近代物理實(shí)驗(yàn)教程

前言

由林木欣教授主編的《近代物理實(shí)驗(yàn)教程》教材（下面稱第一版），突出物理思想和實(shí)驗(yàn)方法，基礎(chǔ)與應(yīng)用并重，經(jīng)典與現(xiàn)代結(jié)合，適應(yīng)多層次教學(xué)，于1999年由科學(xué)出版社出版發(fā)行，至2008年共印刷11次，發(fā)行量達(dá)3萬(wàn)5千冊(cè)，受到師生的普遍歡迎。近年來(lái)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的需要，許多院校新增和更新了實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，豐富和充實(shí)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，充分體現(xiàn)和保障了實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)的先進(jìn)性.隨著我國(guó)高等院校各級(jí)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的建立，更是強(qiáng)調(diào)了綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)設(shè)，鼓勵(lì)和倡導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新.為適應(yīng)這一需求，我們對(duì)第一版教材進(jìn)行改版，編寫(xiě)了這本《近代物理實(shí)驗(yàn)教程》第二版，并在科學(xué)出版社的支持下獲得普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材的立項(xiàng)。第二版教材保留了第一版的編寫(xiě)思路、風(fēng)格和特點(diǎn)，同時(shí)突出了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，主要有以下特點(diǎn)。1.在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選取上仍然按照第一版的原則：選編近代物理發(fā)展過(guò)程中起過(guò)重大作用的著名實(shí)驗(yàn)，以及近代物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)中有廣泛應(yīng)用的典型實(shí)驗(yàn)。第二版新增了6個(gè)反映近代物理科技前沿、有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的實(shí)驗(yàn)：蒸氣冷凝法制備納米微粒、等離子體特性和參數(shù)測(cè)量、掃描探針顯微鏡、衛(wèi)星云圖接收與大氣物理探測(cè)、核磁共振成像、拉曼光譜；刪除了一些近年來(lái)普遍極少開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)；對(duì)于部分適合于普通物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)，例如弗蘭克一赫茲實(shí)驗(yàn)，考慮到使用本教材的一些院校仍作為原子物理單元的實(shí)驗(yàn)之一，在第二版中被保留下來(lái).2.在實(shí)驗(yàn)具體內(nèi)容方面，繼承了第一版的編寫(xiě)思路：力求思想脈絡(luò)清晰，重點(diǎn)闡述實(shí)驗(yàn)的物理思想和方法，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?在部分實(shí)驗(yàn)的原理或內(nèi)容敘述時(shí)，豐富了引導(dǎo)性的提問(wèn)和思考內(nèi)容.在實(shí)驗(yàn)儀器的選擇上，只介紹主要的通用型儀器，對(duì)其他儀器不做具體限制，使用本教材時(shí)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)室自身的條件安排和組合.本教材力求賦予各個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)較大的靈活性，以適應(yīng)各層次教學(xué)。3.突出了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.擴(kuò)充了第一版中已有的帶*號(hào)的設(shè)計(jì)性或半設(shè)計(jì)性內(nèi)容（仍采用帶*號(hào)的方法來(lái)標(biāo)記設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或思路），在參考文獻(xiàn)中增加了閱讀資料，包括期刊論文，以便進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)參考，使教材既能用于常規(guī)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，又能在只增加少量篇幅的前提下靈活地用于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué).我們建議在利用本教材開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)可考慮的做法之一是：教師給出指導(dǎo)思想、給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊蠛蛯?shí)驗(yàn)條件，學(xué)生完成科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的全過(guò)程，包括查閱文獻(xiàn)資料，撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，通過(guò)小型設(shè)計(jì)答辯對(duì)技術(shù)路線和可行性做出修改，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程，最后按正式發(fā)表的論文格式撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。本書(shū)由華南師范大學(xué)、江西師范大學(xué)、首都師范大學(xué)、廣州大學(xué)多年從事近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員集體編寫(xiě).各部分的作者在其所撰寫(xiě)的內(nèi)容后面標(biāo)明。在本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中，得到很多專家、教授、同行的支持和幫助.唐志列教授、孫番典副教授等提出過(guò)許多建設(shè)性意見(jiàn)或?qū)忛喠瞬糠衷?；溫海灣同志為本?shū)的文字處理和插圖繪制做了大量細(xì)致的工作.在此我們謹(jǐn)向他們致以誠(chéng)摯的謝意。由于編者的學(xué)術(shù)水平及經(jīng)驗(yàn)有限，第二版教材中錯(cuò)誤和不盡人意之處仍在所難免，歡迎專家和各位讀者提出寶貴意見(jiàn)。

