北京交通大学物理实验.ppt

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1、大学物理实验专题与设计性实验主讲教师：本次课内容本次课内容q本学期的教学安排本学期的教学安排q综合专题实验及小论文综合专题实验及小论文q设计性实验设计性实验q本学期实验内容简介本学期实验内容简介q本学期实验成绩考核本学期实验成绩考核q上学期实验存在的问题上学期实验存在的问题q不确定度计算复习不确定度计算复习q几个通知几个通知q物理实验竞赛物理实验竞赛一、一、本学期的教学安排本学期的教学安排 1、课程内容（、课程内容（本学期计划学时本学期计划学时28学时学时）每位同学必须完成以下内容每位同学必须完成以下内容:学时 内容要求时间实验大课实验大课1次次4了解本学期课程了解本学期课程安排、内容和要安排

2、、内容和要求求认真听课，计考勤认真听课，计考勤9月7日专题实验专题实验1个系列个系列123个实验个实验连续连续3周周完成，每周完成，每周1次，每次次，每次4学时学时课后一周课后一周交交3个报个报告和小论文告和小论文3-15周自选设计性实设计性实验验1个系个系列列12连续连续3周周完成，完成，每周每周1次，每次次，每次4学时学时第一次课前检查设第一次课前检查设计方案，最后一次计方案，最后一次课上交设计报告课上交设计报告3-15周自选力学组：力学组：（专题）超声专题（专题）超声专题（15套套1人）：人）：7415 有英语有英语（设计）超声测液体浓度（设计）超声测液体浓度（15套套1人）：人）：74

3、14（专题）（专题）光谱专题（光谱专题（15套套1人）：人）：5306 有英语有英语（设计）（设计）全息光栅制作（全息光栅制作（7套套2人）：人）：5304光学组：光学组：电学组：电学组：（专题）（专题）光纤专题光纤专题（15套套1人）人）7305 有英语有英语（专题）（专题）迈克尔逊专题（迈克尔逊专题（15套套1人）人）7304 有英语有英语（专题）（专题）衍射专题衍射专题（15套套1人）人）7302 7317 有英语有英语（设计）（设计）薄透镜参数测量（薄透镜参数测量（7套套2人）人）7319（专题）（专题）电子专题（电子专题（15套套1人）人）7307 有英语有英语（设计）（设计）冲击法

4、测量软磁材料（冲击法测量软磁材料（7套套2人）人）7313（设计）（设计）万用表（万用表（15套套1人）人）7310（设计）（设计）万用表（万用表（15套套1人）人）7309（专题）超声专题（专题）超声专题（15套套1人）：人）：7415 有英语有英语（设计）（设计）超声波衰减系数的测量超声波衰减系数的测量（15套套1人）：人）：7414（专题）（专题）光谱专题（光谱专题（15套套1人）：人）：5306（设计）（设计）全息光栅制作（全息光栅制作（7套套2人）：人）：5304（专题）（专题）光纤专题光纤专题（15套套1人）人）7305（专题）（专题）迈克尔逊专题（迈克尔逊专题（15套套1人）人）

5、7304（专题）（专题）衍射专题衍射专题（15套套1人）人）7302 7317 有英语有英语（设计）（设计）薄透镜参数测量（薄透镜参数测量（7套套2人）人）73192、实验时间表实验时间表(表格中数字为教学周次，共表格中数字为教学周次，共分分4轮，每轮轮，每轮3周周)34678910 11 12 13 14 15注：第五周为国庆节放假。注：第五周为国庆节放假。因节假日原因，实际上课安排会有微调。因节假日原因，实际上课安排会有微调。3、每周实验室上课时间（每周实验室上课时间（3-153-15周）：周）：9 9个时段个时段周一周二周三周四周五第第1时段时段13:20-16:40 英语英语实验实验第

6、第2时段时段17:40-21:00特特 别别 提提 示示 ！1.19号中秋节的课调至号中秋节的课调至15号上。号上。2.如果国庆节为如果国庆节为1号到号到7号放假的话，号放假的话，30号有可能上课，即不一号有可能上课，即不一定第五周全停课。定第五周全停课。3.最终中秋节放假安排以及十一放假调课安排见选课网通知。最终中秋节放假安排以及十一放假调课安排见选课网通知。n选课网址：选课网址：http:/202.205.99.149:8080/点击：物理实验教务系统点击：物理实验教务系统示范中心网址示范中心网址大学物理实验教务系统大学物理实验教务系统从这里从这里登录选登录选实验实验从这里从这里查看各查看

7、各种通知种通知网址：网址：http:/211.71.70.120/Default.aspx特别提示！特别提示！大学物理实验选课系统要求浏览器为兼容IE7模式，IE7以后的版本进入选课系统后，没有下拉菜单，请做如下操作：启动IE浏览器按F12键将选为IE7.4 4、选课、选课（1）9月月8日中午日中午12：00点开始网上选课。每轮实验点开始网上选课。每轮实验提提前一周前一周开始选，一次选择开始选，一次选择连续三周同一个时间段连续三周同一个时间段。（2）网上选实验时）网上选实验时请注意请注意：两类实验均需：两类实验均需连续三周连续三周完成，完成，不要和其他课程、活动冲突，选课后记清自己所选的不要和

