：用50分度的游标卡尺测某一圆棒长度L，6次测量 结果如下（单位mm）：250.08，250.14，250.06, 250.10

4、, 250.06, 250.10则：测得值的最佳估计值为 测量列的标准偏差,平均值的标准偏差：,8,2018/2/16,直接测量不确定度估算举例,例：用螺旋测微计测某一钢丝的直径，6次测量值yi分别为：0.249, 0.250, 0.247, 0.251, 0.253, 0.250; 同时读得螺旋测微计的零位x0为：0.004, 单位mm，已知螺旋测微计的仪器误差为仪=0.004mm，请给出完整的测量结果。解：测得值的最佳估计值为 测量次数n=6，可近似有: 则：测量结果为 X=0.2460.004mm,3-3 .间接测量不确定度,间接测量：设间接测量物理量y与诸个直接测量物理量Xi (i=1

5、,2,n)是函数关系：,(7) 和差形式时,(8) 积商形式时,用诸不确定度u (xi)代替微分 d xi , 有：,10,2018/2/16,有效数字的读取：1、一般读数应读到最小分度，然后再估读一位。2、有时读数的估计位，就取在最小分度位。例如，仪器的最小分度值为0.5，则0.1-0.4,0.6-0.9都是估计的，不必估到下一位。3、游标类量具，读到游标分度值。多数情况下不估读，特殊情况估读到游标分度值的一半。4、数字式仪表及步进读数仪器不需估读。5、特殊情况，直读数据的有效数字由仪器的灵敏阈决定。例如在“灵敏电流计研究”中，测临界电阻时，调节电阻箱“10” 仪器才刚有反应，尽管最小步进值

6、为“0.1”，电阻值只记录到“10”。6、若测量值恰为整数，必须补零，直补到可疑位。,11,2018/2/16,(1)作为一个通用规定，测量值只能写到也应该写到开始有误差的那一位到两位。其后的数字按“四舍六进五凑双”法则（即后面的数字是四及以下就舍掉，是六及以上就进一，遇五若前面是奇数就进一，最后一位就变成是偶数，若前面已是偶数，则舍掉）取舍。,(2)有效数字的位数多少直接反映测量的准确度。有效位数越多，表明测量的准确度越高。,保留有效数字取舍规则：去4 进六 5取双,13,2018/2/16,有效数字的运算总规则,总的原则是：准确数字与准确数字进行四则运算时，其结果仍为准确数字。准确数字与存

7、疑数字以及存疑数字与存疑数字进行四则运算时，其结果均为存疑数字。在最后的结果中只保留一位存疑数字，其后的数字是无意义的，应按有效数字舍入规则截去。,根据总规则在运算过程中的有效数字取舍，总结出一般遵循的规则：,有效数字与其底的有效数字相同,作图六要点：,（1） 选择合适的坐标分度值，确定坐标纸的大小 坐标分度值的选取应能反映测量值的有效位数，一般以 12mm对应于测量仪表的最小分度值。,2-3 作图法处理实验数据,（2） 标明坐标轴： 用粗实线画坐标轴，用箭头标轴方向，标坐标轴的名称或符号、单位,再按顺序标出坐标轴整分格上的量值。,（5）标出图线特征： 在图上空白位置标明实验条件或从图上得出的

8、某些参数。如利用所绘直线可给出被测电阻R大小：从所绘直线上读取两点 A、B 的坐标就可求出 R 值。,电阻伏安特性曲线,（6）标出图名： 在图线下方或空白位置写出图线的名称及某些必要的说明。,由图上A、B两点可得被测电阻R为,至此一张图才算完成,不当图例展示：,曲线太粗，不均匀，不光滑。应该用直尺、曲线板等工具把实验点连成光滑、均匀的细实线。,改正为：,横轴坐标分度选取不当。横轴以3 cm 代表1 V，使作图和读图都很困难。实际在选择坐标分度值时，应既满足有效数字的要求又便于作图和读图，一般以1 cm代表的量值是10的整数次幂或是其2倍或5倍。,改正为：,27,2018/2/16,1895 发

9、现X射线（伦琴 Rntgen, 1901年诺贝尔物理学奖,第一个! ）1896 发现放射性（贝克勒尔 Becquerel,1903年诺贝尔物理学奖 ）1897 发现电子（J.J.汤姆逊, 1906年荣获诺贝尔物理学奖 ）1898 提炼出钋和镭（居里夫人, 1903年诺贝尔物理学奖 ）1900 量子论诞生（普朗克, 1918年诺贝尔物理学奖 ）1905 建立狭义相对论 光的量子论 （爱因斯坦, 1918年诺贝尔物理学奖 ）1911 发现原子核（卢瑟福, 1908年诺贝尔化学奖 ） 发现超导（昂内 斯, 1913年诺贝尔物理学奖 ）1913 建立原子模型（玻尔, 1913年诺贝尔物理学奖 ）191

