南京理工大學物理實驗 教學大綱

南京理工大學物理實驗教學大綱一．課程概要和教學方法1.概要物理實驗是對學生進行科學實驗基本訓練的一門獨立的必修通識知識基本實驗課程，是學生進入大學后接受系統實驗方法和實驗技能訓練的開端，是培養(yǎng)和提高學生三基本訓練實驗素質，重點突出實驗技能，實驗設計思想，方法培養(yǎng)和實驗過程中實驗創(chuàng)新能力訓練的重要基礎。針對本科生學習的特性與個性，物理實驗課程體系與構架為：物理實驗分為必修課程（大學物理實驗，課內學時為60，必做實驗20個，每個實驗為3學時）和選修課程兩門（1.物理實驗新技術與研究性實驗思路與方法，課內學時16，完成形式為課內課外相結合完成，授課對象為全校本科生公選課；2.物理實驗新技術與專題實驗，課內學時為16，完成形式為課內課外相結合完成，授課對象為全校本科生公選課）。2.教學方法作為南京理工大學本科生通識基礎課程“大學物理實驗”，每年平均有3500名左右本科生學習這門課程，根據實驗課程的性質及學生的特點，采用靈活多樣的開放式教學方法和相應的教學手段，重視實驗教學藝術方法，課堂教學采用了啟發(fā)式和互動式手段，有效提高了課程教學質量，成效顯著，大面積提高了課程教學質量。（1）將物理實驗思想的培養(yǎng)與實驗技能的訓練相結合作為基礎課的物理實驗，其目的與作用并不是粗略地去驗證理論，而是在受到基本實驗技能訓練的同時，培養(yǎng)科學實驗素質，從實踐中培養(yǎng)和提高自己分析問題和解決問題的能力。在實驗內容的安排上，注重實驗設計基本思想和實驗技能相結合。例如，拆卸、裝調方便的固體激光器和用于測量參數的固體激光器相互并存;板式雙臂電橋和箱式雙臂電橋相互并存等。前者突出實驗的設計思想，后者突出基本實驗技能及應用的訓練。（2）訓練基礎物理實驗技能的同時，注意能力素質培養(yǎng)物理實驗課程是理工科學生進入大學后受到系統的實驗方法和實驗技能訓練的重要開端，它貫穿著辯證唯物主義思想，把理論與實踐、方法與技能相結合，促進學習者既動手又動腦，尤其能加強能力素質和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。因此在加強基本物理實驗訓練的同時，要有自我思維能力的培養(yǎng)，對于通過思維得到的概念、思想、設計、方法等，經過“再生性思維”，重新運用以往學會的知識辦法來解決新的問題。例如，講授衍射光柵實驗時，除以測量光柵常數和波長為基本訓練內容外，應該思考能否用兩塊光柵常數相同的光柵構成光柵腔；邁克耳遜干涉儀實驗中除測波長和波長差等內容外，能否測定薄膜厚度，用白光能否形成白光干涉；弦線上的駐波實驗中，除測定頻率等內容外，能否用此原理及方法測定固體流場和流體流場的速度等。因此學生在得到基本內容和方法訓練后，經過積極的再思維，有利于提高科學實驗素質和創(chuàng)新意識。（3）考試與能力素質培養(yǎng)相結合考試是促進學生再學習和再深化的過程，科學和合理的考試方法有利于促進學生的能力和素質培養(yǎng)。第一學期授課內容為測量誤差及數據處理方法和力學、熱學、電學實驗等，期終考試為開卷式筆試，考試目的是為了對實驗數據作出科學地評價，并能結合具體實驗的原理、方法、步驟、技巧等，在實驗中提高測量的準確度和精確度。第二學期授課內容為光學、近代物理及綜合實驗，考試形式為設計性實驗，考試目的除要求掌握實驗原理、方法、技巧等外，還必須熟練掌握使用各種儀器設備，了解儀器的性能指標，具備一定的分析問題和解決問題的能力。（4）課堂教學與課外科技活動相結合創(chuàng)意性實驗是啟發(fā)學生思維和培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識的一個重要手段,也是培養(yǎng)科學實驗基本素質，使學生真正掌握實踐本領，課堂教學與課外科技活動相結合的教學模式。