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1、近代物理实验教学大纲学 分： 4 学 时： 72 审 核 人： 执 笔 人： 面向专业： 物理学 一、课程定位教学对象：物理专业本科生课程类型：专业必修课二、教学目标(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)培养提出问题、分析问题和解决问题的能力。(4)课前熟读讲义。三、教学内容及要求* 每个实验基本内容在 6 学时内完成，要求课外预习 2 学时，课内预习 2 学时 (包括讲授 1 学时，熟悉仪器 1 学时)实验 4 学时(包括实验结束前讨论 o5学时)。* 中学物理教法方向：安排在第七学期，共 60 学时，每个实验
2、课前预习 2 学时，课内预习 2 学时，做实验 4 学时。要求学生必做 10 个实验。考试及格者，记 15 学分。* 每学年的第一学期，以上两个方向可以选修必做实验以外的其它实验，电子信息工程专业、其他非物理专业可选修所有近代物理实验，每修满 36 学时，记1 学分。* 每届学生选择做哪些实验，根据当时学生人数、仪器状况等具体情况而定。必做实验在下述实验 120 之间安排(均为综合性实验)，设计性实验在实验 2936 之间选择。1光谱定性分析目的：培养学生在暗室中进行切割、安装干板，照影、定影等暗室技术，要求学生掌握反射式平面光栅的原理及阿贝比长仪的读数原理和调节方法(重点)，引导式讲镌哈特曼
3、光阑的原理及实验时的调节方法(难点)。 仪器：平面光栅摄谱仪 光谱映谱仪 阿贝比长仪 2塞曼效应 目的：掌握观测塞曼效应的实验方法；观察汞原于 5461nm 谱线的分裂现象以及它们偏振状态；由塞曼裂距计算电子的荷质比。 仪器：晶体管稳流电源、直流电磁铁、纵向可调滑座、光源、法布里一泊罗标准具、测量显微镜3密立根油滴实验目的：(1)掌握用平衡法测量电子电荷的原理；(2)会选择大小合适的油滴并能熟练控制油滴的运动；(3)用逐差法、作图法或验证法求出电子电荷的 e 值仪器：MOD4 型密立根油滴仪，喷雾器，秒表。4超导材料的电磁特性目的：通过做本实验使学生对当今世界广泛关注的新型超导材料(YBa2C
4、u307 一 x)有初步的了解；测量超导材料电阻率随温度变化的特性曲线；观察超导材料的迈斯纳效应；了解超导材料的一些应用；了解计算机在数据采集和处理方面的应用。仪器：HY288 型高 Tc 超导体电阻一温度特性测最仪(微机控制和数据处理)5核衰变的统计规律目的：验证核衰变的统计规律；掌握放射性测量结果的误差表示方法；了解测缝时间和本底计数对测量准确度的影响；了解空气中放射性微尘的成分及来源。仪器：高压电源(2000V)、定标器6全息照相目的：通过静态光学全息照片的拍摄和再现观察，了解光学全息照相的基本原理、主要特征以及操作要领；了解再现全息物象的性质和方法。仪器：光学平台、光源、分光镜、平面镜
5、、扩束镜、全息感光版等7全息干涉计量目的：采用连续波工作的激光器，摄取和再现被计量或监控物的静态形变状态。重点了解全息双曝光技术的基本原理，主要特征和操作要领仪器：氦氖激光器、激光功率计、分光镜、针孔滤波器、反射镜、扩束镜、准直镜、全息防震平台、全息记录材料等8普朗克常数的光电效应法测定目的：通过光电效应实验了解光的量子性；测量光电管的弱电流特性，找出不同光频率下的遏止电压；验证爱因斯坦方程，由此求出普朗克常数 l 型普朗克常数洲定仪仪器：GP，一 1 型普朗克常数测定仪9光拍频法测量光速目的：掌握光拍频法测量光速的原理和实验方法，并对声光效应有一初步了解；通过测量光拍的波长和频率来确定光速。
6、仪器：CG 一型光速测定仪、ST16 型示波器、数字频率计10微波分光目的：验证反射定律、单缝衍射规律、双缝干涉规律、迈克尔逊干涉规律、布拉格衍射规律、观察微波的偏振现象。仪器：DH 962 微波分光仪及其附件。11真空的获得与测量目的：了解真空泵(机械泵、扩散泵)和真空汁(热偶汁、电离汁)的工作原理；掌握低真空、高真宅的获得与测量方法。仪器：真空度膜机(含真空机组、复合真空计等)12电子衍射实验目的：通过观察电子穿过多晶体薄膜的衍射观察，验证德布罗意公式，证明电子具有波动性。同时掌握电子衍射仪的结构和使用方法。仪器：WDY 一型电子衍射仪，F2h 一 2 型复合真空计。13法拉第效应法观测磁