10、5 建立广义相对论（爱因斯坦） 1925-1926 建立量子力学 (海森伯,1932年诺贝尔物理学奖 薛定鄂 1933年诺贝尔物理学奖 ),二、近代物理的发展：,28,2018/2/16,1932 发现中子 查特维克Chadwick 1939 发现裂变 哈恩 斯特拉斯曼 1944年诺贝尔化学奖1942 第一个核反应堆建成 费米, 1938年诺贝尔物理学奖1945 原子弹爆炸 奥本海默等1947 发明晶体管 肖克莱 巴丁 布拉顿 1956年度诺贝尔物理学 奖 1958-1960 发明激光（汤斯 肖洛 梅曼等, 1964年诺贝尔物理学奖）,29,2018/2/16,近代物理实验在内容选择上侧重于：

11、近代物理发展过程中的经典实验一些先进的技术手段物理原理与先进技术的有机结合,30,2018/2/16,1.塞曼效应 1902年诺贝尔物理学奖2.核磁共振 1952年诺贝尔物理学奖3.光磁共振 1966年诺贝尔物理学奖4.X射线衍射 1914年诺贝尔物理学奖5.用高速粒子验证动量动能的相对论关系爱因斯坦, 1918年诺贝尔物理学奖 6.光谱分析仪7.激光原理 1964年诺贝尔物理学奖玻尔:1922-原子结构和原子光谱 ;其他与光谱有关的很多,本学期必做实验:,三.近代物理实验安排：,实验包括必做和选做两个部分,31,2018/2/16,1、数字全息；2、铁磁共振；3、微波顺磁共振；4、激光拉曼光

12、谱；5真空镀膜；6原子力显微镜；7、根据自己兴趣选择老师！8、原子吸收分光光度计；9 、Hg的Zeeman效应光谱相对强度实验；10、微波谐振腔微扰法；11、微波波长和功率测量；2、光磁共振二级塞曼效应及双量子跃迁的观察；13、X射线照相（劳厄法）（德拜法)；14、核乳胶记录带电粒子信息；15、符合测量；16、全息照相复制；17、白光透射全息；18数字全息与液晶光阀,本学期可选做实验:,32,2018/2/16,实验课表安排在星期三及周五上午时间为9:50-12:15）！（千万别迟到！）,上课时间：,根据自己所选择的时间！具体实验内容到时候看服务器,33,2018/2/16,四.实验教材和参考

13、资料,实验讲义、仪器说明书、参考资料、演示文档、通知等在服务器上下载,服务器的IP地址：10、78、17、250,下载用户名：12 无密码,2）用IE: ftp:/ 学号 : 密码 10.78.17.250（设有文件夹：“BAO GAO” “SHUJU),1）用IE: ftp:/1210.78.17.250,34,2018/2/16,实验报告必须在实验后一周内上交，不得拖欠!实验报告一律上传到服务器上，放在“实验报告”文件夹中。部分实验除了完成实验报告外还需要完成一篇调研报告，调研报告的具体要求老师上课时布置。3. 实验报告规定以电子文档的形式(Word格式)制作， 注明学号姓名实验名称。作图

14、用ORIGIN 或上传JPG 格式文件.严禁私自修改或抄袭实验数据，凡发现报告中的数据与实验时所上传的数据不相符合时一律按零分处理，并对抄袭者和被抄袭者同等处理。除了实验报告还需提交：老师布置的调研报告；选做（探究性）实验论文；探究性实验感想和建议 论文及感想以WORD文档提交！,五.实验报告注意事项：,35,2018/2/16,4、原始数据的记录注意事项: 设计合理的表格、按正确的有效数字记录测量原始数据、参数数据，并记下实验装置的编号。,5、数据处理的注意事项: 根据实验要求计算出测量结果和测量结果的不确定度，完整地表达测量结果。,6、用计算机作图的注意事项: a、标明坐标轴、根据实验数据

15、进行标度、能反应实验原始数据实验的有效数字。 b、作出图线、写出经验公式和标出图名。,36,2018/2/16,近代物理实验不进行期末考试，而代以在实验全部结束后交一篇小论文，并通过答辩。可以在所做过实验中挑选一个实验或“选做实验”中挑选一个实验来进一步的深入探讨和研究。也可以根据自己兴趣寻找相应课题研究。 近代物理实验的成绩由六个实验和一篇小论文的成绩综合得出(70+30)，每个实验的成绩由实验前的预习、实验中的操作和实验后的报告三部分综合给出。,六.实验考核成绩,37,2018/2/16,FTP的帐户建立 学号： 密码： 姓名： 联系方式：请留手机！ EMAIL：,鲍德松: 办公室: 东4411； 88206068-8413(0)13336092007 Email： 袁辉球：办公室：东242; 15925666127; 88981363 Email： 严雯：办公室：东4409; 88206068-8409(0)；13867425055 王孝慈：办公室：东4506; 88206068-8506(0);87979945(h);1358883631,