《近代物理技能训练》课程教学大纲

近代物理技能训练TrainingofModernPhysicalSkill【课程编号】BS26162 【课程类别】实践与其它教学环节【学分数】1 2014.04【学时数】1周 【先修课程】力学、热学、电磁学、光学原子物理等课程【适用专业】物理学一、教学目的、任务：了解近代物理的一些主要实验技能，掌握真空技术，金相技术等二、课程教学的基本要求：每个内容都进行每个同学亲自操作训练三、教学内容和学时分配（一）金相主要内容：制作金相样品，显微与分析教学要求：每个同学按流程制作出金相样品，在金相显微镜进行显微分析训练方式：(1)试样的截取与镶嵌：将一小块合金试样用镶嵌机镶嵌在镶嵌粉内。(2)磨光：用砂纸将样品磨出一个平面，然后选用从粗到细不同型号的砂纸（400#-2000#水砂纸），将样品的表面磨平。(3)抛光：用Al2O3抛光剂在抛光仪上进行抛光，用清水洗净，吹干。(4)磨蚀、浸蚀显示：把抛光后的样品用1%HN03-C2H5OH溶液腐蚀，再用清水清洗干净并吹干。(5)显微与分析：用金相显微镜观测合金金相。分别选择10X、20X、40X、60X的物镜放大倍数对样品进行观察拍摄。并分析实验结果。其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：（二）X射线衍射技术主要内容：制作x射线衍射粉末样品，扫描样品获取衍射图谱，进行衍射谱分析。教学要求：制作x射线衍射粉末样品，扫描样品获取衍射图谱，进行衍射谱分析。3、训练方式A辐射源的选择选择辐射源应遵循以下原则：(1)所用靶的标识X射线波长应稍大于试样的K吸收限或远远小于试样的吸收限，避免试样中产生大量荧光X射线，使背底过高。(2)允许情况下，尽量采用长波长辐射源，以提高衍射仪的分辨本领。(3)所选的辐射源应使试样对它的标识X射线质量吸收系数尽量小，以避免X射线过多被样品吸收加深背底。b.滤波片的选择应使滤波片K吸收限正好位于辐射源K和K波长之间，并尽量的靠近K，这样衍射线通过滤波片后，大部分K辐射被吸收，得到的基本单色的K辐射。c扫描样品的制备对经过均匀化热处理后的块状合金试样，要用粗砂纸磨去表面的氧化层，然后在丙酮保护下，在玛瑙钵体中捣碎磨细成粒度不大于30纳米的粉末。如样品脆性比较大，很容易直接捣碎磨细。因此一般不会由于冷加工研磨而产生明显的内应力。可以直接进行X射线衍射分析。D操作步骤（1）将制备好的样品粉末装入有凹槽的玻璃片上，在衍射仪装好样品。（2）设定扫描条件为：管压40KV、管流200mA、步长为80/min、扫描范围为2θ：20º-60º。（3）扫描得到样品的X射线衍射图谱用Jade5.0程序和粉末衍射数据库（PDF2002）分析所得到的数据，确定各个样品的相组成。（三）光（谱）学摄影胶片处理技术1、主要内容：光学与光谱学在物理学知识框架中是基本的一环，是整个物理学几个知识板块中不可替代的基础知识之一。光学与光谱学处理中，普通摄影的胶片、干板等摄像及其处理是目前电子摄像技术还不可能替代的技术，例如全息摄影中的胶片立体化摄像，还没有其他方法可以比拟。与电子摄像相比，在X光摄影细节分析，对不可预测的曝光量测量等方面，胶片等实物摄影方法有着重要意义。胶片摄像及其处理技术灵活多变，简单实用，不易PS修改，常常应用在各种光学物理研究，实物记录，医用细节分辨，以至于在微观物理实验中（如云室等）。因此，掌握好摄影胶片处理技术可以获得物理基础基本技能之一。本技能训练的目标是：掌握光学、光谱学摄影胶片的处理。即，光学和光谱底片的处理。2、教学要求：结合实验室条件，掌握摄像技巧；了解胶片的基本常识；了解摄像，显像，定格和处理像片等技术。重点在于练习相片的处理过程。3、训练方式1） 准备工作按照冲洗要求，正确配置显像、定影等系列药品药水；，了解胶片与药剂的温度、浓度关系，确定胶片（曝光量）与显、定影的时间关系。暗室裁割摄影干板。2） 光谱摄影按照仪器说明书调节发光仪器以便正确发出电火花；调节光路以便获得光谱；观察点火时光谱的位置，决定光谱摄影板放置位置；暗室操作裁剪光谱摄影胶片大小，作好放置摄影胶片的准备；尝试拍摄简单的铁光谱；在暗室放置并洗出胶片。观察胶片成像的优劣。3） 激光照相干板的拍摄和冲洗就一简单全息摄影光路排好光学器具；暗室条件摄影；暗室操作将胶片（干板）冲洗出来，比较正常显定影样品，判断成像优劣。4） 实验报告就操作过程和相关条件作出实验成功与否的判断，向指导教师作纸质报告。注意事项认真阅读仪器说明，注意光谱仪器中高压电的操作安全；严格遵守光学仪器操作规定，爱护光学镜头，正确调整光路；学会使用玻璃刀裁割全息干板；遵守暗室操作规章，不随意处理药品水污染环境。（四）真空技术1、意义与目标材料技术被人们普遍认为是21世纪支撑技术之一。真空条件下制作无机薄膜材料是材料科学的一个分支。新型无机薄膜材料、纳米材料等制作的物理方法之一就是利用材料的蒸发、分子外延，等离子体溅射等。其中，最重要的一个基础就是在日常环境里制造出真空状态来。因此了解和熟悉真空的获得与检测是从事材料专业技术人员的必修科目。本技能训练的目标就是使学生充分了解获得真空的方法，一般真空设备的基础原理，通过实践，懂得一般的真空装置基本设置，原理，能够使用真空设备，具备一定的真空测量，判断等专业知识，为进一步可以利用真空条件进行镀膜、材料制作、表面测试、等离子体应用等研究领域作好知识的、技能的准备。2、技术要求学习真空的获得基本原理和方法；了解一般真空分类、真空技术应用领域、真空系统的构成、真空测量基本方法和真空检漏的基本方法。掌握初步的真空镀膜机等装置的原理，对真空度测量，一些基本的操作思路与概念。重点在于了解真空系统的水、电、气三路的细节和控制。3、训练方式1）、了解真空概念、真空分类及真空技术应用领域。2）、联系实物学习真空装置：对照有关真空设备的原理图，了解获得真空的基本设备框架；逐个对照部件，深入了解该部分的工作原理，工作状态，控制方法；重点在于三个通路的详细学习；3）、实际操作练习获得真空。了解控制办法和测控办法，了解测量真空的方法；4）、针对容易误操作的状况，提出问题和假设，考察（学生的）判断处理思维的正确与否，确认（学生）对真空系统状况的判断处理操作是合理的。5）、（选做）：了解基本真空检漏方法；判断真空系统状态、检漏查找真空泄露处。6）、实验报告：向教师书面报告实践的学习心得和实践过程中遇到的问题和解决的