英漢近代物理實驗

前言

　　“近代物理實驗”是物理類專業(yè)高年級學(xué)生的重要基礎(chǔ)課程之一，其內(nèi)容主要由近、當(dāng)代物理學(xué)發(fā)展過程中的一些著名實驗以及導(dǎo)致工業(yè)革命的一些關(guān)鍵技術(shù)手段而構(gòu)成。近代物理實驗所涉及知識的綜合性、操控技術(shù)的復(fù)雜性以及實驗過程的研究性決定了該課程對于提升學(xué)生綜合素質(zhì)、加強創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要的作用?！　‘?dāng)前國際競爭日趨激烈，對中國學(xué)校教育提出了新的挑戰(zhàn)。為了培養(yǎng)有創(chuàng)新能力并在國際上有競爭力的一流人才，我們對近代物理實驗進行了雙語教學(xué)的改革。雙語教學(xué)以外語作為溝通媒介，訓(xùn)練學(xué)生用雙語思維能力獲取物理實驗知識。因此雙語教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的同時，也大大提高了學(xué)生的科技英語水平。　　本書第一單元介紹了利用Excel、Origin軟件處理和分析數(shù)據(jù)的方法。教學(xué)目的是訓(xùn)練學(xué)生掌握作圖、統(tǒng)計分析、曲線擬合等數(shù)據(jù)處理的各種技術(shù)，使其所寫實驗報告能夠達到科技論文發(fā)表所要求的水平。其他單元所精選的實驗涵蓋了原子及原子核物理、近代光學(xué)、激光、真空、x射線、電子衍射、磁共振及成像、微波、低溫、半導(dǎo)體、凝聚態(tài)物理及等離子體物理學(xué)的各個領(lǐng)域。其中有些實驗是由教師的科研項目轉(zhuǎn)化而成。通過這些實驗的訓(xùn)練能使學(xué)生：①體會物理的思想和實驗的技術(shù)在科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程中的重要作用；②加深對相關(guān)理論的理解；③培養(yǎng)嚴謹求實的科學(xué)作風(fēng)；④提高對于新的物理現(xiàn)象的敏銳洞察能力；⑤提高實驗的操控技能；⑥初步掌握科學(xué)研究的方法（包括分析現(xiàn)象、數(shù)據(jù)采集與處理、科學(xué)歸納及發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律等），為以后進入研究生課程的學(xué)習(xí)或走上工作崗位打下堅實的能力基礎(chǔ)?！　”緯趦?nèi)容撰寫上以培養(yǎng)學(xué)生的綜合性創(chuàng)新能力為宗旨，以相關(guān)理論課的講述實態(tài)為參照，注意了理論與實驗兩方面的詳略程度。此外，為了培養(yǎng)學(xué)生的物理興趣，激發(fā)學(xué)生的探索精神，每一個實驗之前簡介一位與內(nèi)容相關(guān)的著名物理學(xué)家的事跡，以及這些大家的一段演講或著述。

內(nèi)容概要

　　《英漢近代物理實驗》是在北京理工大學(xué)物理實驗中心近代物理實驗講義的基礎(chǔ)上，結(jié)合近年的教育教學(xué)改革成果編著而成。全書以開放式和研究型教學(xué)模式為前提，采用英漢雙語的內(nèi)容表現(xiàn)形式，力求實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的教學(xué)目標。全書共8個單元26個實驗，內(nèi)容涉及Excel、Origin軟件在數(shù)據(jù)處理和分析中的應(yīng)用，以及原子及原子核物理、近代光學(xué)、激光、真空、X射線、電子衍射、磁共振及成像、微波、低溫、半導(dǎo)體、凝聚態(tài)物理、等離子體物理等近代物理學(xué)著名實驗和電子顯微鏡應(yīng)用等現(xiàn)代測量技術(shù)?！　　队h近代物理實驗》可作為高等理工科院校本科生的近代物理實驗課程的雙語教材或參考書，也可供專業(yè)英語愛好者參考。