8、其他课程、活动冲突，选课后记清自己所选的实验名称和时间段，做好预习，按时上课。实验名称和时间段，做好预习，按时上课。（3）实验选定后可在网上自行调整（可退、可选），）实验选定后可在网上自行调整（可退、可选），注意：不能退两天之内的实验注意：不能退两天之内的实验，特殊原因需持医，特殊原因需持医院证院证明或学院教学科签字盖章的证明，到明或学院教学科签字盖章的证明，到7308魏老师魏老师处办理。处办理。退课即退掉整轮实验。退课即退掉整轮实验。4 4、选课、选课（4）平时实验选课问题咨询：平时实验选课问题咨询：7308 魏老师魏老师 电话：电话：51688483-15（5）本学期选课密码：学号）本学期

9、选课密码：学号 (请注意修改请注意修改)（6）无故错过实验，可联系原任课教师进行补做，补）无故错过实验，可联系原任课教师进行补做，补做时成绩做时成绩打打7折折。（7）选课时实验名称后标有）选课时实验名称后标有“英语英语”字样的为英语实字样的为英语实验，实验预习、实验过程、实验报告和专题小论文为验，实验预习、实验过程、实验报告和专题小论文为全英语形式，全英语形式，英语实验讲义可从选课网下载英语实验讲义可从选课网下载。（8）物理实验中心新近开发了）物理实验中心新近开发了手机版选课系统手机版选课系统，本学，本学期为试用阶段，方法和注意事项如下。期为试用阶段，方法和注意事项如下。手机版物理实验教务系统

10、（学生用户）使用说明（试用）n1、登录大学物理实验教务系统（),在“通知查看”中下载相关软件至用户电脑传入用户手机执行n2、手机版只能利用校园wifi登录，目前不支持3G、GPRS登录。n3、支持Android（安卓）2.3以上版本。特别提示！特别提示！同学们选课时，尽量靠前选，在前两轮同学们选课时，尽量靠前选，在前两轮选课，切记不要拖到后面选，因为到最后选选课，切记不要拖到后面选，因为到最后选课自由度会大大降低，有可能造成选不上课课自由度会大大降低，有可能造成选不上课的情况。本学期实验特殊，三次实验要连做，的情况。本学期实验特殊，三次实验要连做，所以无法安排补做实验！所以无法安排补做实验！同

11、学们选课都往后拖的话，前面的轮次同学们选课都往后拖的话，前面的轮次就会有很多就会有很多空缺座位空缺座位，导致后面选课，导致后面选课很挤很挤。二、综合专题实验及小论文二、综合专题实验及小论文n 什么是综合专题实验什么是综合专题实验 由几个内容相关的独立实验组合而成的系列实验由几个内容相关的独立实验组合而成的系列实验同一个物理量用不同的方法研究：如光源光谱；同一个物理量用不同的方法研究：如光源光谱；同一个物理现象的各种表现：如波的衍射；同一个物理现象的各种表现：如波的衍射；较复杂的实验分多次进行：如超声波原理及应用；较复杂的实验分多次进行：如超声波原理及应用；光纤专题；光纤专题；用同一个仪器研究不

12、同的物理现象：如迈克耳孙用同一个仪器研究不同的物理现象：如迈克耳孙干涉仪系列实验干涉仪系列实验 等等等等 n为什么要进行综合专题实验为什么要进行综合专题实验 综合实验技能的训练：在一个专题中使用综合实验技能的训练：在一个专题中使用多种仪器，运用多种实验方法；多种仪器，运用多种实验方法；对实验结果进行归纳、综合、分析能力的对实验结果进行归纳、综合、分析能力的训练训练 多角度、全方位、深入地对物理本质进行多角度、全方位、深入地对物理本质进行探讨探讨 综合性专题实验综合性专题实验超声超声电子电子波动波动光谱光谱原子核原子核光电子基础光电子基础培养实验培养实验综合能力综合能力磁共振磁共振激光激光光纤光

13、纤1.1.棱镜的色散；棱镜的色散；2.2.用光栅衍射法测定光源光谱；用光栅衍射法测定光源光谱；3.3.小型棱镜摄谱仪测氢原子光谱；小型棱镜摄谱仪测氢原子光谱；4.4.光栅光谱仪。光栅光谱仪。1.1.超声波的产生与传播；超声波的产生与传播；2.2.固体弹性常数的测量；固体弹性常数的测量；3.3.超声波探测与成像基本原理。超声波探测与成像基本原理。1.用密立根油滴仪测量电子电量；用密立根油滴仪测量电子电量；2.金属逸出功的测定；金属逸出功的测定；3.电子在电场、磁场中的运动及电子比荷的测定。电子在电场、磁场中的运动及电子比荷的测定。本学期开设的综合专题实验题目本学期开设的综合专题实验题目n超声波原

