近代物理实验绪论[1]

《近代物理实验绪论[1]》由会员分享，可在线阅读，更多相关《近代物理实验绪论[1]（39页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、12022-5-26近代物理实验近代物理实验 绪论绪论22022-5-260 0、实验纪律、提醒实验纪律、提醒1 1、有效数字、不确定度、有效数字、不确定度2 2、近代物理的发展、近代物理的发展3 3、近代物理实验内容安排、近代物理实验内容安排4 4、实验教材、参考资料获得、实验教材、参考资料获得5 5、实验报告提交要求、实验报告提交要求6 6、实验考核及成绩、实验考核及成绩7 7、联系方法、联系方法8 8、其他、其他主要内容：主要内容：32022-5-26每个同学按轮流表进行实验每个同学按轮流表进行实验！如果有特殊情况：请向相关老师请假如果有特殊情况：请向相关老师请假0 0、纪律、提醒、纪律

2、、提醒务必在务必在1010月月1717日前日前完成选做实验选题！完成选做实验选题！并将选题及指导老师姓名报给我！并将选题及指导老师姓名报给我！课表我已挂在服务器上，需要更改时间的到课表我已挂在服务器上，需要更改时间的到409409室找严雯老师室找严雯老师如果个人服务器账号有问题请到：如果个人服务器账号有问题请到：506506室找王肖慈老师室找王肖慈老师请在自己学号文件夹目录下建一个：请在自己学号文件夹目录下建一个：“近代物理实验一近代物理实验一”子目录子目录42022-5-26一、重申有效数字与不确定度一、重申有效数字与不确定度不确定度的权威文件是国际标准化组织不确定度的权威文件是国际标准化组

3、织(ISO)、国际、国际 测量局测量局(BIPM)等七个国际组织等七个国际组织1993年联合推出的年联合推出的 Guide to the expression of Uncertainty in measurement 不确定度表示由于测量误差存在而对被测量值不能不确定度表示由于测量误差存在而对被测量值不能 确定的程度。不确定度是一定概率下的误差限值确定的程度。不确定度是一定概率下的误差限值。 不确定度反映了可能存在的误差分布范围，即随机不确定度反映了可能存在的误差分布范围，即随机 误差分量和未定系统误差的联合分布范围。误差分量和未定系统误差的联合分布范围。 由于真值的不可知，误差一般是不能计

4、算的，它可由于真值的不可知，误差一般是不能计算的，它可 正、可负也可能十分接近零；而不确定度总是不为正、可负也可能十分接近零；而不确定度总是不为 零的正值，是可以具体评定的。零的正值，是可以具体评定的。52022-5-261 1、不确定度有效数字一般保留一位有效数字、不确定度有效数字一般保留一位有效数字2 2、不确定度首位是、不确定度首位是1 1或或2 2时可以保留两位时可以保留两位3 3、实验结果要根据不确定度保留有效数字、实验结果要根据不确定度保留有效数字4 4、相对不确定度一般保留两位有效数字、相对不确定度一般保留两位有效数字62022-5-26求测量数据列的平均值求测量数据列的平均值

5、用贝塞耳公式求标准偏差用贝塞耳公式求标准偏差s 平均值的标准偏差是上式一列测量中单次测量的标准偏差平均值的标准偏差是上式一列测量中单次测量的标准偏差S的即有：的即有： 当当 5n10，置信概率为置信概率为95%时，可简化认为时，可简化认为uA s 根据使用仪器得出根据使用仪器得出uB uB= 仪仪 由由uA、 uB合成总不确定度合成总不确定度u 给出直接测量的最后结果：给出直接测量的最后结果： 单位）(uyyn122BAuuu+-nkkxxnxs12)(11)(niixnx11-nkkxxnnnxsxs12)() 1(1)()(72022-5-26例：用例：用50分度的游标卡尺测某一圆棒长度分

