2009近代物理实验绪论1

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1、近 代物理实验 绪论,漳州师范学院 物电系,漳州师范学院 物电系,内容提要,漳州师范学院 物电系,一、实验误差与数据处理,1、实验结果的表示方法,真值,第i次测量值,算术平均值,误差,偏差,标准误差,漳州师范学院 物电系,一、实验误差与数据处理,由于真值无法确定，所以用平均值代替,标准偏差,算术平均值的标准偏差,漳州师范学院 物电系,一、实验误差与数据处理,测量的结果应表示为：,在不考虑不确定度的情况下，上式表示的物理意义是物理量N的测量结果有68.3%的可能是落在,之间,测量结果的有效数字与仪器精度有关，算术平均值的标准偏差的有效数字取1-2位，且数字精度应与平均值的精度一致。,漳州师范学院

2、 物电系,如，某一长度测量5次的值分别为： 3.12 ,3.17,3.11,3.19,3.13 则平均值 算术平均值的标准偏差为,漳州师范学院 物电系,一、实验误差与数据处理,2、间接测量中误差的传递 如果间接测量量N是k个直接测量量y1，y2，y3，yk的函数。,间接测量量N的误差,间接测量量N的标准误差,漳州师范学院 物电系,一、实验误差与数据处理,例：通过测量直径D及高度h求园柱体的体积V。 已知：D=0.8cm，h=3.2cm只考虑偶然误差，问： （1）D和h的误差D和h对v的影响如何？ （2）如果用米尺测量的误差米0.01cm，用游标尺测量的误差游=0.002cm，用螺旋测径器测量的

3、误差螺=0.001cm，问若要求v/v0.5%，应如何选用仪器？,漳州师范学院 物电系,一、实验误差与数据处理,解： (1) 如果D=h，则带有D项的分误差对v的影响远大于带有h项的分误差的影响，故项可略去不计，即使h=2.5D，16D2/0.25h210h可略去不计。,漳州师范学院 物电系,一、实验误差与数据处理,(2),如果用米尺测量，则,已超过要求，不可行。,如果都用游标尺，则为0.5%，可行,也可选用螺旋测径器测D，游标尺测h，达到更好的要求,漳州师范学院 物电系,一、实验误差与数据处理,3、用最小二乘法作曲线拟合 设被观测的物理量x、y之间有如下函数关系： y=b0+b1x (1)

4、其中b0、b1为未知的参数。从实验测得k组数值 (x1，y1)、(x2，y2)、(xk，yk) (2) 后，即可在平面上得到k个点。由于测量存在误差，这k个点并不分布在理论曲线方程（1）给定的直线上。用作图法可以求得b0(截距)、b1（斜率），但曲线的描绘总有一定的任意性，因此用作图法求得的未知系数很难说是它们的最佳估计值，曲线拟合是一种直接从实验数据（2）算得未知系数b0、b1的最佳估计曲线。曲线拟合问题也称为方程回归问题。,漳州师范学院 物电系,一、实验误差与数据处理,物理实验常遇到函数形式未知的情形，这种情形的曲线拟合问题首先要拟定一种函数形式，函数形式的拟定一般是根据理论推断或者数据变

5、化趋势。例如推断物理量y与x是线性关系。函数形式可写成： y= b0+b1x1+b2x2+bmxm 如果推断的是指数关系则写成 y= b0eb1x+b2 等等。有些函数关系实在无法推断，常常用多项式表示为 y= b0+b1x+b2x2+bnxn 式中b0、b1、bn 为待定常数。,漳州师范学院 物电系,一、实验误差与数据处理,若实验测量的物理量x、y的函数关系为 y=b0+b1x （3） 自变量x只有一个，称为一元线性回归问题。 根据推导可得：,漳州师范学院 物电系,一、实验误差与数据处理,用回归法得出的数据是否合理，取决于拟定的函数形式是否正确。为判断这一点，需计算相关系数。对于一元线性回归

6、，定义为 可以证明值在零和1之间，值接近于1，实验数据越接近求得的直线。说明拟定的线性关系合理。接近于零，实验数据求得的直线很分散，说明用线性回归不妥。必须重新拟定函数。,漳州师范学院 物电系,一、实验误差与数据处理,作业： 习题一、三(1)、五(2) 请于下周做实验时由学习委员统一收齐交上来。,漳州师范学院 物电系,二、实验简介,第一轮四个实验，分别是氢光谱、塞曼效应、闪烁谱仪和真空镀膜实验。 实验地点在达北104和达北105 第二轮四个实验，分别是夫兰克赫兹实验、微波实验、椭偏法实验和霍尔实验。 实验地点在达理中区203,漳州师范学院 物电系,三、课程要求,遵守实验准则，上课不准穿拖鞋、背