內(nèi)容概要

　　本書(shū)選編近代物理發(fā)展過(guò)程中一些起過(guò)重大作用的著名實(shí)驗(yàn)，以及近代物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)中有廣泛應(yīng)用的典型實(shí)驗(yàn)43個(gè)，包括原子物理、核物理、激光、真空、x射線、低溫、固體物理、聲學(xué)、微波、磁共振、計(jì)算機(jī)模擬和微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)等方面。全書(shū)重點(diǎn)在于闡述實(shí)驗(yàn)的物理思想和方法，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ岣咂淇茖W(xué)素質(zhì)。
本書(shū)適合于高等師范院校和理工大學(xué)物理及相關(guān)專業(yè)本科生和函授生，也可供有關(guān)專業(yè)的研究生、科技人員和中學(xué)物理教師參考。

書(shū)籍目錄

第二版前言
第一版序
第一版前言
單元0  誤差分析與數(shù)據(jù)處理
  0．1  測(cè)量誤差和不確定度概念
  0．2  隨機(jī)變量的概率分布
  0．3  隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)分析
  0．4  實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不確定度
  0．5  分布規(guī)律的X2檢驗(yàn)
  0．6  最小二乘擬合
  0．7  系統(tǒng)誤差的限制和消除
單元1  原子物理
  1．1  弗蘭克一赫茲實(shí)驗(yàn)
  1．2  鈉原子光譜
  1．3  密立根油滴實(shí)驗(yàn)
  1．4  塞曼效應(yīng)
  1．5  拉曼光譜
  1．6  氫與氘原子光譜
單元2原子核物理
  2．0  核物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)
  2．1  蓋革-米勒計(jì)數(shù)管的特性及放射性衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律
  2．2  y能譜的測(cè)量
  2．3  符合測(cè)量
  2．4  用快速電子驗(yàn)證相對(duì)論效應(yīng)
單元3  激光、光信息處理和光學(xué)測(cè)量
  3．1  激光器特性及其參數(shù)的測(cè)量
  3．2  He—Ne激光器縱模間隔測(cè)量
  3．3  全息技術(shù)
  3．4  光學(xué)信息處理
  3．5  橢圓偏振法測(cè)量薄膜厚度、折射率和金屬?gòu)?fù)折射率
  3．6  光拍頻法測(cè)量光的速度
  3．7  各向異性晶體光學(xué)性質(zhì)的觀測(cè)和研究
單元4  真空技術(shù)
  4．1  高真空的獲得與測(cè)量
  4．2  真空鍍膜
  4．3  蒸氣冷凝法制作納米顆粒
  4．4  等離子體特性和參數(shù)測(cè)量
單元5  x射線衍射技術(shù)
  5．0  X射線衍射的基礎(chǔ)知識(shí)
  5．1  立方晶系點(diǎn)陣常數(shù)的測(cè)定
  5．2  勞厄相法測(cè)定單晶取向
單元6  低溫和固體物理
  6．0  低溫基礎(chǔ)知識(shí)
  6．1  電阻溫度關(guān)系和減壓降溫技術(shù)
  6．2  高溫超導(dǎo)體基本特性的測(cè)量
  6．3  用電容-電壓法測(cè)半導(dǎo)體雜質(zhì)濃度分布
  6．4  霍爾效應(yīng)
  6．5  鐵電體電滯回線及居里溫度的測(cè)量
  6．6  掃描隧道顯微鏡實(shí)驗(yàn)
單元7  聲學(xué)
  7．1  超聲探傷和超聲速測(cè)量
  7．2  噪聲測(cè)量和頻譜分析
單元8  微波技術(shù)
  8．0  微波基本知識(shí)
  8．1  微波的傳輸特性和基本測(cè)量
  8．2  微波介質(zhì)特性的測(cè)量
  8．3  大氣衛(wèi)星云圖的接收和分析
單元9  磁共振技術(shù)
  9．0  磁共振基礎(chǔ)知識(shí)
  9．1  核磁共振的穩(wěn)態(tài)吸收
  9．2  脈沖核磁共振法測(cè)量弛豫時(shí)間
  9．3  電子自旋共振
  9．4  光泵磁共振
  9．5  核磁共振成像實(shí)驗(yàn)
單元10  計(jì)算機(jī)模擬和微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)
  10．1  計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)
  10．2 鎖相放大器實(shí)驗(yàn)
  10．3  信號(hào)取樣平均實(shí)驗(yàn)
  10．4  單光子計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)
附表