14、理及其应用专题：超声波原理及其应用专题：1 1）超声波的产生与传播）超声波的产生与传播 2 2）固体弹性的测量）固体弹性的测量 3 3）超声波探测与成像基本原理）超声波探测与成像基本原理 n电子特性专题：电子特性专题：1 1）金属电子逸出功的测定）金属电子逸出功的测定 2 2）用密立根油滴仪测量电子电量）用密立根油滴仪测量电子电量 3 3）电子在电场、磁场中的运动及电子比荷的测定）电子在电场、磁场中的运动及电子比荷的测定n衍射专题衍射专题 1)1)透射光栅衍射透射光栅衍射 2)2)光波的单缝及圆孔夫琅禾费衍射光波的单缝及圆孔夫琅禾费衍射 3)3)微波布拉格衍射微波布拉格衍射 n光源光谱专题光源

15、光谱专题1）棱镜光谱与光栅光谱）棱镜光谱与光栅光谱 2）小型棱镜摄谱仪测氢原子光谱）小型棱镜摄谱仪测氢原子光谱 3）光栅光谱仪测光谱）光栅光谱仪测光谱 n迈克尔孙干涉仪专题迈克尔孙干涉仪专题 1）测量钠光的双线波长差）测量钠光的双线波长差 2）白光干涉现象测量平板玻璃的折射率）白光干涉现象测量平板玻璃的折射率 3）法布里）法布里-珀罗干涉仪测钠双线波长差珀罗干涉仪测钠双线波长差 n光纤技术专题光纤技术专题1）光源与光纤特性）光源与光纤特性 2）光信号传输）光信号传输 3）光纤传感器）光纤传感器 q三个实验同时预习三个实验同时预习，上课时到实验室现场安，上课时到实验室现场安排做实验的顺序。排做实

16、验的顺序。q第一次课带本专题第一次课带本专题三个实验三个实验的预习报告，全的预习报告，全部交给老师检查。部交给老师检查。无预习报告不能做实验无预习报告不能做实验。q每次实验完成后数据交教师签字。每次实验完成后数据交教师签字。q最后一个实验完成后，次周内交三个实验报最后一个实验完成后，次周内交三个实验报告及小论文（结合专题撰写科技论文，而不告及小论文（结合专题撰写科技论文，而不是对实验内容的简单复述。论文不少于是对实验内容的简单复述。论文不少于1500字，字，严禁抄袭严禁抄袭）。）。专题实验教学一般要求找共性、找差异、找联系找共性、找差异、找联系怎样综合？怎样综合？小小论文：论文：题目题目背景背

17、景理论理论实验方法实验方法总结现象和结果总结现象和结果扩展：方法、应用领域、内容扩展：方法、应用领域、内容不足与建议（关于内容、方法方面）不足与建议（关于内容、方法方面）科技小论文的形式和内容是开放科技小论文的形式和内容是开放性的，学生可以从各自不同的角度来性的，学生可以从各自不同的角度来综合表述实验的内容和结果，并展开综合表述实验的内容和结果，并展开讨论。讨论。小论文格式示例小论文格式示例n（标题）标题）n专业专业 姓名姓名 学号学号n（论文）摘要：（论文）摘要：n关键词：关键词：n（正文）背景（正文）背景n（正文）论述（包括理论和实验方法）（正文）论述（包括理论和实验方法）n（正文）结论（

18、总结现象和结果，扩展，（正文）结论（总结现象和结果，扩展，不足与建议等）不足与建议等）n（撰写时间）（撰写时间）n 参考文献参考文献1.光的衍射发展史；2.用金属逸出功测量仪做设计性扩展实验；3.小议光纤实验中的信号调制方式；4.光波衍射与变换光学概论；5.密立根油滴实验过程的探讨；6.棱镜折射与光栅衍射的区别与联系；.小论文小论文三、设计性实验三、设计性实验 根据给定的实验题目、要求和实验条件，根据给定的实验题目、要求和实验条件，由学生自己设计实验方案并基本完成全过程的由学生自己设计实验方案并基本完成全过程的实验。实验。主要设计内容包括主要设计内容包括 1.1.建立物理模型（多种）建立物理模

19、型（多种）;2.2.物理模型比较（选择一种或几种）物理模型比较（选择一种或几种）;3.3.确定实验方法（由相应模型确定）确定实验方法（由相应模型确定）;4.4.选择仪器设备（根据设计要求）选择仪器设备（根据设计要求）;5.5.选择最佳参数（包括实验测量条件）选择最佳参数（包括实验测量条件）;6.6.制定实验步骤（包括实验注意事项）。制定实验步骤（包括实验注意事项）。什么是设计性实验什么是设计性实验 三种类型三种类型测量型实验：测量型实验：对某一物理量（如电容、对某一物理量（如电容、折射率、静态磁特性的测量等）进行测定，折射率、静态磁特性的测量等）进行测定，达到设计要求；达到设计要求；研究型实验

