近代物理实验I
课程代码 课程名称 英文名称 学分数 *任课教师 /课程负责人 **预修课程 4 俞熹 PHYS130058 近代物理实验I 编写时间 2012年 Experiments in Modern Physics 周学时 开课院系 普通物理实验,大学物理 4 物理学系 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 戴乐山,戴道宣 教材或参考资料名称 近代物理实验 近代物理实验I,II 出版社 复旦大学出版社 北京大学出版社 出版年月 1998 2005 吴思诚
A. Melissinos 费恩曼 费恩曼 Experiments in Modern Physics 费恩曼物理学讲义（第二卷） 费恩曼物理学讲义（第三卷） Academic Press 上海科技出版社 上海科技出版社 2006 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。