這種模式有利于挖掘和培養(yǎng)學生內在潛質，有利于激發(fā)學生個性發(fā)展，有利于促使學生在受到科技工作基本素質訓練的同時，養(yǎng)成嚴肅認真、實事求是的科學作風，從而為培養(yǎng)高素質并具有創(chuàng)新意識的人才奠定基礎。結合物理實驗中心科研項目及科研成果，在課程中安排了創(chuàng)新性實驗，其內容面廣，內涵豐富，內容新穎，尤其是工程技術中的單元技術研究內容，更具有啟發(fā)性、研究性、實用性，以求更好地做到理論與實際相結合。二?必修課程教學要求、重點、難點（大一下，大二上）大一下實驗1測量誤差及其數據處理方法（課內學時3）教學要求：通過學習掌握測量誤差的基本知識，具備正確處理實驗數據的基本能力，對實驗結果進行補償和修正。體現在以下幾個方面：（1）理解測量與誤差之間關系，辨析系統誤差與隨機誤差的概念；（2）理解誤差與不確定的概念，掌握兩類方和跟合成方法，辨析A,B類不確定度概念以及B類不確定度和系統誤差。掌握兩種不確定度計算方法和直線的最小二乘法擬合。（3）理解不確定度是有效位數修約的原則，基本掌握實驗數據剔除的理論依據和加權平均方法。（4）掌握直接測量和間接測量方法。教學重點：（1）測量誤差概念向不確定度的過度；（2）兩類不確定度計算方法；（3）直接測量與間接測量方法結果數據正確處理方法。教學難點：（1）直線擬合方法和最小二乘法的適用條件；（2）定量分析兩種實驗測量方法中各個不確定分量對測量結果的影響。實驗2剛體轉動慣量的測定（課內學時3）教學要求:通過學習了解轉動慣量的多種測量方法，理解轉動慣量的物理意義，掌握剛體轉動轉動慣量的動力學測量方法。實驗過程中，加深光電門開關在力學實驗中的應用，啟發(fā)學生對實驗方法、手段、儀器改革的思考。理解平行軸定理，用實驗方法驗證平行軸定理掌握數據處理的方法之一――作圖法。教學重點：（1）掌握轉動慣量的多種測量方法，理解其物理意義；（2）掌握完整的實驗過程。加深光電門開關和光電子計數器對力學實驗方法與手段更新的影響。教學難點：（1）本實驗中的難點是如何保證動力矩為砝碼的重量與塔輪半徑之積，分析由此引起的測量誤差；（2）預置數與周期的關系；實驗3固體線膨脹系數的測定（課內學時3）教學要求：通過用光杠桿法測定加熱后金屬的線膨脹系數，了解固體線熱膨脹系數測定儀的基本結構和工作原理，理解線膨脹系數的物理意義，學習測定金屬桿線膨脹系數的方法，掌握溫度控制的操作方法以及米尺的使用，學習用光杠桿測量微小伸長量的原理和方法，重點掌握光杠桿放大系統裝置的調節(jié)方法。在數據處理過程中，掌握間接測量量誤差的處理方法。教學重點：（1）掌握固體線膨脹系數的物理意義和測量原理；（2）掌握光杠桿放大系統的測量原理和裝置的調節(jié)方法。教學難點：裝置的調節(jié)。注意每一個調節(jié)步驟都要做到位。也就是說，如果鏡面不豎直就無法調節(jié)對稱，而調節(jié)對稱要正確使用準星；如果不對稱就無法在望遠鏡中看到標尺的像；另外如果望遠鏡沒有對好鏡子也無法看到標尺的像。實驗4用穩(wěn)態(tài)法測定橡膠板導熱系數（課內學時3）教學要求：通過用穩(wěn)態(tài)法測定熱的不良導體橡膠板的導熱系數，了解導熱系數的多種測量方法,掌握穩(wěn)態(tài)法測定不良導熱體的導熱系數的實驗方法；學會用熱電偶測溫度的方法,掌握達到穩(wěn)態(tài)導熱最佳實驗條件的方法，并學習用作圖法求冷卻速率。教學重點：（1）清晰理解穩(wěn)態(tài)導熱的物理意義，掌握導熱系數的測量原理；（2）掌握達到穩(wěn)態(tài)導熱最佳實驗條件；（3）掌握通過銅盤的冷卻曲線確定某一溫度下的冷卻速率。教學難點：（1）準確判定達到穩(wěn)態(tài)導熱狀態(tài)；（2）掌握圖解法整個作圖過程；（3）計算導熱系數公式的修正。