6、度的游标卡尺测某一圆棒长度L，6次测量次测量 结果如下（单位结果如下（单位mm）：）：250.08，250.14，250.06, 250.10, 250.06, 250.10则：测得值的最佳估计值为则：测得值的最佳估计值为 测量列的标准偏差测量列的标准偏差平均值的标准偏差：平均值的标准偏差：mmL02. 009.250mmnLLSniiL03. 01)(12-mmLL09.250mmnnLLSniiL02. 0) 1()(12-82022-5-26例：用螺旋测微计测某一钢丝的直径，例：用螺旋测微计测某一钢丝的直径，6次测量值次测量值yi分别为：分别为：0.249, 0.250, 0.247,

7、0.251, 0.253, 0.250; 同时读得螺旋测微计的零位同时读得螺旋测微计的零位x0为：为：0.004, 单位单位mm，已知螺旋测微计的仪器误差为，已知螺旋测微计的仪器误差为仪仪=0.004mm，请给出完整的测量结果。请给出完整的测量结果。解：解：测得值的最佳估计值为测得值的最佳估计值为 测量次数测量次数n=6，可近似有，可近似有: 则：测量结果为则：测量结果为 X=0.2460.004mmmmxxx246. 0004. 0250. 00-mmxxxskk001. 0)(1661)(612-mmxsuuuBA004. 0004. 0001. 0)(222222+仪间接测量：间接测量：

8、设间接测量物理量设间接测量物理量y y与诸个直接测量物与诸个直接测量物理量理量X Xi i ( (i i=1,2,=1,2,n),n)是函数关系：是函数关系： (7) 和差形式时和差形式时(8) 积商形式时积商形式时用诸不确定度用诸不确定度u (xu (xi i) )代替微分代替微分 d xd xi i , , 有：有：),(321xxxfy 102022-5-26有效数字的读取：1 1、一般读数应读到最小分度，然后再估读一位。、一般读数应读到最小分度，然后再估读一位。2 2、有时读数的估计位，就取在最小分度位。、有时读数的估计位，就取在最小分度位。例如，仪器的例如，仪器的最小分度值为最小分度

9、值为0.50.5，则，则0.1-0.4,0.6-0.90.1-0.4,0.6-0.9都是估计的，不必估都是估计的，不必估到下一位。到下一位。3 3、游标类量具，读到游标分度值。、游标类量具，读到游标分度值。多数情况下不估读，特多数情况下不估读，特殊情况估读到游标分度值的一半。殊情况估读到游标分度值的一半。4 4、数字式仪表及步进读数仪器不需估读。、数字式仪表及步进读数仪器不需估读。5 5、特殊情况，直读数据的有效数字由仪器的灵敏阈决定、特殊情况，直读数据的有效数字由仪器的灵敏阈决定。例如在例如在“灵敏电流计研究灵敏电流计研究”中，测临界电阻时，调节电阻箱中，测临界电阻时，调节电阻箱“1010”

10、 仪器才刚有反应，尽管最小步进值为仪器才刚有反应，尽管最小步进值为“0.10.1”，电阻值只记录到电阻值只记录到“1010”。6 6、若测量值恰为整数，必须补零，直补到可疑位。、若测量值恰为整数，必须补零，直补到可疑位。112022-5-26(1)作为一个通用规定，测量值只能写到也应该写到开始有作为一个通用规定，测量值只能写到也应该写到开始有误差的那一位到两位。其后的数字按误差的那一位到两位。其后的数字按“四舍六进五凑双四舍六进五凑双”法则（即后面的数字是四及以下就舍掉，是六及以上就法则（即后面的数字是四及以下就舍掉，是六及以上就进一，遇五若前面是奇数就进一，最后一位就变成是偶进一，遇五若前面

