近代物理实验I 课程代码 PHYS130058 编写时间2012年 课程名称 近代物理实验I 英文名称 Experiments in Modern Physics 学分数 4 周学时 *任课教师 课程负责人 俞熹 开课院系物理学系 预修课程 普通物理实验大学物理 课程性质:物理系专业必修课 请根据教学培养方案上的课程性质在以下4个栏目中选择。 综合教育课程 文理基础课程 专业必修课程 专业选修课程口 教学目标:本课程是在普通物理实验之后为物理系高年级学生开设的一门重要的基础实验 程通过近代物理实验来培养学生的独立工作能力学习如何用实验方法研究物理现象与规律 掌握近代物理实验领域中的一些基本实验方法和技能 课程基本内容简介:1.通过那些在近代物理学发展史上起过重大作用的著名实验的训练 习如何用实验方法和技术研究物理现象和规律培养他们在实验过程中发现问题,分析问题和解 决问题的能力 p.培养学生查阅文献阅读资料选择拟定实验方案的能力通过对实验数据处理提高学生对实 险结果的综合能力提高学生撰写论文的能力 3.掌握近代物理实验领域中的一些基本实验方法和技能培养学生使用新设备,新仪器和新技 术的能力 4.以模拟科研实验的要求来准备实验使学生能更好地在教师的指导下独立完成实验本课程 学期,总学时数课内72学时(包括到实验室预习课外36学时(完成实验报告)要求学生在 学期内完成8-10个实验其中6个为必做实验2-4个为选做实验期末考核为根据选做内容写 论文和报告会上的口头报告 教材和教学参考资料(不少于5种) 作者 教材或参考资料名称 出版社 出版年月 戴乐山,戴道宣 近代物理实验 复旦大学出版社 998 吴思诚 近代物理实验I,I 北京大学出版社 2005
近代物理实验 I 课程代码 PHYS130058 编写时间 2012 年 课程名称 近代物理实验 I 英文名称 Experiments in Modern Physics 学分数 4 周学时 4 *任课教师 /课程负责人 俞熹 开课院系 物理学系 **预修课程 普通物理实验,大学物理 课程性质：物理系专业必修课 请根据教学培养方案上的课程性质在以下 4 个栏目中选择。 综合教育课程 □ 文理基础课程 □ 专业必修课程 √ 专业选修课程 □ 教学目标：本课程是在普通物理实验之后,为物理系高年级学生开设的一门重要的基础实验课 程.通过近代物理实验来培养学生的独立工作能力,学习如何用实验方法研究物理现象与规律. 掌握近代物理实验领域中的一些基本实验方法和技能. 课程基本内容简介：1. 通过那些在近代物理学发展史上起过重大作用的著名实验的训练, 学 习如何用实验方法和技术研究物理现象和规律,培养他们在实验过程中发现问题,分析问题和解 决问题的能力. 2. 培养学生查阅文献,阅读资料,选择拟定实验方案的能力,通过对实验数据处理提高学生对实 验结果的综合能力,提高学生撰写论文的能力. 3. 掌握近代物理实验领域中的一些基本实验方法和技能,培养学生使用新设备,新仪器和新技 术的能力. 4. 以模拟科研实验的要求来准备实验,使学生能更好地在教师的指导下独立完成实验.本课程 为一学期,总学时数课内72学时(包括到实验室预习),课外36学时(完成实验报告).要求学生在一 学期内完成8-10个实验,其中6个为必做实验,2-4个为选做实验. 期末考核为根据选做内容写的 论文和报告会上的口头报告。 教材和教学参考资料（不少于 5 种） 作者 教材或参考资料名称 出版社 出版年月 戴乐山,戴道宣 近代物理实验 复旦大学出版社 1998 吴思诚 近代物理实验 I,II 北京大学出版社 2005