實驗5弱電流測量及PN結物理特性的研究（課內學時3）教學要求：通過學習了解PN結的物理特性，理解測量玻爾茲曼常數的原理，測出恒溫時PN結正向電壓隨正向電流的變化曲線，并通過數據擬合計算玻爾茲曼常數，測出正向電流恒定時PN結正向電壓隨溫度的變化曲線，確定其靈敏度。教學重點：(1)PN結物理特性及測量玻爾茲曼常數的原理；(2)PN結正向電壓隨溫度的變化關系。教學難點：確定PN結溫度傳感器靈敏度的原理和方法；用最小二乘擬合方法求經驗公式。實驗6直流電流(課內學時3)教學要求：通過學習，要求理解直流單、雙臂電橋的平衡原理，能獨立完成電橋電路連接，并分別用單臂電橋測量中阻值電阻和雙臂電橋測小阻值電阻，要求了解檢流計的作用并掌握調電橋平衡的方法。教學重點：直流(單、雙臂)電橋的基本原理；利用檢流計調節(jié)電橋平衡的原理和技巧。教學難點:(1)雙臂直流電橋測量小阻值電阻的原理；(2)電橋電路的正確連接和檢流計調零方法。實驗7示波器(課內學時3)教學要求：通過學習能夠辨析示波器的基本結構和工作原理，理解，熟練使用示波器，對于給定的被測信號能夠迅速而正確地調出清晰而穩(wěn)定的波形，掌握電壓幅度和周期等物理量的測量方法，會調出李薩茹圖形。教學重點：示波器顯示波形的原理及觸發(fā)掃描同步對獲得清晰而穩(wěn)定波形的重要作用；用示波器對信號做定量測量的方法。教學難點：示波器顯示清晰而穩(wěn)定波形的原理；實驗過程中異?，F象的自主排查和解決方法與技巧。實驗8霍爾效應法測量磁場（課內學時3）教學要求：通過學習理解霍爾效應法測量磁感應強度的基本原理，正確測量霍爾電壓和霍爾元件靈敏度，測出長直螺線管和亥姆霍茲線圈軸線上的磁感應強度分布。教學重點：（1）霍爾效應法測量磁感應強度的基本原理；（2）霍爾電壓及霍爾元件靈敏度的測量方法。教學難點：（1）實驗中附加效應的消除和霍爾電壓的測量方法；（2）霍爾元件靈敏度的測量原理和方法。實驗9磁阻效應（課內學時3）教學要求：通過學習，理解磁阻效應原理，測量銻化銦傳感器電阻變化與磁感應強度的關系，做出銻化銦傳感器電阻變化與磁感應強度的關系曲線，并對曲線進行直線擬合。教學重點：（1）霍爾片產生磁阻效應的原理和方法；（2）銻化銦傳感器的電阻與磁感應強度的關系。教學難點：（1）測量銻化銦傳感器電阻與磁感應強度時的誤差來源；（2）磁阻傳感器的阻值具有交流正弦倍頻特性。實驗10設計性實驗（課內學時3）教學要求：通過學習，掌握設計性實驗的基本方法和實踐思路，教師以啟發(fā)為主，要求學生自主完成實驗報告設計，實驗數據處理，思考與創(chuàng)新。教學重點：設計性實驗的基本方法和實踐思路教學難點：（1）如何完成啟發(fā)式教學；（2）如何培養(yǎng)學生獨立思考和實踐能力。大二上實驗1用波爾共振儀研究受迫振動（課內學時3）教學要求：通過用波爾共振儀研究受迫振動，研究阻尼對受迫振動的影響，測定阻尼系數，研究玻爾共振儀中彈性擺輪受迫振動的幅頻特性和相頻特性，研究不同阻尼力矩對受迫振動的影響，觀察共振現象。在實驗過程中，學習用頻閃法測定運動物體的某些量，例如位相差；并掌握系統誤差的修正方法。教學重點：（1）分析自由振動，阻尼振動，受迫振動的運動狀態(tài)；（2）受迫振動中幅頻特性和相頻特性分析。教學難點：（1）掌握波爾共振儀的操作及測量原理；（1）實驗過程中準確確定共振點，在共振點兩側測得數據，完整的畫出受迫振動的幅頻特性和相頻特性曲線。實驗2聲速測定（課內學時3）教學要求：通過用聲速測定實驗，了解超聲換能器的工作原理和功能，加深理解駐波的概念。了解半波損失，了解壓強波，學習超聲中用駐波共振法（振幅極值法）和相位比較法測量聲速的原理和技術。實驗過程中熟悉聲速測定儀和示波器的調節(jié)和使用。教學重點：（1）聲速與波長的關系；（2）用駐波振幅極大值法測量聲速；（3）用駐波相位比較法測量聲速。