11、是奇数就进一，最后一位就变成是偶数，若前面已是偶数，则舍掉）取舍。数，若前面已是偶数，则舍掉）取舍。 (2)有效数字的位数多少直接反映测量的准确度。有效位数有效数字的位数多少直接反映测量的准确度。有效位数越多，表明测量的准确度越高。越多，表明测量的准确度越高。保留有效数字取舍规则：保留有效数字取舍规则：去去4 进六进六 5取双取双132022-5-26有效数字的运算总规则总的原则是：准确数字与准确数字进行四则运算时，其结果仍为准确数字。准确数字与存疑数字以及存疑数字与存疑数字进行四则运算时，其结果均为存疑数字。在最后的结果中只保留一位存疑数字，其后的数字是无意义的，应按有效数字舍入规则截去。

12、根据总规则在运算过程中的有效根据总规则在运算过程中的有效数字取舍，总结出一般遵循的规数字取舍，总结出一般遵循的规则：则： 5273. 12345. 3482有效数字与其底的有效数字相同有效数字与其底的有效数字相同作图六要点：作图六要点：（1） 选择合适的坐标分度值，选择合适的坐标分度值，确定坐标纸的大小确定坐标纸的大小 坐标分度值的选取应能反映坐标分度值的选取应能反映测量值的有效位数，一般以测量值的有效位数，一般以 1 12 2mmmm对应于测量仪表的最小分度对应于测量仪表的最小分度值。值。2-3 作图法处理实验作图法处理实验数据数据（2） 标明坐标轴：标明坐标轴： 用粗实线画坐标轴，用粗实线

13、画坐标轴，用箭头标轴方向，标坐标用箭头标轴方向，标坐标轴的名称或符号、单位轴的名称或符号、单位, ,再按顺序标出坐标轴整分再按顺序标出坐标轴整分格上的量值。格上的量值。I (mA)U (V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.000 02.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.00（4）连成图线：连成图线： 用直尺、曲线板等把用直尺、曲线板等把点连成直线、光滑曲线。点连成直线、光滑曲线。一般不强求直线或曲线通一般不强求直线或曲线通过每个实验点，应使图线过每个实验点，应使图线线正穿过实验点时可以在线正穿过实验

14、点时可以在两边的实验点与图线最为接近且分布大体均匀。图两边的实验点与图线最为接近且分布大体均匀。图点处断开。点处断开。（3）标实验点标实验点： 实验点可用实验点可用“ ”“ ”、 “ ”“ ”、“ ”“ ”等符号标等符号标出（同一坐标系下不同曲出（同一坐标系下不同曲线用不同的符号线用不同的符号）。）。 （5）标出图线特征：标出图线特征： 在图上空白位置标明实在图上空白位置标明实验条件或从图上得出的某些验条件或从图上得出的某些参数。如利用所绘直线可给参数。如利用所绘直线可给出被测电阻出被测电阻R R大小：从大小：从所绘所绘直直线线上读取两点上读取两点 A A、B B 的坐标的坐标就可求出就可求出

15、 R R 值。值。I (mA)U (V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.000 02.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.00电阻伏安特性曲线电阻伏安特性曲线（6）标出图名：标出图名： 在图线下方或空白位置写在图线下方或空白位置写出图线的名称及某些必要的说出图线的名称及某些必要的说明。明。A(1.00,2.76)B(7.00,18.58)由图上由图上A、B两点可得被测电阻两点可得被测电阻R为为)k(379. 076. 258.1800. 100. 7-ABABIIUUR至此一张图才算完成至此一张图才算

16、完成不当图例展示不当图例展示：n(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲线图玻璃材料色散曲线图图图1曲线太粗，不曲线太粗，不均匀，不光滑均匀，不光滑。应该用直尺、曲应该用直尺、曲线板等工具把实线板等工具把实验点连成光滑、验点连成光滑、均匀的细实线。均匀的细实线。n(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲线图玻璃材料色散曲线图改正为改正为：图图2I (mA)U (V)0 02.008.004.0020.0016