A Melissinos Experiments in Modern Physics Academic Press 费恩曼 费恩曼物理学讲义(第二卷) 上海科技出版社 2006 费恩曼 费恩曼物理学讲义(第三卷) 上海科技出版社 教学进度安排 必做实验 实验一:夫兰克-赫兹实验(姚红英) 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 实验目的是通过汞原子第一激发电位的测量了解夫兰克和赫兹在研究原子内部能量量子化问 题时所采用的基本实验方法了解电子与原子碰撞和能量交换过程的微观图象和影响这个过程 的主要物理因素 实验二:塞曼效应(姚红英 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 的谱线成分是偏振的分裂的条数随能级的类别而不同 实验目的是学习观察塞曼效应的方法研究光谱线在磁场中的分裂情况 实验三:X光系列实验俞熹) 射线的发现揭开了人类研究微观世界的序幕,X射线的研究在物理学从经典物理发展到量 物理学的过程中,起了十分重要的作用,X射线的应用使物理学、化学、生理学、医学等学科 发生了重大的变化。从1901年伦琴因发现X射线得诺贝尔物理学奖到197年科马克等因 明x射线CT扫描仪得诺贝尔医学奖的80年中因x射线方面的研究工作而得诺贝尔物理 奖、化学奖、生理学或医学奖的项目达16项、科学家达24人(平均每5年就有1项研究 射线的成果获诺贝尔奖)。有关X射线的实验非常丰富,其内容十分广泛而深刻。实验目的 利用德国莱宝公司的X射线实验仪及其附件,做一系列有趣的实验,从而对X射线的产生 特点和应用有较深刻的认识,并提高独立从事研究工作的能力。 实验四:磁偏转小型质谱仪(俞熹) 本实验所用的小型质谱仪是一种利用磁场把物质按质荷比分离的磁偏转型动态分析仪器采用 表面电离型离子源适合于分析和测量电离能较低的固态样品 实验目的是:了解质谱仪的基本结构样品的制备和高真空获得的方法计算质谱仪的分辨率求 丰度比A9掌握不同的实验条件对实验结果的影响 实验五:光泵磁共振实验(乐永康) 光泵磁共振是用光抽运方法使原子的粒子数分布产生重大改变(偏极化),并利用抽运光对磁 共振信号做光检测,它巧妙地将频率较低的射频信号的变化转换为频率很高的光信号的变化来 圆测量,使观测信号的功率提高了几个数量级。此方法不仅可以用于基础性研究,在其他测量 术方面也有广泛的应用特别是使弱信号的检测方便易行,因此它被广泛应用于弱磁场的测量 实验目的是本实验的物理内容很丰富,实验过程中不仅掌握其方法也会见到比较复杂的现象 若能根据基本原理给出正确的分析,将受到一次很好的原子物理实验和综合实验的训练 实验六:γ能谱实验(乐永康) 在核物理研究中离不开对射线的测量y射线是不带电的中性粒子它与物质的相互作用与 电粒子有显著的差别射线与物质的作用主要有光电效应康普顿散射和电子对效应这三种 侒实验利用NaI(I闪烁探测器来测量γ射线的能谱谱仪的主要优点是既能探测中性粒子又能探
A. Melissinos Experiments in Modern Physics Academic Press 费恩曼 费恩曼物理学讲义（第二卷） 上海科技出版社 2006 费恩曼 费恩曼物理学讲义（第三卷） 上海科技出版社 2006 教学进度安排： 必做实验 实验一: 夫兰克-赫兹实验(姚红英) 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. 实验目的是:通过汞原子第一激发电位的测量了解夫兰克和赫兹在研究原子内部能量量子化问 题时所采用的基本实验方法;了解电子与原子碰撞和能量交换过程的微观图象和影响这个过程 的主要物理因素. 实验二: 塞曼效应(姚红英) 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. 实验目的是:学习观察塞曼效应的方法,研究光谱线在磁场中的分裂情况. 实验三: X 光系列实验(俞熹) X 射线的发现揭开了人类研究微观世界的序幕，X 射线的研究在物理学从经典物理发展到量子 物理学的过程中，起了十分重要的作用，X 射线的应用使物理学、化学、生理学、医学等学科 发生了重大的变化。从 1901 年伦琴因发现 X 射线得诺贝尔物理学奖到 1979 年科马克等因发 明 X 射线 CT 扫描仪得诺贝尔医学奖的 80 年中，因 X 射线方面的研究工作而得诺贝尔物理学 奖、化学奖、生理学或医学奖的项目达 16 项、科学家达 24 人（平均每 5 年就有 1 项研究 X 射线的成果获诺贝尔奖）。有关 X 射线的实验非常丰富，其内容十分广泛而深刻。