教學難點：（1）用示波器觀測穩(wěn)定的超聲駐波波形，使用讀數鼓輪注意消除鼓輪的回程誤差；（2）半波損失和壓強波。實驗3牛頓環(huán)（課內學時3）教學要求：通過學習能夠掌握光的干涉原理，了解等厚干涉的特性，觀察等厚干涉現象。熟悉讀數顯微鏡的使用方法，掌握用干涉法測量透鏡的曲率半徑的方法，學習用逐差法處理數據計算出平凸透鏡的曲率半徑并求相對誤差。教學重點：（1）平凸透鏡的曲率半徑測量公式的推導及說明；（2）等厚干涉條紋的調節(jié)與測量；（3）逐差法處理數據的必要性。教學難點：（1）等厚干涉的原理及干涉條紋的調節(jié)；（2）正確測量牛頓環(huán)直徑的技巧。實驗4氫原子光譜（課內學時3）教學要求：了解光譜的應用，原子能級躍遷發(fā)光，氫原子光譜系，巴耳末線系，里德伯常數；掌握三棱鏡最小偏向角的測量；了解分光計的結構，熟悉分光計調節(jié)及使用；觀察氫原子在可見光區(qū)域的光譜；比較光柵光譜與棱鏡光譜的區(qū)別；掌握利用汞原子光譜線作定標曲線來測氫原子特征譜線波長的方法；驗算里德伯常量。教學重點：（1）分光計調節(jié)及使用；（2）三棱鏡最小偏向角的測量；（3）汞原子光譜偏向角的測量；（4）里德伯常量的計算。教學難點：（1）定標曲線的測量與繪制；（2）靑譜線最小偏向角的測量。實驗5衍射光柵（課內學時3）教學要求：了解分光計的構造，熟練掌握分光計的調整和讀數方法，加深對光的衍射效應的理解，觀察汞燈的光柵光譜，利用給定波長，測出所給的光柵的光柵常數d及汞燈在可見光范圍內光譜線的波長。教學重點：(1)分光計的調整要求和使用方法；(2)光柵常數d光譜線波長的測量原理與方法。教學難點：正確地調節(jié)分光計；實驗測量誤差的分析。實驗6邁克爾遜干涉儀(課內學時3)教學要求：理解邁克爾遜干涉儀的原理，了解等傾干涉，學會用邁克爾遜干涉儀測量激光波長及鈉黃光雙線波長差。熟悉邁克爾遜干涉儀的結構和工作原理，掌握其調節(jié)方法；觀察點光源的非定域干涉條紋的特征和擴展光源定域干涉、等傾、等厚干涉圖樣；了解時間相干性。教學重點：邁克爾遜干涉儀的調節(jié)方法；He—Ne激光波長的測量及鈉黃光雙線波長差的測量的原理及方法。教學難點：各種類型干涉條紋的形成條件、花樣特點、變化規(guī)律及相互間的區(qū)別；時間相干性的理解。實驗7旋光效應(課內學時3)教學要求：掌握產生、檢驗偏振光的原理和方法；了解1/2波片的作用。了解旋光儀的測量原理并掌握其使用方法；了解旋光器結構和三分視場原理；觀察三分視場，用旋光儀測量糖溶液的旋光率和濃度。教學重點：旋光儀的測量原理；蔗糖溶液的旋光率和濃度的測量。教學難點：（1）三分視場的理解；（2）旋光儀的拓展應用。實驗8光電效應和普朗克常數測定（課內學時3）教學要求：了解光電效應的物理機制和應用；通過測量光電管的弱電流特性，找出不同光頻率下的截止電壓，驗證愛因斯坦方程，并由此求出普朗克常數；通過測量不同光強條件下光電管的電壓-電流變化關系，掌握光電管的伏安特性并驗證光電效應第一定律。教學重點：（1）普朗克常數的測定方法；（2）驗證光電效應第一定律。教學難點：（1）如何采用拐點法確定光電管的截止電壓；（2）光電管的伏安特性與不同波長濾色片之間的關系。實驗9全息照相（課內學時3）教學要求：了解全息照相的拍攝和再現原理；基于干涉法來搭建全息照相實驗光路；學會如何使用定時曝光器；熟悉全息照相的拍攝、顯影、定影和再現過程。教學重點：（1）全息照相實驗光路的搭建以及各種光學元件的使用；（2）定時曝光器的使用；（3）全息照相的拍攝、顯影、定影和再現過程。教學難點：（1）全息照相實驗光路的搭建過程中，如何調節(jié)各個光學元件以及被拍攝物體使得物光和\［厶尺代\［厶壬口參考光等光程；（1）如何控制全息照相的拍攝、顯影、定影過程，使得最終得到的全息圖像清晰。