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：在普通無(wú)線電波段中，分布參數(shù)的影響往往可以忽略，但在微波波段中則不然.由于微波的波長(zhǎng)很短，傳輸線上的電壓、電流既是時(shí)間的函數(shù)，又是位置的函數(shù)，使得電磁場(chǎng)的能量分布于整個(gè)微波電路而形成“分布參數(shù)”，引起微波的傳輸與普通無(wú)線電波段完全不同.在本實(shí)驗(yàn)中我們將學(xué)習(xí)在處理微波波段問(wèn)題時(shí)所采用的方法，以加深對(duì)微波基本知識(shí)的理解，本實(shí)驗(yàn)使用的微波振蕩源可選擇反射速調(diào)管振蕩器或固態(tài)源，但相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求稍有不同.本實(shí)驗(yàn)是微波實(shí)驗(yàn)中的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之一，要求學(xué)會(huì)使用基本微波器件，了解微波振蕩源的基本工作特性和微波的傳輸特性，并掌握頻率、功率以及駐波比等基本量的測(cè)量。一、實(shí)驗(yàn)原理1.微波的傳輸特性在微波波段中，為了避免導(dǎo)線輻射損耗和趨膚效應(yīng)等的影響，一般采用波導(dǎo)作為微波傳輸線，微波在波導(dǎo)中傳輸具有橫電波（TE波）、橫磁波（TM波）和橫電波與橫磁波的混合波三種形式，矩形波導(dǎo)是較常用的傳輸線之一，它能傳輸各種波型的橫電波（TE波）和橫磁波（TM波）.微波實(shí)驗(yàn)中使用的標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)管，通常采用的傳輸波型是TE10波。波導(dǎo)中存在入射波和反射波，描述波導(dǎo)管中匹配和反射程度的物理量是駐波比或反射系數(shù).依據(jù)終端負(fù)載的不同.波導(dǎo)管具有三種工作狀態(tài)：（1）當(dāng)終端接“匹配負(fù)載”時(shí)，反射波不存在，波導(dǎo)中呈行波狀態(tài)；（2）當(dāng)終端接“短路片”、開(kāi)路或接純電抗性負(fù)載時(shí)，終端全反射，波導(dǎo)中呈純駐波狀態(tài)；（3）一般情況下，終端是部分反射，波導(dǎo)中傳輸?shù)募炔皇切胁?，也不是純駐波，而是呈混波狀態(tài)。

編輯推薦

《近代物理實(shí)驗(yàn)教程(第2版)》是普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材之一。

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