7、心。不能迟到。若迟到10分钟以上，不允许参加实验，本实验以0分计算。请同学们准时到实验室，互相之间提醒一下。如确实有事情，可与其他同学调换一下，而且要事先征求老师的意见，否则实验一律以0分计算。,漳州师范学院 物电系,三、课程要求,近代实验有一部分实验需要两个单位的时间来完成，第一次是到实验室进行预习，第二次是自己进行实验的操作。还有一部分实验是自己预习然后直接做实验。,漳州师范学院 物电系,三、课程要求,对于有安排预习的实验，第一次先按规定的时间到实验室预习。到了实验室之后自己看讲义和参考资料，并按照讲义上的预习要求预习实验，此时不能自行对仪器进行操作，如果你有需要要操作仪器，须经过指导老师

8、的同意，请切记。对讲义上提出的问题，同学之间可以互相讨论一下。有不理解的地方做个记号，最后一起把问题弄清楚。如果同组的每位同学都认为对实验已经基本理解，这时可以告诉指导老师，我们将会在同组的同学当中随机的抽取几位同学进行提问。根据提问的结果决定实验的平时成绩。预习完后，经指导老师同意即可离开实验室。,漳州师范学院 物电系,三、课程要求,第二次到实验室是进行实验的操作，如果没有特殊情况，应自己独立完成实验。对于预习时已经说过的问题，我们将不再进行解答。如果规定的时间内完不成实验，就自行再找时间做实验，直到完成实验。实验完成后必须记录实验数据(每个人都要有一份)，记录的要求请参考讲义。做完实验后原

9、始数据必须经过指导老师签名后才有效。原始数据不能有涂改，若有丢失，一律当成没有来做实验，一律不补签。做完实验要在实验记录本上记录并签名，经指导老师确认后方可离开实验室。,漳州师范学院 物电系,三、课程要求,对于没有安排预习的实验，请自行做好预习工作，到实验室后自己熟悉一下仪器，如果觉得有把握做实验了，请告诉指导老师，经指导老师提问之后，即可开始做实验。做完实验后同样须做原始数据记录，实验情况记录，经指导老师签名后方可离开实验室。,漳州师范学院 物电系,三、课程要求,数据记录的要求： 数据记录可先在草稿纸上记录，等确认数据无误后再抄到记录纸上，记录纸上的数据不能用铅笔书写。也可先用铅笔记录，再用

10、钢笔或圆珠笔确定数据。实验中仪器的参数，出现的实验现象都要及时的记录下来。,漳州师范学院 物电系,三、课程要求,实验报告的要求： 一份完整的实验报告由以下几部分组成。 a、实验目的：明确本实验的实验任务。 b、实验仪器：写明具体做实验时所用的仪器。 c、实验原理：学生要根据自己的理解简明扼要地介绍本实验的基本理论，可参考实验讲义，但绝不是照抄照搬实验讲义。 d、原始数据：由实验过程获得，将由老师签字的原始数据用胶水粘在实验报告内。 e、数据处理：根据实验原理对实验过程中获得的实验数据进行处理（要求给出数据处理的基本过程），并对结果如何获得进行必要的说明。,漳州师范学院 物电系,三、课程要求,f

11、、误差计算及分析：计算误差，并详细分析系统误差和偶然误差的产生（包括误差的传递）。 g、思考题的回答 h、实验体会：完成一个实验后，你有什么收获、可获得什么样的实验结论。 i、作图：若有作图要求，要用专用的坐标纸。 注：实验报告严禁抄袭，若有雷同者皆按不及格论处。 在做下一个实验的时候要把上一次的实验报告交上来。,漳州师范学院 物电系,三、课程要求,负片处理 负片处理，即冲洗胶卷或冲洗单页片，包括显影和定影两个主要过程。 显影 经拍照，感光负片上的银盐由于光的化学作用而发生了变化，形成不可见的潜影。显影液的作用就是把感光银盐形成的潜影还原成可见的金属银。感光材料银盐的还原程度与曝光多少有关，感

12、光多的部位还原的金属银就多，颜色就黑，反之，颜色就淡些，没有感光的地方仍保持银盐原有的乳白色。 定影 感光负片上感光过的银盐经显影液的作用还原成可见的金属银，呈现出被拍物体的影象，未感光的银盐在显影过程中不产生变化，但在光的作用下仍会发生变化，损坏整个影象。定影就是把感光材料中，在显影后剩余下的未感光的遇光会起化学变化的银盐溶解，变为可溶于水的盐类，将影象固定下来。 负片处理的基本过程 感光后的负片在水中润湿；显影；清水漂洗；定影；清水中长时间漂洗；晾干。,漳州师范学院 物电系,四、成绩评定方法,成绩评定方法 期末考试(理论或操作考)成绩50%，平时成绩20%，实验报告30% 实验报告的成绩主要看：1、数据处理是基本的要求（40%） 2、看实验结论有没有给出，是否正确（10%） 3、看误差分析的情况（20%） 4、看思考题完成情况（10%） 5、看实验原理描述的情况（10%） 6、看作图情况（5%） 7、看板书情况（5%） 实验报告如发现抄袭，两人的成绩都为不及格。,