實驗10脈沖固體激光器的輸出特性（課內學時3）教學要求：通過學習能夠辨析脈沖固體激光器的基本結構和工作原理，練習調整激光器諧振腔，使其輸出激光。正確測定脈沖固定激光器的輸出特性曲線，找出光泵能量閾值，計算出激光器的絕對效率和斜效率。掌握測定激光器輸出光束發(fā)散角的原理及實驗方法。教學重點：（1）受激輻射光放大的基本原理與粒子束反轉的必要條件；（2）掌握激光器操作程序與調試光路的原理與方法。教學難點：（1）激光工作物質，激勵源，光學諧振腔基本原理與作用；（2）準確測定激光形成的閾值能量與準確測定光束發(fā)散角的實驗技巧與實驗方法。三.選修課程教學要求、重點、難點（一）物理實驗新技術與研究性實驗思路與方法（全校本科生公選課，完成的形式為課堂教學與課外實驗相結合課內16學時，提供課外實驗內容為以設計性實驗和研究性實驗為主）基本要求：物理實驗新技術與研究型實驗思路與方法包括新技術實驗內容和設計性實驗、創(chuàng)新實驗案例，具體的教學內容基本要求如下：了解物理實驗新技術內容，如激光原理與技術實驗，微納光子學技術與實驗，原子技術與實驗等；逐步學會能夠在實驗中發(fā)現問題，分析問題并學習解決問題的科學方法，逐步提高學生綜合運用所學知識和技能解決實際問題的能力及思路與方法；基本掌握設計性實驗和創(chuàng)新性實驗的原則與方法，完成一個設計性實驗或創(chuàng)新性實驗的原理構思方案。①設計性實驗（課內課外相結合完成，實驗時間隨機，主要由學生選擇，例舉部分實驗）實驗1用激光反射法間接測定光學黑閘子中物體形狀教學要求：學會用光學反射法測定物體形狀的原理及方法；掌握幾種不同粗糙表面和形狀的物體對激光反射的基本特征；能夠通過作圖法間接地確定物體形狀。設計要求：設計用激光反射法實驗裝置間接測定幾種物體的形狀，如多邊形、凹形和凸形狀等物體.以半導體激光器為光源，用一定光學系統或光學元器件使激光束質量和光斑尺寸達到實驗的要求；3?測定物體形狀的載物臺可在0?360°調諧，設計光學元件置放的支承架。判斷或確定不同物體形狀的方法也可自主確定。寫出符合規(guī)范要求的設計性實驗報告，并對實驗結果進行分析。實驗2用溶膠-凝膠法制備納米TiO2薄膜2教學要求：掌握溶膠-凝膠法制備納米TiO2薄膜的原理及方法；學會納米薄膜的基本表征技術。設計要求：給出實驗所需要的化學藥品、實驗儀器和器材。根據溶膠-凝膠法制備納米薄膜的原理，給出制備納米TiO2薄膜的方法和步驟。表征納米TiO2薄膜（雙光束紫外可見光光度計，原子力顯微鏡，橢偏儀等）。實驗3測定未知光波長及角色散率教學要求：了解光柵的主要特性，觀察光線通過光柵的衍現象；測出K=±l時汞燈兩條黃譜線中的一條波長較長的入黃1,的波長，并求光柵的角色散率D.（已知綠譜線的波長為546.07nm）。設計要求：調節(jié)分光計使其達到正常工作狀態(tài).寫出分光計調節(jié)的主要步驟。正確放置光柵，說明光柵放置要達到什么要求。利用綠譜線測定光柵常量d，并測出兩條黃譜線中的一條波長較長的入黃1的波長（只要求測一級譜線），數據表格自擬。已知另一條波長較短的黃譜線波長入黃2=577.0nm，計算角色散率D。5?假設光柵常量d的相對不確定度為0.1%，請估算波長的相對不確定度。實驗4用Lau's效應測定透鏡焦距教學要求：在雙光柵實驗基礎上，學會用Lau's效應測定透鏡焦距的原理和方法；掌握用不確定度方法評定測量結果。設計要求：利用雙光柵Lau's效應，設計測定透鏡焦距的實驗方案。選擇納光燈作光源，兩個光柵常數相同（15-20條線/mm）。用測微目鏡測量Lau's條紋寬度。4?測量結果相對不確定度要求：EfW5%。對測量結果進行誤差分析，并完成一篇合乎規(guī)范的設計性實驗報告。實驗5用全息方法制作光柵教學要求：掌握正弦型全息光柵的制作方法；驗證雙光束干涉的基本原理，理解雙光束干涉的基本理論；對制作好的全息光柵進行檢測，并總結全息光柵的特點。