20、：研究型实验：用实验确定两物理量或用实验确定两物理量或多物理量之间的关系（电源特性研究），多物理量之间的关系（电源特性研究），并对其物理原理、外界条件的影响或应用并对其物理原理、外界条件的影响或应用价值等进行研究；价值等进行研究；制作型实验：制作型实验：设计并组装或制作装置，设计并组装或制作装置，如万用表的组装、全息光栅制作等。如万用表的组装、全息光栅制作等。q第一次为第一次为准备实验准备实验，要求上课前先有，要求上课前先有准备报告准备报告，包，包括设计方案（不只一种）和参考资料列表。（设计括设计方案（不只一种）和参考资料列表。（设计方案包括：物理模型、实验方法、实验仪器、参数方案包括：物理模

21、型、实验方法、实验仪器、参数估算、实验步骤等。）估算、实验步骤等。）无设计方案不能做实验无设计方案不能做实验。课内了解所需实验仪器性能和操作方法，进行试做，课内了解所需实验仪器性能和操作方法，进行试做，研究设计方案的可行性。研究设计方案的可行性。q第二次带修改过的第二次带修改过的“可行的设计方案可行的设计方案”，粗做实验粗做实验。q第三次第三次精做实验精做实验，并完成实验数据处理，并完成实验数据处理，下课时当下课时当堂交原始设计方案和正式实验报告堂交原始设计方案和正式实验报告（报告内应包括（报告内应包括实验总结或体会以及建议等）。实验总结或体会以及建议等）。设计性实验一般要求设计性实验一般要求

22、建立建立物理物理模型模型确定确定实验实验方法方法选择选择实验实验仪器仪器选择选择实验实验参数参数实验实验操作操作处理处理数据数据撰写撰写实验实验报告报告制定制定实验实验步骤步骤设计性实验的一般程序设计性实验的一般程序1.建立物理模型建立物理模型根据实验对象的物理性质，研究与实根据实验对象的物理性质，研究与实验对象相关的物理过程原理及过程中各物验对象相关的物理过程原理及过程中各物理量之间的关系、推导数学公式理量之间的关系、推导数学公式。例：测量重力加速度例：测量重力加速度g。什么物理现象或物理过程与g有关？自由落体运动自由落体运动/物体在斜面上的滑动物体在斜面上的滑动/抛体抛体运动运动/单摆单摆

23、/过程中的物理量有什么关系以以“自由落体自由落体”为为例例2.物理模型比较与选择物理模型比较与选择测量量值估计：当测量量值估计：当S=2m=2m，t 约为约为0.60.6秒。秒。SS1S2哪个方案合适哪个方案合适？速度测量速度测量：如何提高准确度如何提高准确度？斜面上的滑动斜面上的滑动优点：增大时间值，优点：增大时间值，方便测量；方便测量；缺点：？缺点：？所有自由落体公式均所有自由落体公式均可套用：可套用：单摆模型单摆模型估计估计 L=1m，T2s。限制：小摆角限制：小摆角 自由落体的变形自由落体的变形绝对重力仪绝对重力仪（美国）（美国）不确定度不确定度210-8m/s2朱棣文朱棣文原原子干涉

24、重力仪子干涉重力仪3.3.实验方法的确定实验方法的确定 用什么方法、装置实现物理模型，每个物理用什么方法、装置实现物理模型，每个物理量怎么测量。量怎么测量。q测转动惯量时恒力矩怎么实现？测转动惯量时恒力矩怎么实现？f 固定，半径固定，半径r固定，则力矩固定，则力矩f r固定；固定；q 速度怎么测？速度怎么测？用很短时间的平均速度近似瞬时速度；用很短时间的平均速度近似瞬时速度；q电源的短路电流怎么测？电源的短路电流怎么测？AEBARgA、B间压降间压降I 0Rg0。Rg为电表内阻。为电表内阻。当当I0=I时时，UAB=0，AB间相当短路。间相当短路。ARI0GEEABI补偿法补偿法4.实验仪器的

25、选择与配套实验仪器的选择与配套q根据量值和准确度要求选择仪器种类；根据量值和准确度要求选择仪器种类；例：例：测时间用什么仪表？测时间用什么仪表？q对待测物理量的值进行估计，以选择仪表的对待测物理量的值进行估计，以选择仪表的 量程；量程；q按不确定度均分原则选择仪表的准确度。按不确定度均分原则选择仪表的准确度。用什么仪器，准确度与量程。误差分配计算用什么仪器，准确度与量程。误差分配计算E(P)2(1%)2=0.00014E(U)20.00005，E(U)0.35%，选选0.2级电压表。级电压表。E(R)20.00005，E(R)0.7%，选选0.5级电桥。级电桥。q举例：举例：测量功率。公式测量