17、.0012.0018.0014.0010.006.002.001.003.00电学元件伏安特性曲线电学元件伏安特性曲线横轴坐标分度选取横轴坐标分度选取不当。不当。横轴以横轴以3 3 cmcm 代代表表1 1 V V，使作图和读图都使作图和读图都很困难。实际在选择坐标很困难。实际在选择坐标分度值时，应既满足有效分度值时，应既满足有效数字的要求又便于作图和数字的要求又便于作图和读图，读图，一般以一般以1 1 c cmm代表代表的量值是的量值是1010的整数次的整数次幂或是其幂或是其2 2倍或倍或5 5倍。倍。I (mA)U (V)o o1.002.003.004.008.004.0020.0016

18、.0012.0018.0014.0010.006.002.00电学元件伏安特性曲线电学元件伏安特性曲线改正为改正为：272022-5-261895 1895 发现发现X X射线（伦琴射线（伦琴 RntgenRntgen, 1901, 1901年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖, ,第一个第一个! ! ）1896 1896 发现放射性（贝克勒尔发现放射性（贝克勒尔 Becquerel,1903Becquerel,1903年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖 ）1897 1897 发现电子（发现电子（J.J.J.J.汤姆逊汤姆逊, 1906, 1906年荣获诺贝尔物理学奖年荣获诺贝尔物理学奖 ）1898

19、 1898 提炼出钋和镭（居里夫人提炼出钋和镭（居里夫人, 1903, 1903年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖 ）1900 1900 量子论诞生（普朗克量子论诞生（普朗克, 1918, 1918年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖 ）1905 1905 建立狭义相对论建立狭义相对论 光的量子论光的量子论 （爱因斯坦（爱因斯坦, 1918, 1918年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖 ）1911 1911 发现原子核（卢瑟福发现原子核（卢瑟福, 1908, 1908年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖 ） 发现超导（昂内发现超导（昂内 斯斯, 1913, 1913年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖 ）1913

20、 1913 建立原子模型（玻尔建立原子模型（玻尔, 1913, 1913年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖 ）1915 1915 建立广义相对论（爱因斯坦）建立广义相对论（爱因斯坦） 1925-1926 1925-1926 建立量子力学建立量子力学 ( (海森伯海森伯,1932,1932年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖 薛定鄂薛定鄂 19331933年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖 ) )二、近代物理的发展：二、近代物理的发展：282022-5-261932 1932 发现中子发现中子 查特维克查特维克Chadwick Chadwick 1939 1939 发现裂变发现裂变 哈恩哈恩 斯特拉斯曼

21、斯特拉斯曼 19441944年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖1942 1942 第一个核反应堆建成第一个核反应堆建成 费米费米, , 1938 1938年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖1945 1945 原子弹爆炸原子弹爆炸 奥本海默等奥本海默等1947 1947 发明晶体管发明晶体管 肖克莱肖克莱 巴丁巴丁 布拉顿布拉顿 19561956年度诺贝尔物理学年度诺贝尔物理学 奖奖 1958-1960 1958-1960 发明激光（汤斯发明激光（汤斯 肖洛肖洛 梅曼等梅曼等, , 1964 1964年诺贝尔物理学奖）年诺贝尔物理学奖）292022-5-26近代物理实验在内容选择上侧重于：近代物理实验在

22、内容选择上侧重于：近代物理发展过程中的经典实验近代物理发展过程中的经典实验一些先进的技术手段一些先进的技术手段物理原理与先进技术的有机结合物理原理与先进技术的有机结合302022-5-261.1.塞曼效应塞曼效应 19021902年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖2.2.核磁共振核磁共振 19521952年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖3.3.光磁共振光磁共振 19661966年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖4.X4.X射线衍射射线衍射 19141914年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖5.5.用高速用高速粒子验证粒子验证动量动能的相对论关系动量动能的相对论关系爱因斯坦爱因斯坦, 1918, 19