設計要求：制作空間頻率2=200條/mm的全息光柵。2．設計制作光路，對光路中每個元件進行說明并給出必要的參量，寫出實驗步驟。給出拍攝時，兩束平行相干光夾角的確定方法。設計一種方法來測定所制作的全息光柵的空間頻率，寫出測量方法及測量結果。將實驗測得的空間頻率與要求的空間頻率相比較，如不相符合，請分析原因。實驗6用偏振片設計角位移傳感器教學要求：熟悉偏振光的基本概念，熟悉產生和檢驗偏振光的基本方法；用兩個偏振片、小燈泡、光電管、靈敏電流計、設計角位移傳感器；并對該角位移傳感器特性進行測量，得出其應用特性。設計要求：熟悉各種偏振光的產生和檢測方法、馬呂斯定律。設計角位移傳感器，主要使用小燈泡、起偏器、檢偏器、光電管、靈敏電流計、透鏡等用此裝置證馬呂斯定律。研究該角位移傳感器在什么狀態(tài)最靈敏，測量的角度范圍為多大。研究該角位移傳感器的測量精度，設計一些應用方式。實驗7水中聲速與溫度關系測量教學要求：通過學習，理解鎖定放大器的工作原理，會連接鎖定放大器電路并正常使用，理解雙相鎖定放大器的工作原理，連接電路并能測試其功能。設計要求：1．熟悉各種偏振光的產生和檢測方法、馬呂斯定律。2．設計角位移傳感器，主要使用小燈泡、起偏器、檢偏器、光電管、靈敏電流計、透鏡等用此裝置證馬呂斯定律。3．研究該角位移傳感器在什么狀態(tài)最靈敏，測量的角度范圍為多大。4．研究該角位移傳感器的測量精度，設計一些應用方式。②研究性實驗（課內課外相結合完成，實驗時間隨機，主要由學生選擇，例舉部分實驗）實驗1Co摻雜ZnO薄膜的磁光克爾效應研究教學要求：1、Co摻雜濃度對ZnO薄膜磁性能的影響。2、退火溫度和時間對Co摻雜ZnO薄膜磁性能的影響。3、Al、Co共摻雜ZnO薄膜磁性能的影響。實驗2雙電極對間距及放電脈沖時間選擇研究教學要求：1、了解和基本掌握雙電極對脈沖TEACO2激光器基本結構和工作特性。2、在同一光學諧振腔內設計雙電極對置放時?？紤]前一組電極對脈沖放電后，激光感生介質N2O和NO對后一組放電區(qū)的影響的實驗現象和基本規(guī)律。3、著重研究腔長為100cm，兩放電區(qū)體積均為35cm*2cm*2cm的雙電極對脈沖CO2激光器，以后放電的N2O和NO為基礎，從理論模型上討論這些介質的擴散系數、傳播速率以及感生介質密度等，并進行數值計算。4、通過理論及實驗研究，獲得雙光脈沖對穩(wěn)定輸出時間時電極對的間距及脈沖放電時間的最佳選擇。實驗3納米ZnO薄膜的反射和偏振特性研究教學要求：1、用溶膠-凝膠法或電子束蒸發(fā)鍍膜法制備納米ZnO薄膜。2、自行設計并搭建測定薄膜反射及偏振特性的實驗臺。3、通過實驗及理論研究分析薄膜厚度、粒徑與光學特性關系。4給出測量數據（包括圖標與曲線），并對結果進行分析。5、總結本實驗研究結果的特色或不足之處。6、完成一篇符合規(guī)范要求的實驗研究論文或研究報告。實驗4用牛頓環(huán)法測量光纖連接器端面的頂點偏移教學要求：掌握干涉條紋中心和纖芯圖像中心的測量方法。自行設計、組建和調試顯微干涉測量裝置。給出測量數據（包括圖、表），并對測得的結果進行分析。總結本實驗研究結果的特色或不足之處。完成一篇合乎規(guī)范的實驗研究論文或研究報告。實驗5光纖彎曲損耗實驗研究教學要求：了解光纖的基礎知識，掌握光纖耦合器、光纖光源及探測器等光纖器件的原理和使用方法。學習光纖熔接機的使用方法，能夠獨立進行光纖的熔接操作。搭建實驗測量裝置并嘗試設計可方便調節(jié)彎曲半徑和彎曲弧長的彎曲裝置。自行設計數據記錄和處理表格，完成符合規(guī)范要求的實驗報告或研究論文。實驗6磁阻傳感器測量地磁場教學要求：1、采用霍尼韋爾公司AMR傳感器（HMC1051,此AMR傳感器有1個敏感軸；HMC1052,此AMR傳感器有2個相互垂直的敏感軸）和相關電子電路組設計地磁場測量裝置。