26、功率。公式0.00010.000050.00005用电压表测电压，用电桥测电阻。要求不确定度用电压表测电压，用电桥测电阻。要求不确定度1%。5.5.测量条件与最佳参数的确定测量条件与最佳参数的确定实验方法、实验仪器选定后，选择有利的实验实验方法、实验仪器选定后，选择有利的实验条件及参数范围，以最大限度的减小误差。条件及参数范围，以最大限度的减小误差。如如 单摆长度的测量（摆线、小球单摆长度的测量（摆线、小球）指针式仪表量程选择在满度指针式仪表量程选择在满度 的的2/3处处 选择合适的测量环境：温度、湿度、气压、选择合适的测量环境：温度、湿度、气压、电磁场电磁场6.6.拟定实验实施方案拟定实验实

27、施方案1)根据物理模型及实验方法，画出相应根据物理模型及实验方法，画出相应 的实验装置图或电路图、光路图；的实验装置图或电路图、光路图；2)拟定详细的实验步骤；拟定详细的实验步骤；3)设计实验数据表格；设计实验数据表格；4)实验仪器、设备的名称，规格，使用实验仪器、设备的名称，规格，使用 条件等。条件等。7.7.撰写设计方案撰写设计方案实实验验题题目目一、实验任务一、实验任务二、实验要求二、实验要求三、实验方案三、实验方案1、物理模型的比较与选择、物理模型的比较与选择2、实验方法的比较与选择、实验方法的比较与选择3、仪器的选择与配套（系统误差分析）、仪器的选择与配套（系统误差分析）1）误差公式

28、的推导）误差公式的推导2）仪器的选择）仪器的选择4、测量条件与最佳参数的确定、测量条件与最佳参数的确定1）测量条件）测量条件2）最佳参数）最佳参数四、实验步骤（简略）四、实验步骤（简略）五、实验注意事项五、实验注意事项六、参考文献六、参考文献资料搜集资料搜集在设计过程中要查阅足够的参考资料：在设计过程中要查阅足够的参考资料：例如例如:大学物理、物理实验教科书（不同版本）；大学物理、物理实验教科书（不同版本）；有关测量、传感器方面的教材和专著；有关测量、传感器方面的教材和专著；仪器、仪表、器件手册；仪器、仪表、器件手册；仪器说明书；仪器说明书；国家标准、行业标准、技术规范等国家标准、行业标准、技

29、术规范等。完成实验设计方案后，方可到实验室实地考查完成实验设计方案后，方可到实验室实地考查仪器情况并进行准备性实验。将实验设计方案交给仪器情况并进行准备性实验。将实验设计方案交给指导老师检查。指导老师检查。通过第一次实验检查设计方案是否可行，根据通过第一次实验检查设计方案是否可行，根据实验室仪器设备情况、实验条件，进一步完善设计实验室仪器设备情况、实验条件，进一步完善设计方案，即可进入实测。方案，即可进入实测。实测一般分两次进行：粗测、精测。粗测中根实测一般分两次进行：粗测、精测。粗测中根据测量数据检查是否满足实验要求，可再次调整实据测量数据检查是否满足实验要求，可再次调整实验方案，最后精测，

30、完成实验。验方案，最后精测，完成实验。8.8.实验操作实验操作9.9.数据处理及撰写报告数据处理及撰写报告根据最终选定的实验方案和实际实验过程，根据最终选定的实验方案和实际实验过程，完成实验报告，实验报告包括前述实验方案的内完成实验报告，实验报告包括前述实验方案的内容（实验任务、要求、方法、步骤、注意事项、容（实验任务、要求、方法、步骤、注意事项、参考资料等）外，还应包括以下两项：参考资料等）外，还应包括以下两项：数据处理与分析数据处理与分析实验数据、数据计算、误差估算、误差分析实验数据、数据计算、误差估算、误差分析实验总结实验总结包括对本实验的总结；实验中的体会、包括对本实验的总结；实验中的

31、体会、收收获；对实验选题的建议、意见等。获；对实验选题的建议、意见等。设计举例一设计举例一测量型实验测量型实验任务：测定金属材料的杨氏模量任务：测定金属材料的杨氏模量E。要求：测量结果的相对不确定度不超过要求：测量结果的相对不确定度不超过5%。物理模型的建立及比较：物理模型的建立及比较：1）外力作用下，发生形变，在弹性限度内有外力作用下，发生形变，在弹性限度内有 2）圆棒状样品用两条细线悬吊起来，共振时圆棒状样品用两条细线悬吊起来，共振时 3）声波在连续媒质内传播，其声速，则有声波在连续媒质内传播，其声速，则有 采用模型一。采用模型一。采用金属丝的伸长测杨氏模量采用金属丝的伸长测杨氏模量E，反

32、射镜反射镜杠杆架杠杆架S导出测量公式为导出测量公式为按均分原则，按均分原则，E(D)1%,其余约为其余约为2%。q钢钢丝丝直直径径：0.8mm，千千分分尺尺测测量量，保证保证E(D)0.01/0.8=1.2。q弹性极限弹性极限200MPa,F100N。q逐逐差差法法测测量量，中中间间分分段段，Fm=50N。用多个用多个1kg砝码累加加载。砝码累加加载。qE量量 级级 21011Pa，可可 以以 计计 算算 出出 L/L0.0005。取取L=1m，则，则L=0.5mm。q光光杠杆放大杠杆放大光杠杆望远镜竖尺DSS0S1d2d1DLqqqq放大倍数放大倍数=2d1/d2，取取 d1=2m，d2=8