实验目的是: 利用德国莱宝公司的 X 射线实验仪及其附件，做一系列有趣的实验，从而对 X 射线的产生、 特点和应用有较深刻的认识，并提高独立从事研究工作的能力。 实验四: 磁偏转小型质谱仪(俞熹) 本实验所用的小型质谱仪是一种利用磁场把物质按质荷比分离的磁偏转型动态分析仪器,采用 表面电离型离子源,适合于分析和测量电离能较低的固态样品. 实验目的是:了解质谱仪的基本结构,样品的制备和高真空获得的方法.计算质谱仪的分辨率,求 丰度比.A9 掌握不同的实验条件对实验结果的影响. 实验五: 光泵磁共振实验(乐永康) 光泵磁共振是用光抽运方法使原子的粒子数分布产生重大改变（偏极化），并利用抽运光对磁 共振信号做光检测，它巧妙地将频率较低的射频信号的变化转换为频率很高的光信号的变化来 测量，使观测信号的功率提高了几个数量级。此方法不仅可以用于基础性研究，在其他测量技 术方面也有广泛的应用，特别是使弱信号的检测方便易行，因此它被广泛应用于弱磁场的测量。 实验目的是:本实验的物理内容很丰富，实验过程中不仅掌握其方法也会见到比较复杂的现象。 若能根据基本原理给出正确的分析，将受到一次很好的原子物理实验和综合实验的训练。 实验六: γ 能谱实验(乐永康) 在核物理研究中,离不开对 γ 射线的测量.γ 射线是不带电的中性粒子,它与物质的相互作用与带 电粒子有显著的差别.γ 射线与物质的作用主要有光电效应,康普顿散射和电子对效应这三种.本 实验利用 NaI(Tl)闪烁探测器来测量 γ 射线的能谱.谱仪的主要优点是既能探测中性粒子,又能探
测带电粒子既能测量粒子强度,又能测量粒子能量,而且探测效率高分辨时间短 实验目的是了解γ能谱仪的原理特性与结构掌握能谱仪的使用方法和y能谱的定标分析不同 源的能谱图测定?能谱仪的能量分辨率计算铅对γ射线的吸收截面 选做实验 生在最后五周时间内安排时间选做以下的实验内容中的2-4个 1.STM针尖制备 2.等离子体参数测量 Labview系列实验 4.微弱信号测量 脉冲核磁共振及核磁共振成像实验 相对论验证实验 7.弗兰克赫兹实验中电子能量分布的测定 .X光衍射实验扩展内容 9.小型质谱仪实验扩展内容 10.冉绍尔汤森效应 1.符合测量实验 12.盖革弥勒计数器和核衰变的统计规律实验 3.氢氘光谱实验 4.扫描隧道显微镜STM 15.原子力显微镜AFM l6.电子自旋共振 17.微波参数测量 l8.超导转变温度测量 作业和考核方式:每个实验都要交一份实验报告期末考核为根据选做内容写的论文和报告会 上的口头报告。 教师教学、科研情况简介和主要社会兼职:长期从事近代物理实验和物理实验教学,主要研究 方向为近代物理实验仪器的开发和实验教学改革 如该门课为多位教师共同开设,请在对课程负责人加以注明。 **为可选项目,请老师根据实际情况填写
测带电粒子;既能测量粒子强度,又能测量粒子能量,而且探测效率高,分辨时间短. 实验目的是:了解 γ 能谱仪的原理,特性与结构,掌握能谱仪的使用方法和 γ 能谱的定标.分析不同 γ 源的能谱图,测定 γ 能谱仪的能量分辨率,计算铅对 γ 射线的吸收截面. 选做实验 学生在最后五周时间内安排时间选做以下的实验内容中的 2-4 个 1. STM 针尖制备 2. 等离子体参数测量 3. Labview 系列实验 4. 微弱信号测量 5. 脉冲核磁共振及核磁共振成像实验 6. 相对论验证实验 7. 弗兰克-赫兹实验中电子能量分布的测定 8. X 光衍射实验扩展内容 9. 小型质谱仪实验扩展内容 10. 冉绍尔-汤森效应 11. 符合测量实验 12. 盖革-弥勒计数器和核衰变的统计规律实验 13. 氢氘光谱实验 14. 扫描隧道显微镜 STM 15. 原子力显微镜 AFM 16. 电子自旋共振 17. 微波参数测量 18. 超导转变温度测量 作业和考核方式：每个实验都要交一份实验报告,期末考核为根据选做内容写的论文和报告会 上的口头报告。 教师教学、科研情况简介和主要社会兼职：长期从事近代物理实验和物理实验教学,主要研究 方向为近代物理实验仪器的开发和实验教学改革 *如该门课为多位教师共同开设，请在对课程负责人加以注明。 **为可选项目，请老师根据实际情况填写