专业物理实验课程规范.doc

专业物理实验-课程规范（讲授）一、课程概况课程号BX0925331课程名称专业物理实验课程英文名称Professional Physics Experimentation 总学时数/周数80 4/20学分2.5讲授学时实验学时80实习周数开课单位理学院适用专业应用物理学课程类别专业基础课修读方式选修先修课程普通物理实验 高等数学 理论力学 普通物理学 光学 固体物理考核方式预习报告（10%）+实验操作（50%）+数据处理（40%）教材及主要教学参考书教材：物理系编写参考书： 吴思诚等.近代物理实验.北京大学 沙振舜等.新编近代物理实验.南京大学 候登陆等.近代物理实验.科学出版社课程简介物理专业实验是为应用物理专业开设的一门现代综合性实验课，它是继“微机基础实验”、“普通物理实验”、“无线电电子学实验”之后，专业实验、专业论文之前做的专业基础实验课，具有多种学科、多种技术交叉的特点，起到承上启下的作用。通过实验，使学生掌握近代物理主要的基本实验方法与技术以及现代高新技术。能力培养任务1.培养学生理论与实际相结合，综合理论应用及创新精神2.培养学生阅读，查阅参考资料，拟订实验方案，选配测量仪器3.观察分析现象，独立操作，判断实验中尚存的问题4.巩固和加强有关数据处理，误差分析等方面的训练二、课程知识、能力体系专业物理实验课程知识（能力）体系序号知识单元描述知识点对应能力学时要求1专业物理实验一半导体PN结的物理特性实验实际应用4掌握空气热机实验实际应用4掌握光电探测实验实际应用4掌握平行光管的调整及使用实验 实际应用4掌握迈克尔孙实验实际应用4掌握弗兰克-赫兹实验实际应用4掌握光定向实验实际应用4掌握晶体管电光调制实验实际应用4掌握LD/LED光源特性实验实际应用4掌握光学全息照相实验实际应用4掌握磁控溅射镀膜实验实际应用4掌握四探针法测薄膜的电阻率实验实际应用4掌握2专业物理实验二太阳能电池特性试验实际应用4掌握气体放电中等离子体物理实验的研究实际应用4掌握电子电荷的测定密里根油滴试验实际应用4掌握微波光学实验实际应用4掌握核磁共振实验实际应用4掌握塞曼效应实验实际应用4掌握微弱信号检测实验实际应用4掌握光磁共振实验实际应用4掌握太阳能电源技术及应用实验实际应用4掌握光偏振实验实际应用4掌握X射线衍射实验实际应用4掌握X射线晶体结构分析实验实际应用4掌握 三、教学内容及基本要求实验教学部分（1）学时：4实验项目名称 半导体PN结的物理特性实验实验类型验证性实验教学目标与技能要求1.掌握测量PN结扩散电流与电压关系2.较精确地测出玻尔兹曼常数 2.学会测量弱电流的一种新方法重点和难点重点：PN结扩散电流与电压的测试方法难点：精确地测出玻尔兹曼常数实验内容与学时分配1.半导体PN结的物理特性 2学时2.弱电流测量 2学时分组情况二至三人主要仪器设备FD-PN-4 PN结物理特性测试仪主要实验材料及低值易耗品1.LF356运算放大器2.TIP31型三极备注实验教学部分（1）学时：4实验项目名称空气热机实验实验类型验证性实验教学目标与技能要求1理解热机原理及循环过程 2测量不同冷热端温度时的热功转换值，验证卡诺定理 3测量热机输出功率随负载及转速的变化关系，计算热机实际效率重点和难点重点：理解热机原理及循环过程难点：热机输出功率随负载及转速的变化关系实验内容与学时分配1测量不同冷热端温度时的热功转换值 2学时2测量热机输出功率随负载及转速的变化关系 1学时3. 计算热机实际效率 1学时分组情况二至三人主要仪器设备1. 空气热机实验仪2. 空气热机测试仪3. 双踪示波器主要实验材料及低值易耗品1.电线2.加热器备注实验教学部分（1）学时：4实验项目名称光电探测实验实验类型综合性实验教学目标与技能要求1.掌握光电器件的光电特性、伏安特性、光谱特性、时间响应特性2.