33、0mm，放放大大50倍倍，S=25mm。用尺用尺读。读。u(S)=0.5mm，E(S)=2%。qd1用卷尺测用卷尺测，E(d1)=0.005/2=0.25%2%；qL用卷尺测，用卷尺测，E(L)=0.005/1=0.5%2%；qd2用板尺测，用板尺测，E(d2)=0.5/80=0.6%2%；q校核：校核：四、本学期实验内容简介四、本学期实验内容简介综合专题实验项目综合专题实验项目 设计性实验项目设计性实验项目超声波原理及其应用专题超声波原理及其应用专题全息光栅的制作全息光栅的制作 光源光谱专题光源光谱专题 薄透镜参数的测量薄透镜参数的测量波的衍射专题波的衍射专题 超声波衰减系数的测量超声波衰减

34、系数的测量光纤技术专题光纤技术专题 软磁材料静态磁特性的测定软磁材料静态磁特性的测定 迈克尔孙干涉专题迈克尔孙干涉专题 万用表的组装万用表的组装 电子特性专题电子特性专题 01 超声波原理及其应用专题超声波原理及其应用专题1）超声波的产生与传播）超声波的产生与传播 （7415室）室）2）固体弹性常数的测量）固体弹性常数的测量 （7415室）室）3）超声波探测与成像基本原理）超声波探测与成像基本原理 （7415室）室）预习要求：预习要求：认真阅读实验讲义，复习示波器的使用，写出三个实验认真阅读实验讲义，复习示波器的使用，写出三个实验的预习报告的预习报告介绍介绍超声波是频率在超声波是频率在2 10

35、4Hz 1012Hz的声波。的声波。本本专专题题简简单单介介绍绍超超声声波波的的产产生生方方法法、传传播播规规律律和和测测试试原原理理，通通过过对对固固体体弹弹性性常常数数的的测测量量了了解解超超声声波波在在测测试试方方面面应应用用的的特特点点；通通过过对对试试块块尺尺寸寸的的测测量量和和人人工工反反射射体体定位了解超声波在检验和探测方面的应用。定位了解超声波在检验和探测方面的应用。超超声声波波测测试试把把超超声声波波作作为为一一种种信信息息载载体体，在在很很多多领领域发挥着不可取代的独特作用：域发挥着不可取代的独特作用：1 1）探探测测鱼鱼群群或或冰冰山山、潜潜艇艇导导航航或或传传送送信信息

36、息、地地形形地地貌测绘和地质勘探；貌测绘和地质勘探；2 2）检检验验固固体体材材料料内内部部的的缺缺陷陷、材材料料尺尺寸寸测测量量、物物理理参数测量等；参数测量等；3 3）进进行行人人体体内内部部器器官官的的组组织织结结构构扫扫描描（B B超超诊诊断断）和血流速度的测量（彩超诊断）等。和血流速度的测量（彩超诊断）等。02光源光谱专题光源光谱专题1）棱镜光谱与光栅光谱）棱镜光谱与光栅光谱 （5306室）室）2）小型棱镜摄谱仪测氢原子光谱）小型棱镜摄谱仪测氢原子光谱 （5306室）室）3）光栅光谱仪测光谱）光栅光谱仪测光谱 （5306室）室）预习要求：预习要求：认真阅读实验讲义；复习分光计的使用。

37、参考测量三棱认真阅读实验讲义；复习分光计的使用。参考测量三棱镜最小偏向角的方法学习观察汞灯的三棱镜光谱。镜最小偏向角的方法学习观察汞灯的三棱镜光谱。写写出三个实验的预习报告出三个实验的预习报告介绍介绍氢原子的可见光光谱氢原子的可见光光谱 模拟的自然光光谱模拟的自然光光谱 很很多多光光源源发发出出的的光光是是由由多多种种不不同同颜颜色色（波波长长）的的光光组组成成的的。通通过过仪仪器器我我们们可可以以将将这这些些不不同同波波长长的的光光分分开开，形形成成“光光谱谱”，可可以以帮帮助助我我们们可可以以了了解解发发光光物物体体本本身身的许多其他物理、化学性质。的许多其他物理、化学性质。气体原子发光来

38、源于电子在原子内部能级间的跃迁。气体原子发光来源于电子在原子内部能级间的跃迁。固体发光还和固体的能带结构有关。所以对物质发光光固体发光还和固体的能带结构有关。所以对物质发光光谱的研究将有助于我们认识已知发光物质的微观性质。谱的研究将有助于我们认识已知发光物质的微观性质。另外，不同元素的原子有着自己特有的光谱特征，通过另外，不同元素的原子有着自己特有的光谱特征，通过对光谱研究也可以帮助我们分析物质的组成成分。现代对光谱研究也可以帮助我们分析物质的组成成分。现代光谱技术是物理、化学、材料学、天文学、考古学等研光谱技术是物理、化学、材料学、天文学、考古学等研究中不可缺少的手段。究中不可缺少的手段。本