23、18年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖 6.6.光谱分析仪光谱分析仪7.7.激光原理激光原理 19641964年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖玻尔玻尔:1922-:1922-原子结构和原子光谱原子结构和原子光谱 ; ;其他与光谱有关的很多其他与光谱有关的很多本学期必做实验本学期必做实验: :实验包括实验包括必做必做和和选做选做两个部分两个部分312022-5-261 1、数字全息；、数字全息；2 2、铁磁共振；、铁磁共振；3 3、微波顺磁共振；、微波顺磁共振；4 4、激光拉曼光谱；激光拉曼光谱；5 5真空镀膜；真空镀膜；6 6原子力显微镜；原子力显微镜；7 7、根、根据自己兴趣选择老师！据自己兴

24、趣选择老师！8 8、原子吸收分光光度计；、原子吸收分光光度计；9 9 、HgHg的的ZeemanZeeman效应光谱相对强度实验；效应光谱相对强度实验；1010、微波谐振、微波谐振腔微扰法；腔微扰法；1111、微波波长和功率测量；、微波波长和功率测量；2 2、光磁共振、光磁共振二级塞曼效应及双量子跃迁的观察；二级塞曼效应及双量子跃迁的观察；1313、X X射线照相射线照相（劳厄法）（德拜法（劳厄法）（德拜法) )；1414、核乳胶记录带电粒子信、核乳胶记录带电粒子信息；息；1515、符合测量；、符合测量；1616、全息照相复制；、全息照相复制；1717、白光、白光透射全息；透射全息；1818数

25、字全息与液晶光阀数字全息与液晶光阀本学期可选做实验本学期可选做实验: :322022-5-26实验课表安排在星期实验课表安排在星期三及周五上午三及周五上午时间为时间为9:50-12:159:50-12:15）！）！（千万别迟到！）（千万别迟到！）根据自己所选择的时间！根据自己所选择的时间！具体实验内容到时候看服务器具体实验内容到时候看服务器332022-5-26四四.实验教材和参考资料实验教材和参考资料实验讲义、仪器说明书、参考资料、演示文档、通知等实验讲义、仪器说明书、参考资料、演示文档、通知等在服务器上下载在服务器上下载 服务器的服务器的IP地址：地址：10、78、17、250下载用户名：

26、下载用户名：12 12 无密码无密码2）用）用IE: ftp:/ 学号学号 : 密码密码 10.78.17.250（设有文件夹：（设有文件夹：“BAO GAO” “SHUJU)1）用）用IE: ftp:/1210.78.17.250342022-5-261.1.实验报告必须在实验后一周内上交，不得拖欠实验报告必须在实验后一周内上交，不得拖欠! !实实验报告一律上传到服务器上，放在验报告一律上传到服务器上，放在“实验报告实验报告”文文件夹中。件夹中。2.2.部分实验除了完成实验报告外还需要完成一篇部分实验除了完成实验报告外还需要完成一篇调研调研报告报告，调研报告的具体要求老师上课时布置。，调研报

27、告的具体要求老师上课时布置。3. 3. 实验报告规定以电子文档的形式实验报告规定以电子文档的形式(Word(Word格式格式) )制作，制作， 注明学号注明学号姓名姓名实验名称。作图用实验名称。作图用ORIGIN ORIGIN 或上或上传传JPG JPG 格式文件格式文件. .4.严禁私自修改或抄袭实验数据，凡发现报告中的数严禁私自修改或抄袭实验数据，凡发现报告中的数据与实验时所上传的数据不相符合时一律按据与实验时所上传的数据不相符合时一律按零分零分处处理，并对抄袭者和被抄袭者同等处理。理，并对抄袭者和被抄袭者同等处理。5.除了实验报告还需提交：老师布置的调研报告；选除了实验报告还需提交：老师