培养学生观察能力、动手能力和技术创新能力重点和难点重点：光电器件的光电特性、伏安特性、光谱特性、时间响应特性难点：基本特性物理机理掌握实验内容与学时分配1.光电特性 1学时2.伏安特性 1学时3.光谱特性 1学时4.时间响应特性 1学时分组情况二至三人主要仪器设备SGY-8 光电探测原理综合实验仪主要实验材料及低值易耗品1.光源2.光照度计3.电压表4.电流表。备注实验教学部分（1）学时：4实验项目名称平行光管的调整及使用实验实验类型综合性实验教学目标与技能要求1.了解平行光管的结构及工作原理2.学会用平行光管测量凸透镜的焦距3.会用平行光管测定鉴别率重点和难点重点：平行光管的结构及工作原理；平行光管测量凸透镜的焦距难点：平行光管测定鉴别率实验内容与学时分配1.测量凸透镜及透镜组的焦距 2学时2.用平行光管测凸透镜的鉴别率 2学时分组情况二至三人主要仪器设备1.平行光管2.平面反射镜3.平行光管分划板4.测微目镜5.凸透镜6.光具座主要实验材料及低值易耗品光源备注实验教学部分（1）学时：4实验项目名称迈克尔孙实验实验类型综合性实验教学目标与技能要求1.学会迈克尔逊干涉仪的调节和使用2.观察等倾和等厚干涉条纹，加深对干涉理论的理解3.测定钠光的波长 重点和难点重点：迈克尔逊干涉仪的调节和使用；测定钠光的波长难点：各种干涉化规律及相互间的区别实验内容与学时分配1.观测等倾干涉 2学时2.测量钠光灯的波长 2学时分组情况二至三人主要仪器设备1.迈克耳逊干涉仪2.钠光灯3.He-Ne 激光器4.扩束透镜主要实验材料及低值易耗品钠光灯备注实验教学部分（1）学时：4实验项目名称弗兰克-赫兹实验实验类型验证性实验实验教学目标与技能要求1.通过测量氩原子的第一激发电位，证明原子内部量子化能级存在2.了解在研究原子内部能量量子化问题时所使用的基本方法重点和难点重点：研究原子内部能量量子化问题时所使用的基本方法难点：测量氩原子的第一激发电位，证明原子内部量子化能级存在实验内容与学时分配1.验证原子能级分立的正确性 2学时2.测量氩原子第一激发电位的数值 2学时分组情况二至三人主要仪器设备1.弗兰克赫兹实验仪2.示波器3.专业数据线主要实验材料及低值易耗品1.绘图纸2.插座备注实验教学部分（1）学时：4实验项目名称光定向实验实验类型综合性实验教学目标与技能要求掌握四象限探测器的原理，将其应用于目标定向。重点和难点重点：掌握四象限探测器的原理，将其应用于目标定向难点：掌握四象限探测器的原理实验内容与学时分配1.了解四象限探测器的性能 2学时2.测量以四象限探测器做接收器，光信号的放大信号2学时分组情况二至三人主要仪器设备1.光电定向实验电箱、2.四象限光电探测3.650nm激光器4.旋转架5.四维调节架主要实验材料及低值易耗品LED/LD电线备注实验教学部分（1）学时：4实验项目名称晶体管电光调制实验实验类型综合性实验教学目标与技能要求1.掌握晶体电光调制的原理和实验方法；2.学会利用实验装置测量晶体的半波电压3.计算晶体的电光系数。重点和难点重点：晶体电光调制的原理和实验方法难点：计算晶体的电光系数实验内容与学时分配1.观察晶体电光效应引起的晶体会聚偏振光的干涉现象 1学时2.利用实验装置测量晶体的半波电压 2学时3.测量晶体的电光系数 1学时分组情况二至三人主要仪器设备1.电光调制电源2.半导体激光器3.偏振器4.四分之一波片6.数字双踪示波器。主要实验材料及低值易耗品铌酸锂晶体备注实验教学部分（1）学时：4实验项目名称LD/LED光源特性实验实验类型综合性实验教学目标与技能要求1.学习LED和LD的工作原理和基本特性 2.测试LED/LD的P-I特性和V-I特性3.计算阈值电流和微分量子效率 重点和难点重点：LED和LD的工作原理和基本特性；难点：计算阈值电流和微分量子效实验内容与学时分配1.LED的P-I-V特性测试 2学时2.LD的P-I-V特性测试 2学时分组情况二至三人主要仪器设备1.LD/LED电流源2.