2、在空間坐標系中建立地磁場矢量M在3個AMR傳感器敏感軸單位向量e1、e2、e3的表達形式，推導出地磁場強度的模值m的數學表達式和磁場矢量M和傳感器敏感軸之間的夾角ei的數學表達式。3、組裝地磁場測量裝置,并具有測量數據通信接口和編寫相應得算法軟件。4、進行相關實驗，處理數據結果。5、總結實驗研究結論，完成一篇符合規(guī)范要求的研究論文或實驗研究報告，并對實驗進行展望討論。實驗7條碼定位測長技術應用研究教學要求：實現數字圖像的邊緣檢測技術,達到亞像素邊緣檢測精度。給出數字圖像的邊緣檢測計算方法及數學模型。根據圖像寬度,完成有限長離散正弦序列的相位提取技術。用實驗的方法,給出測量數據（包括圖表和曲線）,并對測量結果作誤差分析（實驗標準偏差?！?.01mms）。實驗8激光束在水中傳輸特性的研究教學要求：1．要測量水體對激光的吸收和散射，就要根據不同的實驗目的，確定相應的實驗裝置。2．根據激光在水中傳輸時的不同距離、水質和探測情況，給出相應的理論模型。3．給出在不同波段、不同水質情況下，水體對激光吸收、散射等相關的測量數據（包括圖表和曲線），并對測量結果進行分析。4．總結本實驗研究結論，有何特色或創(chuàng)新點，尤其是理論模型中的實驗測量方法。5．完成一篇符合規(guī)范要求的學術論文或實驗研究報告。實驗9生物組織光學特性測試方法研究教學要求：1．查閱有關方面資料，從基本原理上掌握激光與生物組織相互作用時的三個特征參量，即吸收系數、散射系數和散射各向異性因子。選擇2?3種生物組織樣品，根據生物組織的基本特性，設計實驗測量方法、測量裝置.3．在實驗基礎上，給出激光通過生物軟組織時有關物理參量及數據圖表。根據理論及實驗研究，總結和分析自己工作中的研究特色或存在的不足之處，并提出改進方案或建議。完成符合規(guī)范要求的實驗研究報告或一篇學術論文。實驗10聲波在水中的傳播特性和水中目標探測的研究教學要求：從理論及實驗上給出聲波在水中的傳播速度、聲波在水中的吸收系數等參量。熟悉和基本掌握光學相關器技術的原理及方法。掌握如何利用脈沖光學相關器探測水下目標。實驗11激光束發(fā)散角在空間的傳輸特性研究教學要求：給出壓縮激光束發(fā)散角及光斑尺寸的原理及方案。激光束發(fā)散角壓縮光學系統設計要考慮應用價值，因此要求整體結構盡量小，便于在工程技術中應用。當激光束傳輸50m時（或者100m），光斑尺寸WIOmm的誤差為土0.02mm。要給出測量數據、圖表和曲線，并對測量結果誤差進行分析?？偨Y本實驗研究結論（成功和失敗的原因），有何特色或創(chuàng)新點。完成一篇符合規(guī)范要求的實驗研究論文或實驗研究報告。實驗12氣體組分對TEAC02激光器輸出特性影響的研究教學要求：1.熟悉掌握可拆卸裝調方便的TD—x型TEACO2激光器使用方法。2．要給出在不同氣體組分情況下的激光輸出特性曲線，測量數據等。給出不同曲率半徑全反射鏡對激光輸出特性影響特性曲線和有關數據。根據理論和實驗分析，總結自己工作中的研究特色或創(chuàng)新點。完成一篇符合規(guī)范要求的研究論文或實驗研究報告。（二）物理實驗新技術與專題實驗（全校本科生公選課，完成的形式為課堂教學與課外實驗相結合，課內16學時）基本要求：1）了解現代物理新技術實驗的發(fā)展狀況；2）學習現代物理實驗中的一些新技術及實驗方法，領會創(chuàng)新性實驗原理與方法，重點突出創(chuàng)新性實驗能力與素質的培養(yǎng)；3）在所選實驗項目的基礎上，要求查閱資料，對實驗現象和結果進行分析，并撰寫合乎規(guī)范的總結性實驗報告；4）培養(yǎng)實事求是、嚴肅認真的科學態(tài)度和克服困難、堅韌不拔的工作作風以及良好的實驗素養(yǎng)。