7、晶各向异性目的：通过对磁泡材料磁晶各向异性的实验观察，掌握、了解使用偏光显微镜观察磁畴的原理?法拉第效应；描绘出磁畴消失场与样品方向的关系曲线仪器：直流稳流电源、数字万用表、偏光显微镜、光源等14磁畴的静态特性参数测量目的：本实验通过观察磁泡的形成、转变和缩灭等现象，帮助学生理解发生这些现象的原理；通过测量磁泡的静态参数，使学生对磁畴的概念产生较深刻的认识。仪器：数字电压表、偏光显微镜、脉冲信号发生器、直流稳压电源、光源等15微波顺磁共振实验 目的：加深对磁共振物理思想的理解；学习用射频段或微波段观测电子自旋共振信号的方法，并测定顺磁样品 DPPH 中电子的 g 因子。仪器：微波源，魔 T，样
8、品腔，磁共振实验仪，示波器，高斯计。16磁共振实验目的：(1)了解铁磁共振实验原理，掌握实验方法；(2)通过测定多晶铁氧体小球的磁共振曲线，得出共振线宽H。仪器：固态微波源，磁共振实验仪，微波通过式矩形谐振腔，电磁铁。17核磁共振实验目的：(1)观察核磁共振稳态吸收现象；(2)掌握核磁共振的实验原理和方法；(3)测定 19F 的旋磁比和朗德因子。仪器：电磁铁，磁共振实验仪。频率计数器，示波器。18光泵磁共振实验目的：以铷原子气体为样本，观察光磁共振现象，测量 gF 因子以及地磁场。仪器：光磁共振实验仪。它由主体单元、信号源和辅助源等组成。19夫兰克一赫兹实验目的：通过对原子第一激发电位的测量，
9、学习夫兰克和赫兹研究原子内部能量化的基本思想和实验方法，了解电子与原子弹性和非弹性碰撞的机理。仪器：夫兰克赫兹实验仪(包括控温加热炉、F -H 管、温度计、微电流放大器)、慢扫描示波器或 xY 函数记录仪、万用表。20晶体缺陷的研究目的：学会识别常见品体缺陷的腐蚀闺形以及腐蚀坑的形状和晶向的关系；掌相显微镜的使用和金相显微镜摄影技术。 仪器：立式金相显微镜、照相装置等21光电器件的光谱灵敏度目的：了解光电器件的光谱特性；了解测量光电器件光谱灵敏度的基本原理；掌握光电器件光谱灵敏度的测量方法仪器：单色仪、电源、光点检流计、辐射热电偶、透镜、光源及支架等。22直线四探针法测半导体材料的电阻率目的：
10、掌握四探针法测量半导体材料电阻率的基本原理和方法，学会对小样品进行修正；学会判别半导体材料的导电类型以及确定样品的载流子浓度的方法。仪器：四探针电阻率测量仪。23微波的基本测量目的：学习微波的基本知识了解微波传输系统的组成；通过观察反射式速调振荡，解速调管的结构、特性、工作状态；掌握微波基本量的测量技术仪器：微波信号源、直波导、单向器、可变衰减器、波长表、驻波测量线等。24真空镀膜目的：学习有关物理概念，掌握真空蒸发镀膜原理和设备操作。仪器：DM 一 450C 型真空镀膜机。25 射线能量测量目的：了解 7 射线能谱形成和测量的基本原理；掌握用多道 7 能谱仪测量7 能谱的基本方法；了解闪烁探
11、测器的时间与能量特性。仪器：BHl224 型多道 7 能谱仪、放射源。26弱磁性物质磁化率的测量目的：了解弱磁性物质磁化率的特点；学会测量弱磁性物质磁化率的方法。仪器：分析天平、电磁铁、直流电源、特斯拉计等。27半导体霍尔系数与电导率的测量目的：了解半导体中霍尔效应的产生原理，霍尔系数表达式的推导及其副效应的产生和消除；掌握常温和变温情况下测量霍尔系数和电导率的方法；判断样品的导电类型，计算霍尔系数、载流子浓度、电导率、霉尔迁移率。仪器：电磁铁、励磁电源、数字特斯拉计、数据采集系统等。28椭偏法测薄厚度和折射率目的：掌握椭偏光法测量的基本原理；学会使用椭偏仪测量固体表面上介质薄膜的折射率和厚度
12、。仪器：激光椭圆偏振仪29用 x 射线测定多晶体的晶格常数目的：学习现代 x 射线衍射仪的使用和多晶体品格常数的测量方法。仪器：全自动 x 射线衍射仪。30固态反应法制备新型材料目的：用固态反应法制备新型超导材料(YBa2Cu307 一 x)和类钙钛矿磁电阻材料仪器：箱式电炉、压片机、研钵、药品等31NdFeB 硬磁材料的制备目的：用真空电弧炉炼制 NdFeB 硬磁材料仪器：真空电弧炉等32纳水晶硬材料的制备目的：用真空快淬甩带设备纳米晶硬磁材料仪器：真率快淬甩带设备33纳水级多层膜的制备目的：用离子束溅射仪制备纳米级巨磁电阻多层膜仪器：离子束溅射仪34导电薄膜表面的形貌研究目的：用扫描隧道显微镜研究薄膜表面的形貌仪器：扫描隧道显微镜35材料加热过程中的失重研究目的：用热分析系统研究类钙钛矿磁电阻材料在热处理过程中的失重过程仪器：热分析系统36材料成分的定量分析目的：用电感耦合等离子休发射光谱仪分析材料成分仪器：电感耦合等离子体发射光谱仪。四、考核方式、方法实验考试，平时成绩 30%，实验成绩 70%。五、主要参考书（1）吴思诚，王祖铨， 近代物理实验 ，北京大学出版社，1986（2）高铁军，朱俊孔等， 近代物理实验 ，山东大学出版社，2000（3）张孔时，丁慎训主编， 物理实验教程 （近代物理实验部分） ，清华大学出版社，1991 年。