光功率计3.万用表主要实验材料及低值易耗品1.LED发光二极管2.LD激光二极管，备注实验教学部分（1）学时：4实验项目名称光学全息照相实验实验类型设计性实验教学目标与技能要求1.了解全息照相的基本原理，2.学习静物全息照相的拍摄方法，3.了解再现全息物象的性质和方法。重点和难点重点：全息照相的基本原理;静物全息照相的拍摄方法难点：再现全息物象的性质和方法实验内容与学时分配1.了解全息照相的基本原理 2学时2.掌握全息照相以及底片的冲洗方法，观察物象再现 2学时分组情况二至三人主要仪器设备1.防震光学平台2.氦氖激光器3.曝光定时器及快门4.扩束透镜（两个）、分束器、反射镜（两个）6.全息型干版、显影液和定影液及暗房设备。主要实验材料及低值易耗品1.显影液2.定影液备注实验教学部分（1）学时：4实验项目名称 磁控溅射镀膜实验实验类型设计性实验教学目标与技能要求1.掌握磁控溅射制备薄膜的原理和实验程序 2.制备出一种金属薄膜重点和难点重点：磁控溅射制备薄膜的原理和实验程序难点：薄膜制备实验操作流程及实验程序控制实验内容与学时分配1.磁控溅射制备薄膜的原理 1学时2.薄膜的制备 3学时分组情况二至三人主要仪器设备JGP450 磁控溅射系统主要实验材料及低值易耗品1.Nb-Ni靶材2.Si基片3.高纯氮气、氧气和氩气4.高纯酒精、丙酮、去离子水备注实验教学部分（1）学时：4实验项目名称 四探针法测薄膜的电阻率实验实验类型综合性实验教学目标与技能要求1.掌握四探针法测量电阻率和薄层电阻的原理及测量方法2.了解影响电阻率测量的各种因素及改进措施重点和难点重点：掌握四探针法测量电阻率和薄层电阻的原理及测量方法难点：分析影响电阻率测量的因素及改进措施实验内容与学时分配1.四探针法测量电阻率和薄层电阻的原理 1学时2.四探针法测定薄膜的电阻率和方块电阻 3学时分组情况二至三人主要仪器设备SZT-2000 四探针测试系统主要实验材料及低值易耗品1.薄膜基片2.高纯酒精、丙酮、去离子水3.高纯氮气备注实验教学部分（2）学时：4实验项目名称太阳能电池特性实验实验类型综合性实验教学目标与技能要求1. 了解太阳能工作原理，并通过独立试验训练2. 培养学生分析问题和解决问题的能力重点和难点重点：太阳能工作原理难点：太阳能电池的开路电压和短路电流关系实验内容与学时分配1.研究太阳能电池的暗态特性和太阳能电池的负载特性 2学时2.研究太阳能电池的开路电压和短路电流 2学时分组情况二至三人主要仪器设备1.TD-1太阳能电池特性试验仪2.光功率计主要实验材料及低值易耗品1.灯泡2.硅光电池3.直流电流表4.直流电压表备注实验教学部分（2）学时：4实验项目名称气体放电中等离子体物理实验的研究实验类型综合性实验教学目标与技能要求1.利用单探针和双探针法来测定等离子体的各项参量2.培养学生观察能力问题和利用软件处理数据的能力重点和难点重点：单探针和双探针法来测定等离子体的各项参量难点：利用软件处理数据实验内容与学时分配1.单探针和双探针法来测定等离子体的电子温度 2学时2.测量带电粒子密度及电子平均动能 2学时分组情况二至三人主要仪器设备1.等离子体物理实验组合仪2.等离子体放电管验仪主要实验材料及低值易耗品1.接线板2.赫姆霍兹线圈3.电源线备注实验教学部分（2）学时：4实验项目名称电子电荷的测定密里根油滴试验实验类型综合性实验教学目标与技能要求1.油滴法测量电子的电荷2.培养学生严肃认真和一丝不苟的科学实验方法和态度。重点和难点重点：油滴法测量电子的电荷难点：静态（平衡）测量法或动态（非平衡）测量法实验内容与学时分配1.用油滴静态（平衡）测量法测量电子的电荷 2学时 2.用油动态（非平衡）测量法测量电子的电荷 2学时分组情况二至三人主要仪器设备MOD-5型密立根油滴仪主要实验材料及低值易耗品1.