提供部分實驗案例，學生任選5個實驗，實驗時間由學生選擇實驗1核磁共振教學要求：通過學習，了解核磁共振現象，掌握核磁共振發(fā)生的基本原理和觀測方法，學會利用穩(wěn)態(tài)共振吸收信號測量均勻磁場、物質旋磁比Y和g因數。教學重點：（1）核磁共振現象發(fā)生的原理（2）掃場法觀察核磁共振現象的實現方法教學難點：（1）適當調節(jié)邊限振蕩器頻率，觀察到穩(wěn)態(tài)吸收信號的方法（2）調節(jié)掃場幅度和頻率，使共振信號等間隔，讀取共振頻率實驗2鐵磁共振教學要求：通過學習，掌握鐵磁共振發(fā)生的基本原理，測出微波鐵氧體的鐵磁共振線寬AH及g因數。教學重點：（1）利用示波器觀測鐵磁共振現象的調節(jié)方法（2）測量共振線寬的原理和方法教學難點：樣品諧振腔與諧振腔的調諧方法實驗3光磁共振教學要求：通過研究銣原子的光磁共振，加深對原子超精細結構的認識，掌握光磁共振的實驗技術，測出銣原子的g因數和地磁場。教學重點：（1）圓偏振光對銣原子的激發(fā)和光抽運過程發(fā)生的原理（2）塞曼能級間的光磁共振原理教學難點：（1）觀察光抽運信號時的地磁場影響（2）觀察光磁共振信號時共振頻率的調節(jié)實驗4順磁共振教學要求：通過學習，掌握電子順磁共振的原理，會使用儀器觀察電子順磁共振現象，測出DPPH樣品的g因子及其共振線寬。教學重點：（1）電子順磁共振現象發(fā)生的機理（2）弛豫時間與譜線半高寬的關系教學難點：通過示波器觀察到最佳共振信號的調節(jié)方法實驗5表面磁光克爾效應教學要求：通過學習，理解表面磁光克爾效應的原理，學會檢測克爾旋轉角的克爾橢偏率，掌握利用SMOKE系統測量磁性薄膜的磁滯回線的方法。教學重點：（1）表面磁光克爾效應發(fā)生的原因（2）利用表面磁光克爾效應測量薄膜磁滯回線的原理和方法教學難點：入射光和反射光光路的正確調整實驗6多普勒效應教學要求：通過研究勻變速直線運動、自由落體運動運動、及無阻尼簡諧運動及阻尼簡諧運動全面理解多普勒效應這一物理現象的本質。教學重點：多普勒效應測量運動物理速度的原理教學難點：小車連接砝碼的優(yōu)化組合對測量誤差的影響實驗7鎖定放大器測量微弱信號教學要求：通過學習，理解鎖定放大器的工作原理，會連接鎖定放大器電路并正常使用，理解雙相鎖定放大器的工作原理，連接電路并能測試其功能。教學重點：（1）鎖相放大器測量微弱信號的原理（2）鎖相放大器電路的連接方法教學難點：電路的正確連接與寬帶相移器的正確調節(jié)實驗8納米微粒材料制備教學要求：掌握利用蒸汽冷凝法制備金屬納米微粒的基本原理和實驗方法，研究微粒尺寸與惰性氣體氣壓之間的關系，學會用X射線衍射峰寬法測量微粒的粒徑。教學重點：（1）蒸汽冷凝法制備金屬納米微粒的基本原理和實驗方法（2）X射線衍射峰寬法測量微粒粒徑的原理和方法教學難點：制備銅納米微粒中加熱功率的調節(jié)實驗9B-H特性測試儀教學要求：掌握B-H特性測試儀的工作原理，學會用B-H特性測試儀測量鐵氧體的磁特性，測出軟磁材料的磁矩-溫度關系，并測定變壓器硅鋼片的磁性能。教學重點：（1）HT600軟磁材料磁性參量測量儀測量軟磁材料磁特性的原理和方法（2）HT610硬磁材料磁性參量測量儀測量硬磁材料磁特性的原理和方法教學難點：積分器漂移調節(jié)方法實驗10單光子計數實驗系統教學要求：掌握單光子計數實驗系統的工作原理，學會用單光子計數實驗系統測定光電倍增管的光譜響應度、暗電流特性，會分析工作溫度對暗計數率和油光信號計數率的影響。教學重點：單光子計數實驗系統測量極弱光強的原理教學難點：實驗系統工作溫度的控制方法實驗11色度測量儀教學要求：掌握色度測量儀的工作原理，學會使用色度測量儀測量物體反射和透射的色度，并會分析測量光源的色度特性。教學重點：（1）色度測量儀測量光源色或物體色三刺激值或色度坐標的原理（2）色度測量儀的使用方法教學難點：調節(jié)負高壓及狹縫得到較大反射基線