近代物理实验_河南工业大学.doc

《近代物理实验》教学大纲课程名称：近代物理实验 英文名称：Modern Physics Experiments 课程编号学时/学分：72/2.5 适用专业：应用物理专业本科生 编写人：樊志琴 审核人：焦万堂 实验指导书：《近代物理实验》，河南工业大学内部教材，樊志琴主编。 ? 一、课程的性质、目的及任务 近代物理实验是继普通物理实验之后的一门综合性实验课程，它覆盖了原子物理、核探测技术、激光、光电子学与光信息处理、X射线和电子衍射、光谱学、微波技术、电子技术、真空物理、低温物理等整个物理学科，除此之外，它还包括近代的实验方法及应用广泛的实验技术。因此，近代物理实验是培养学生“动手能力、适应新技术能力、创造性思维能力”的一门重要的综合基础课程。 近代物理实验大部分是物理学史中非常著名的实验，它们对于人类深入认识自然界起过至关重要的作用。通过实验能培养学生认真求实的工作作风，使他们对客观世界理解更趋深化，帮助学生对微观世界建立一个全新的物理概念。提高他们的物理思维和动手能力。加深对近代物理理论的了解，为学生以后的工作打下坚实基础。 二、主要设备及器材配置 WPZ_B型塞曼效应试验仪；MOD-5BC型密立根油滴仪；GD-5型普朗克常数实验仪；脉冲核磁共振实验仪；夫兰克--赫兹实验仪；WF-3型金属逸出功测定仪；X射线装置；组合式多功能光栅光谱仪；光纤信息及光通信实验仪等。 三、实验基本要求 1）培养学生在实验过程中发现问题、分析问题和解决问题的能力。 2）学习近代物理主要领域中的一些基本实验思想、观察实验现象、正确测量、处理实验数据以及分析和总结实验结果等方面的能力。 3）培养实事求是、踏实细致、严肃认真的科学态度、良好的实验素质和习惯。 4）培养学生的创新意识、创造精神和坚韧不拔的工作作风。 5) 课前熟读讲义。 四、实验项目与内容提要 ??? 实验项目分必做和选做，必做部分为52学时，为每次必做内容，剩下20学时在34学时的选做实验中选择，共计72学时。 序号 实验名称 内容提要 实验要求 实验时数 实验类型 每组人数 所在实验室名 称 备注 1 密立根油滴实验 通过对不同油滴所带电量的测量，总结出油滴所带的电量总是某一个最小固定值的整数倍，从而得出存在着基本电荷的结论 （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 4 验证性 4 物理实验中心 必做 2 钠（氢）原子光谱的拍摄与分析 研究元素的原子光谱，可以了解原子的内部结构，认识原子内部电子的运动。 学习光栅单色仪的使用方法，以及用光栅单色仪测量光谱特性的方法。 4 验证性 6 必做 3 夫兰克一赫兹实验 为了研究原子内部的能量状态问题，1914年夫兰克和赫兹使用了简单而有效的方法,用低速电子去轰击原子,观察它们之间的相互作用和能量传递过程,并观察受激原子所发出的辐射,从而证明了原子内部量子化能级的存在。 通过对原子第一激发电位的测量，学习夫兰克和赫兹研究原子内部能量量子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。 4 验证性 4 必做 4 塞曼效应 1896年Zeeman发现当光源放在足够强的磁场中时,原来的一条光谱线分裂成几条光谱线,分裂的谱线成分是偏振的,分裂的条数随能级的类别而不同。 掌握观测塞曼效应的实验方法；观察汞原子546.1nm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。 4 验证性 6 必做 5 普朗克常数实验 金属在光的照射下释放电子的现象称为光电效应，爱因斯坦方程： 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。 4 验证性 3 必做 6 金属逸出功实验 电子从加热的金属中发射出来的现象称为热电子发射。热电子发射的性能与金属材料的逸出电势（或逸出功）有关。逸出功表征要使处于绝对零度下的金属中具有最大能量的电子逸出金属表面时，所需要给予的能量，本实验是测量发光管钨丝的逸出功。这个实验也可测电子的比荷。 1.了解金属电子逸出功的基本理论；2. 学习用里查孙直线法测定钨的逸出功。3.学习直线测量法、外延测量法和补偿量法等基本实验方法。4.学习用计算机接口辅助进行实验数据采集和数据处理的方法。 8 验证性 3 逸出功实验是必做，比荷实验是选做。 7 脉冲核磁共振实验 核磁共振现象是在1946年由Bloch和Purcell发现的.具有磁矩的原子核位于恒定磁场中时,将以一定的角速度围绕磁场轴作进动并最终沿磁场方向趋向.如果垂直于该恒定磁场外加一弱交变磁场,且当交变磁场的圆频率和恒定磁场满足一定的关系时,核磁矩将会沿着固定