实验油2.喷雾器备注实验教学部分（2）学时：4实验项目名称微波光学实验实验类型综合性实验教学目标与技能要求1.了解微波的特点，学习微波器件的使用2.了解布拉格衍射的原理3.利用微波在模拟晶体上的衍射验证布拉格公式并测定微波波长4.通过微波的单缝衍射和迈克尔逊干涉实验，加深对波动理论的解释重点和难点重点：了解布拉格衍射的原理，单缝衍射和迈克尔逊干涉难点：利用布拉格公式测定微波波长实验内容与学时分配1.利用布拉格公式测定微波波长 1.5学时 2.偏振实验 1学时3.迈克尔逊干涉实验 1.5学时分组情况二至三人主要仪器设备1.微波信号源2.缆腔换能器3.放大器4.电流表主要实验材料及低值易耗品1.偏振板2.模拟晶阵3.晶阵座4.钢直尺备注实验教学部分（2）学时：4实验项目名称核磁共振实验实验类型综合性实验教学目标与技能要求1.了解核磁共振基本原理2.利用核磁共振法校准恒定磁场3.测量因子的方法重点和难点重点：核磁共振基本原理；利用核磁共振法校准恒定磁场难点：测量因子实验内容与学时分配1.利用核磁共振法校准恒定磁场 2学时 2.测定氟核F19的旋磁比和朗德因子 2学时分组情况二至三人主要仪器设备1.永久磁铁2.扫场线圈 探头3.数字频率计4.示波器5.可调变压器和220V/6V变压器主要实验材料及低值易耗品导线备注实验教学部分（2）学时：4实验项目名称塞曼效应实验实验类型综合性实验教学目标与技能要求1.研究汞光谱的塞曼分裂现象2.计算汞光谱的塞曼分裂裂距以及电子的荷质比3.证实原子具有磁矩与空间取向量子化，进一步理解光的电磁理论4.理解法布里珀罗标准具的干涉原理并掌握其调整方法重点和难点重点：布里珀罗标准具的干涉原理；汞光谱的塞曼分裂机理难点：汞光谱的塞曼分裂裂距以及电子的荷质比的测定实验内容与学时分配1.利用F-P标准具研究汞546.1nm光谱线的塞曼效应 2学时2.测量塞曼分裂的波长差，并测取电子的荷质比 2学时分组情况二至三人主要仪器设备1.电磁铁2.偏振检测、会聚透镜、干涉滤光片3.法布里珀罗标准具 4.读数显微镜主要实验材料及低值易耗品1.导线2.汞灯备注实验教学部分（2）学时：4实验项目名称微弱信号检测实验实验类型综合性实验教学目标与技能要求1.使学生掌握微弱信号检测与现代信号处理的基本理论2.掌握在强噪声背景下检测微弱信号的方法与技术重点和难点重点：微弱信号检测与现代信号处理的基本理论难点：强噪声背景下检测微弱信号的方法与技术实验内容与学时分配1.认识噪声 0.5学时2.滤波器实验 0.5学时3.相位实验 0.5学时4.同步积分滤波放大器实验 2学时分组情况二至三人主要仪器设备1.微弱信号检测实验装置主要实验材料及低值易耗品导线备注实验教学部分（2）学时：4实验项目名称光磁共振实验实验类型综合性实验教学目标与技能要求1.了解光磁共振原理，观察共振现象2.测量铷原子的因子重点和难点重点：光磁共振原理难点：测量铷原子的因子实验内容与学时分配1.安装并调试实验仪器 2学时2.测量铷原子的因子 2学时分组情况二至三人主要仪器设备1.磁装置2.光电探测器3.吸收池4.干涉滤光镜。主要实验材料及低值易耗品铷光谱灯备注实验教学部分（2）学时：4实验项目名称太阳能电源技术及应用实验实验类型综合性实验教学目标与技能要求1.熟悉太阳能实验装置结构、功能和原理2.掌握太阳能转换原理重点和难点重点：太阳能转换原理难点：太阳能电池板的伏安特性实验内容与学时分配1.熟悉实验装置各部分结构，功能，操作方法 1学时2.测量开路电压和短路电压 1.5学时3.测量太阳能电池板的伏安特性曲线 1.5学时分组情况二至三人主要仪器设备THEISP-1型太阳能电源技术及应用装置主要实验材料及低值易耗品1.太阳能电池板2.灯泡备注实验教学部分（2）学时：4实验项目名称光偏振实验实验类型综合性实验教学目标与技能要求1. 观察光的偏振现象，巩固理论