《近代物理实验》教学大纲

《近代物理实验》教学大纲

一、课程名称与编号

课程名称：近代物理实验编号：023315

二、学时与学分

本课程学时：84 本课程学分：5学分

三、授课对象

物理学专业学生，第六、七个学期做

四、先修课程

力学、热学、电磁学、光学、原子物理学、高等数学

五、课程的性质和目的

科学实验是理论的源泉，是自然科学的根本，也是工程技术的基础。物理学是一门实验科学，所有物理定律的形成和发展都是建立在客观自然现象的观察和研究的基础上的，并以实验结果为检验理论正确与否的唯一标准，重要的物理实验常常是新兴科学技术的生长点。

《近代物理实验》是继《普通物理实验》和《无线电电子实验》后的一门重要实验基础课程，本课程所涉及的物理基础知识面较广，并具有较强的综合性和技术性。

本课程的主要目的是：通过近代物理实验，丰富和活跃学生的物理思想，培养学生敏锐的观察能力，分析、归纳和综合能力，掌握新技术的能力，创新意识和综合素质。引导学生了解物理实验在物理概念的产生、形成和发展中的作用，学习近代物理中的一些常用方法、技术、仪器等知识，使他们具备良好的实验素养，严谨的科学作风，求实的科学精神，并具备一定的独立工作能力和科学研究能力。

六、主要内容、基本要求及学时分配

讲授部分

1、绪论（2学时）

理解近代物理实验课的特点，了解课程的内容、任务和学习方法。了解一些实验的史料，加深对近代物理实验的了解。

2、实验的误差分析与数据处理（4学时）

在普通物理验实训练的基础上，继续巩固和加强有关实验误差和数据处理的训练。如泊松分布、曲线的拟合等，可通过讲授或落实到一些实验题目中进行。

3、理解近代物理实验仪器的工作原理、使用常识（2学时）

掌握实验中的注意事项，包括人身安全及防护、通用仪器的正常使用。理解使用特殊仪

器时要严格按照操作规程使用的必要性。

本课程为实践性教学课。在每个实验前，根据具体情况，用0.5至1学时讲解有关注意事项和实验要求。

实验具体内容

必做实验 要求作八个实验

实验一、夫兰克—赫兹实验 （4学时）

1、 学习关于原子碰撞激发和测量的方法

2、 测量汞原子的第一激发电位0V

3、 通过对0V 的测量，证实原子能级的存在

实验二、氢氘原子光谱 （6学时）

1、 掌握WGD —8型组合式功能光栅光谱仪的原理和使用方法，并学会用光谱仪进行

分析。

2、 通过测量氢和氘谱线的波长，计算氢与氘原子核的质量比H D M M 以及里德伯常

量H R 、D R ，加深对氢光谱规律和同位素位移的认识，理解精确测量的重要意义。 实验三、核磁共振实验 （4学时）

1、 了解核磁共振（NMR ）基本原理和实验方法

2、 利用核磁共振的方法确定样品的旋磁比γ、朗德因子N g 和原子核的磁矩I μ

3、 了解利用核磁共振精确测定磁场强度的方法及校验高斯计的原理

实验四、密立根油滴实验 （6学时）

1、 测量基本的电荷量

2、 验证电荷量的不连续性

实验五、γ能谱的测量 （6学时）

1、 了解γ射线与物质相互作用的基本特性

2、 掌握)(TL NaI γ谱仪的工作原理及其使用方法

3、 学会分析Cs 137和Co 60的γ能谱

4、 测定能谱仪的能量分辨率及线性

实验六、用快速电子验证相对论效应 （4学时）

1、 了解用快速电子验证相对论效应的原理

2、 通过对快速电子动量及动能的同时测定来验证动量和动能之间的相对论关系 实验七、塞曼效应 （4学时）

1、 学习观察塞曼效应的方法，用法布里—珀罗标准具观察和拍摄汞的546.1nm 谱线

的塞曼分裂谱

2、 利用塞曼分裂的裂矩，计算电子荷质比0m e 的值

3、 理解原子的精细结构，掌握用法布里—珀罗干涉仪测量微小波长差的方法 实验八、微波传输特性的测量 （4学时）

1、 了解微波元件的工作原理，初步掌握微波仪器的使用

2、 理解微波在矩形波导中的传播特点，掌握微波谐振腔的微波场的特点

3、 了解微波振荡的基本工作特性和微波的传输特性

4、 掌握频率、功率及驻波比等基本量的测量

实验九、全息照相 （4学时）

1、 了解全息照相原理及掌握全息照片的拍摄方法

2、 拍摄一幅静物的全息照片

3、 了解再现全息物象的方法

实验十、电子自旋磁共振 （6学时）

1、 了解电子自旋共振的基本原理和实验方法

2、 观察并研究电子自旋共振现象，测量DPPH 中电子的朗德因子及共振线宽 选做实验 任选2到3 个实验

实验一、高温超导基本特性的测量 （6学时）

1、 用电测法测量超导样品铱钡铜氧的超导转变曲线

2、 学会确定零电阻转变温度和超导转变温度c T

3、 观察磁悬浮现象

4、 了解超导体的两个基本特性—零电阻和迈斯纳效应

实验二、光泵磁共振 （6学时）

1、 了解光泵磁共振的基本原理，学习光抽运信号的观测方法

2、 测量铷原子的g 因子

3、 测量地磁场

实验三、CT 探伤检测实验 （6学时）

1、 了解CT 探伤的基本工作原理

2、 测量样品的断层图像

3、 了解断层图像的清晰度与图像矩阵的关系

实验四、光“拍”的传播和光速的测量（6学时）

1、理解光拍频的概念

2、掌握用光拍法测光速的的技术

实验五、核衰变的统计规律（4学时）

1、测量NaI（TI）γ闪烁探测器的坪曲线，确定合适的工作电压

2、了解并验证原子核变及放射性计数的统计性

3、了解统计误差的意义，掌握计算统计误差的方法

4、了解检验测量数据分布类型的方法

实验六、γ射线的吸收与物质吸收系数μ的测定（6学时）

1、了解γ射线与物质相互作用的特性

2、了解窄束γ射线在物质中的吸收规律及测量其在不同物质中的吸收系数

实验七、真空镀膜（6学时）

1、以真空度膜机为例，掌握高真空的获得与测量方法

2、学习一般真空蒸镀基本工艺

3、学习用干涉显微镜测薄膜的厚度

实验八、电子衍射（4学时）

1、掌握真空的获得与测量

2、验证德布罗意关系式，证明电子具有波粒二象性

3、学习电子衍射仪的调整和使用

七、教材与教学参考书

1、基本教材

林本欣主编，《近代物理实验》，科学出版社，2000.04

2、参考教材

邬鸿彦、朱明刚主编，《近代物理实验》，科学出版社，1997.03

吴思诚、王祖铨主编，《近代物理实验》，北京大学出版社，1999.05

倪光炯、李洪芳主编，《近代物理实验》，上海科学技术出版社，1979.08

曹尔第主编，《近代物理实验》，华东师范大学出版社，1990.03