39、专题研究主要色散元件棱镜和光栅的色散性质，本专题研究主要色散元件棱镜和光栅的色散性质，并利用小型棱镜摄谱仪和光栅光谱仪进行光谱测量。并利用小型棱镜摄谱仪和光栅光谱仪进行光谱测量。03波的衍射专题波的衍射专题1）光波的单缝及圆孔夫琅禾费衍射（）光波的单缝及圆孔夫琅禾费衍射（7319室）室）2）透射光栅衍射）透射光栅衍射 （7302室）室）3）微波布拉格衍射）微波布拉格衍射 （7302室）室）预习要求：预习要求：认真阅读实验讲义；复习分光计的使用。写出三个实认真阅读实验讲义；复习分光计的使用。写出三个实验的预习报告验的预习报告介绍介绍单缝衍射单缝衍射光栅衍射光栅衍射微波布拉格衍射微波布拉格衍射电电

40、磁磁波波和和物物质质波波都都是是波波，具具有有波波的的干干涉涉、衍衍射射等等共共性性。通通过过对对干干涉涉、衍衍射射现现象象的的研研究究，可可以以更更深深刻刻地地认认识识电电磁磁波波和和物物质质波波的的本本质质。另另一一方方面面，在在人人们们充充分分掌掌握握了了波波动动性性质质后后，又又能能利利用用干干涉涉、衍射现象做为手段研究、探查其他物理现象。衍射现象做为手段研究、探查其他物理现象。本本专专题题从从光光波波的的衍衍射射性性质质入入手手，先先了了解解衍衍射射的的一一般般性性质质，再再学学习习各各种种波波的的衍衍射射在在测测试试和和物物质质结构分析方面的应用。结构分析方面的应用。04光纤技术专

41、题光纤技术专题（1）光源与光纤特性）光源与光纤特性 （7305室）室）（2）光信号传输）光信号传输 （7305室）室）（3）光纤传感器）光纤传感器 （7305室）室）预习要求：预习要求：认真阅读实验讲义：复习示波器的使用，了解相关认真阅读实验讲义：复习示波器的使用，了解相关仪器的使用方法。写出三个实验的预习报告仪器的使用方法。写出三个实验的预习报告介绍介绍 光纤全称为光导纤维，是一种导引光波的波导，是光纤全称为光导纤维，是一种导引光波的波导，是一种新的传输介质。光纤通讯是以光波为载波，以光导一种新的传输介质。光纤通讯是以光波为载波，以光导纤维为传输媒质的一种通讯方式。纤维为传输媒质的一种通讯方

42、式。目前，光纤在通讯、传感、激光治疗仪、激光加工目前，光纤在通讯、传感、激光治疗仪、激光加工机等许多方面都获得了应用，但其最主要的应用领域是机等许多方面都获得了应用，但其最主要的应用领域是光纤通讯和光纤传感器。相对于无线电通讯来说，光纤光纤通讯和光纤传感器。相对于无线电通讯来说，光纤通讯具有传输带宽、通讯容量大、中继距离远、抗干扰通讯具有传输带宽、通讯容量大、中继距离远、抗干扰能力强、无串音、轻便、材料资源丰富、成本低等优点。能力强、无串音、轻便、材料资源丰富、成本低等优点。本本专专题题从从半半导导体体激激光光器器和和光光纤纤入入手手，先先了了解解半半导导体体激激光光器器的的电电光光特特性性及

43、及光光纤纤的的结结构构和和一一般般性性质质，再再学学习习光纤的耦合、传输特性及在通讯和传感领域中的应用。光纤的耦合、传输特性及在通讯和传感领域中的应用。05迈克尔孙干涉专题迈克尔孙干涉专题（1）测量钠光的双线波长差）测量钠光的双线波长差 （7304室）室）（2）白光干涉现象测量平板玻璃的折射率）白光干涉现象测量平板玻璃的折射率 （7304室）室）（3）法布里）法布里-珀罗干涉仪测钠双线波长差珀罗干涉仪测钠双线波长差 （7304室）室）预习要求：预习要求：认真阅读上学期讲义认真阅读上学期讲义“迈克耳孙干涉仪迈克耳孙干涉仪”实验，写出实验，写出三个实验的预习报告。三个实验的预习报告。介绍介绍06电

44、子特性专题电子特性专题1）金属电子逸出功的测定）金属电子逸出功的测定 （7307室）室）2）用密立根油滴仪测量电子电量）用密立根油滴仪测量电子电量 （7307室）室）3）电子在电场、磁场中的运动及电子比荷的测定）电子在电场、磁场中的运动及电子比荷的测定 （7307室）室）预习要求：预习要求：认真阅读实验讲义；写出三个实验的预习报告认真阅读实验讲义；写出三个实验的预习报告介绍介绍 本专题从认识电子的基本属性，即测定电子的电荷值本专题从认识电子的基本属性，即测定电子的电荷值入手，然后进一步研究电子的发射、电子在电场和磁场中入手，然后进一步研究电子的发射、电子在电场和磁场中的运动情况，从而对电子的特