28、布置的调研报告；选做（做（探究性探究性）实验论文；探究性实验感想和建议）实验论文；探究性实验感想和建议 论文及感想以论文及感想以WORD文档提交！文档提交！352022-5-264、原始数据的记录注意事项、原始数据的记录注意事项: 设计合理的表格、按正确的有效数字记录测量原设计合理的表格、按正确的有效数字记录测量原始数据、参数数据，并记下实验装置的编号。始数据、参数数据，并记下实验装置的编号。5、数据处理的注意事项、数据处理的注意事项: 根据实验要求计算出测量结果和测量结果的不确根据实验要求计算出测量结果和测量结果的不确定度，完整地表达测量结果。定度，完整地表达测量结果。6、用计算机作图的注意

29、事项、用计算机作图的注意事项: a、标明坐标轴、根据实验数据进行标度、能反、标明坐标轴、根据实验数据进行标度、能反应实验原始数据实验的有效数字。应实验原始数据实验的有效数字。 b、作出图线、写出经验公式和标出图名。、作出图线、写出经验公式和标出图名。362022-5-26近代物理实验不进行期末考试，而代以在近代物理实验不进行期末考试，而代以在实验全部结束后交一篇小论文，实验全部结束后交一篇小论文，并通过答辩并通过答辩。可以在所做过实验中挑选一个实验或可以在所做过实验中挑选一个实验或“选做实选做实验验”中挑选一个实验来进一步的深入探讨和研中挑选一个实验来进一步的深入探讨和研究。究。也可以根据自己

30、兴趣寻找相应课题研究。也可以根据自己兴趣寻找相应课题研究。 近代物理实验的成绩由六个实验和一篇小近代物理实验的成绩由六个实验和一篇小论文的成绩综合得出论文的成绩综合得出(70+30)，每个实验的成，每个实验的成绩由实验前的预习、实验中的操作和实验后的绩由实验前的预习、实验中的操作和实验后的报告三部分综合给出。报告三部分综合给出。六六.实验考核成绩实验考核成绩372022-5-26FTP的帐户建立的帐户建立 学号：学号： 密码：密码： 姓名：姓名： 联系方式：联系方式：请留手机！请留手机！ EMAIL：鲍德松: 办公室: 东4411； 88206068-8413(0)13336092007 Em

31、ail： 袁辉球：办公室：东242; 15925666127; 8898136388981363 EmailEmail： 严雯：办公室：东4409; 88206068-8409(0)；13867425055 王孝慈：办公室：东4506; 88206068-8506(0);87979945(h);1358883631七七.联系方式：联系方式：382022-5-262近代物理的实验设备较昂贵，维护好不容易，实验时要近代物理的实验设备较昂贵，维护好不容易，实验时要遵守常规操作，每套仪器是配套的，仪器有问题或需要更遵守常规操作，每套仪器是配套的，仪器有问题或需要更换仪器，请示指导教师。换仪器，请示指导

32、教师。3. 注意实验安全工作注意实验安全工作,如如“防火、防电、防水、防放射性、防火、防电、防水、防放射性、防毒防毒”等。等。4实验室内严禁吃点心、零食等。注意实验室卫生，不准实验室内严禁吃点心、零食等。注意实验室卫生，不准随地吐痰、乱扔垃圾等，如有垃圾请完成实验后及时处理。随地吐痰、乱扔垃圾等，如有垃圾请完成实验后及时处理。最后，请您们对近物实验提出宝贵的意见和建议。最后，请您们对近物实验提出宝贵的意见和建议。1. 每个学生按已安排好的实验轮流表来实验室做实验。请务每个学生按已安排好的实验轮流表来实验室做实验。请务必记住自己的组号、实验项目按轮流表的时间来实验室做实必记住自己的组号、实验项目按轮流表的时间来实验室做实验，确实有事，请与实验指导教师沟通。验，确实有事，请与实验指导教师沟通。392022-5-26