書籍目錄

Unit 1 Processing and Analysis of Data1.1 APPLICATION OF EXCEL1.2 APPLICATION OF ORIGINUnit 2 Optical Physics2.1 MODE ANALYSIS OF HE-NE lASER2.2 MEASUREMENT OF LIGHT SPEED2.3 EXPEIRMENT OF FOURIER OPTICS2.4 RAMAN SPECTROSCOPYUnit 3 Atomic and Molecular Physics3.1 SPECTRUM OF HYDROGEN ATOM3.2 ZEEMAN EFFECT3.3 FRANCK-HERTZ EXPERIMENT3.4 DIFFRACTION OF ELECTRON3.5 MILLIKAN OIL-DROP EXPERIMENT3.6 COMPTON SCATTERING3.7 OPTO-MAGNETIC RESONANCE3.8 ELECTRON SPIN RESONANCEUnit 4 Radio Physics4.1 MICROWAVE TECHNOLOGY4.2 MICROWAVE & FERROMAGNETIC RESONANCEUnit 5 Plasma PhysicsCHARACTERISTICS OF GAS DISCHARGEUnit 6 Nuclear Physics6.1 NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE6.2 NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE IMAGINGUnit 7 Condensed Matter Physics7.1 VACUUM COATING7.2 HIGH-TEMPERATURE SUPERCONDUCTIVITY7.3 X-RAYS & STRUCTURE OF MATTER7.4 THE STATIC CHARACTER OF GRANULAR MATTER7.5 ELECTRO-OPTIC EFFECT OF CRYSTAL AND IT S APPLICATIONS7.6 RESEARCH ON THE CHARACTERISTICS OF LIQUID CRYSTALUnit 8 Modern measurement techniques8.1 MEASUREMENT OF REFRACTIVITY AND FILM THICKNESS BY ELLIPSOMETRY8.2 SCANNING ELECTRON MICROSCOPE8.3 SCANNING TUNNELING MICROSCOPEAPPENDIXREFERENCE

章節(jié)摘錄

　　2.掃描電鏡的結(jié)構(gòu)掃描電鏡的基本結(jié)構(gòu)可分為電子光學(xué)系統(tǒng)（鏡筒）、電子信號收集與處理系統(tǒng)、圖像顯示和記錄系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和電源及控制系統(tǒng)4部分。1）電子光學(xué)系統(tǒng)電子光學(xué)系統(tǒng)包括電子槍、聚光鏡、物鏡及掃描系統(tǒng)。其作用是電子槍產(chǎn)生電子束流，電子束流經(jīng)過聚光鏡和物鏡會聚成極細的電子束，再通過掃描系統(tǒng)使會聚后的電子束在樣品表面掃描，從而在掃描過程中激發(fā)出各種信號?！　?）電子信號的收集與處理系統(tǒng)　　在樣品室中，掃描電子束與樣品發(fā)生相互作用后產(chǎn)生多種信號，其中包括二次電子、背散射電子、x射線、俄歇電子等，針對不同的信號，我們需要選擇不同的探測器。例如，對于二次電子，背散射電子可采用閃爍計數(shù)器來進行探測，而x射線則需要能譜儀來進行探測。在探測器把來自樣品表面的信息接收后，再經(jīng)過信號處理系統(tǒng)和放大系統(tǒng)變成信號電壓，最后輸送到顯像管的柵極，用來調(diào)制顯像管的亮度。因為在顯像管中的電子束和鏡筒中的電子束是同步掃描的，而其亮度是由樣品所發(fā)回的信息的強度來調(diào)制，因而可以得到一個反映樣品表面狀況的掃描電子圖像。　　3）電子信號的顯示與記錄系統(tǒng)　　由于人眼不能觀測到電子射線，因此掃描電鏡的圖像顯示在陰極射線管（顯像管）上，最終在熒光屏上顯示放大后的圖像。老式的掃描電鏡利用照相機來顯示和存儲掃描圖像，但隨著掃描電鏡技術(shù)的不斷發(fā)展，新型的掃描電鏡已經(jīng)用計算機數(shù)字圖像的存儲與顯示取代了傳統(tǒng)照相機功能?！　?）真空系統(tǒng)及電源系統(tǒng)　　掃描電鏡的真空系統(tǒng)由機械泵與油擴散泵組成，其作用是使鏡筒內(nèi)達到10-4torr～10-6torr的真空度。電源系統(tǒng)供給各部件所需的特定的電源?！　?.樣品的制備　　掃描電鏡的優(yōu)點之一是樣品制備簡單，對于導(dǎo)體樣品一般不需要做任何處理，可以直接進行觀察。對于不導(dǎo)電的樣品，當(dāng)入射電子束打到樣品上，會在樣品表面產(chǎn)生電荷的積累，形成充電和放電效應(yīng)，影響對圖像的觀察和拍照記錄。因此要在觀察前需在樣品表面噴鍍一層導(dǎo)電金屬或碳，鍍膜厚度控制在5nm～10nm為宜。在樣品制備中，離子濺射鍍膜法被廣泛應(yīng)用?！　∷?、實驗內(nèi)容　　實驗前請仔細閱讀實驗操作說明，以及掃描電鏡注意事項。

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