45、性有一个全面的认识，能够的运动情况，从而对电子的特性有一个全面的认识，能够理解电子所涉及问题的广泛性和深刻性。理解电子所涉及问题的广泛性和深刻性。电子与其它粒子一样，具有粒子性和波动性电子与其它粒子一样，具有粒子性和波动性其其中中h是是普普朗朗克克常常数数，v是是电电子子的的速速度度。当当用用100KV电电压压加加速速电电子子时时，其其电电子子波波长长0.1nm，它它是是可可见见光光波波长长的的十十万万分分之之一一，因因此此用用电电子子束束照照射射样样品品的的电电子子显显微微镜镜可可以以观观察察物物体体的的微微观观结结构构，其其分分辨辨率率可可接接近近0.1nm。电电子子束束在在电电场场加加速

46、速下下，可可获获得得很很大大的的能能量量，这这种种高高能能电电子子束束可可用用来来熔熔化化、蒸蒸发发、焊焊接接各各种种材材料料。在在加加速速器器中中，用用加加速速到到极极高高能能量量的的电电子子束束轰轰击击原原子子核核和和其它粒子进行高能物理的各种现象的研究。其它粒子进行高能物理的各种现象的研究。07全息光栅的制作全息光栅的制作（5304室）室）设计性实验设计性实验制作型实验制作型实验11万用表的组装万用表的组装（7309室）室）12万用表的组装万用表的组装（7310室）室）实验前认真查阅资料，根据设计要求写出实验前认真查阅资料，根据设计要求写出设计方案，设计方案中应有设计的电路原理图，设计方

47、案，设计方案中应有设计的电路原理图，光路图，制作方法和步骤等内容。光路图，制作方法和步骤等内容。要求：实验前认真查阅资料，要求测量薄透镜的要求：实验前认真查阅资料，要求测量薄透镜的3个个基本参数，设计测量方法，画出相应的原理图，写出基本参数，设计测量方法，画出相应的原理图，写出实验设计方案。实验设计方案。08薄透镜参数的测量薄透镜参数的测量（7319室）室）测量型实验测量型实验10软磁材料静态磁特性的测定软磁材料静态磁特性的测定（7313室）室）要求：实验前认真查阅资料，阅读实验了解软磁要求：实验前认真查阅资料，阅读实验了解软磁材料的磁特性；学习用冲击捡流计测量磁场的方法；材料的磁特性；学习用

48、冲击捡流计测量磁场的方法；根据设计要求画出相应的原理图，写出设计方案根据设计要求画出相应的原理图，写出设计方案09超声波衰减系数的测量超声波衰减系数的测量（7414室）室）要求：实验前认真查阅资料，要求：实验前认真查阅资料，掌握相应的原理，掌握相应的原理，写出实验设计方案。写出实验设计方案。特特 别别 提提 示示 ！1.“超声波衰减系数的测量超声波衰减系数的测量”为今年新开实验，为今年新开实验，相关资料请到网站下载。相关资料请到网站下载。2.“薄透镜参数测试薄透镜参数测试”实验提示可以从网站下载。实验提示可以从网站下载。3.部分英文实验讲义也可以在网站下载。部分英文实验讲义也可以在网站下载。下

49、载地址：选课网下载地址：选课网 查看通知查看通知大学物理实验教务系统大学物理实验教务系统从这里从这里查看各查看各种通知、种通知、下载资下载资料料网址：网址：http:/211.71.70.120/Default.aspxq设计性实验设计性实验：实验设计方案：实验设计方案20分分、实做及完成报告实做及完成报告30分，计分，计50分；分；q综合专题实验综合专题实验：每个实验：每个实验10分、分、小论文小论文20分分，计，计50分；分；实验总成绩为两个实验成绩总和，其中：实验总成绩为两个实验成绩总和，其中：五、实验成绩考核六、上学期实验存在的问题六、上学期实验存在的问题q不及时选实验，选上后又缺课。

50、不及时选实验，选上后又缺课。注意：本学期物理实验课每人做两个系列，缺一个肯注意：本学期物理实验课每人做两个系列，缺一个肯定不能及格。实验课没有补考，只能重修！定不能及格。实验课没有补考，只能重修！q不预习实验，抄别人数据和作业。不预习实验，抄别人数据和作业。q不及时交实验报告。不及时交实验报告。q数据记录不规范。数据记录不规范。q画图不规范。画图不规范。q不注意有效数字位数要求。不注意有效数字位数要求。q不会进行间接测量量的不确定度分析。不会进行间接测量量的不确定度分析。七、不确定度计算复习七、不确定度计算复习n直接测量量直接测量量n间接测量量间接测量量 直接测量量不确定度的评定直接测量量不确