近代物理開(kāi)發(fā)研究與創(chuàng)新

前言

20世紀(jì)物理學(xué)的蓬勃發(fā)展，使人類對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)深入到新的層次和領(lǐng)域，為現(xiàn)代自然科學(xué)和技術(shù)科學(xué)提供了理論基礎(chǔ)。同時(shí)，由物理學(xué)研究衍生的新技術(shù)、新方法及新手段層出不窮，其中包括新能源技術(shù)、核技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和微電子技術(shù)、信息技術(shù)、空間技術(shù)、激光技術(shù)、材料技術(shù)、極端物理技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)技術(shù)、農(nóng)業(yè)技術(shù)等。以這些高技術(shù)的重大進(jìn)步和創(chuàng)新為基礎(chǔ)，支撐著高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群的形成和發(fā)展，并迅速向經(jīng)濟(jì)和社會(huì)各領(lǐng)域滲透，推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力的飛躍發(fā)展，從而導(dǎo)致人類生活方式及人們觀念的深刻變化。當(dāng)代最為人們注目的諾貝爾獎(jiǎng)的宗旨是獎(jiǎng)給有最重要發(fā)現(xiàn)或發(fā)明的人。因此，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)標(biāo)志著物理學(xué)中劃時(shí)代的里程碑級(jí)的重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明。從1901年第一次授獎(jiǎng)至今有近百年的歷史，已有得主近150名，其中主要以實(shí)驗(yàn)物理學(xué)方面的發(fā)現(xiàn)或發(fā)明而獲獎(jiǎng)?wù)哒?3％強(qiáng)。華裔物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者丁肇中在2006年中國(guó)科協(xié)年會(huì)期間對(duì)媒體表示，在他所認(rèn)識(shí)的諾貝爾獎(jiǎng)物理學(xué)家中，很少有考試第一名的，“考試第一也是重復(fù)別人，而科學(xué)需要?jiǎng)?chuàng)新”?！翱茖W(xué)研究不問(wèn)結(jié)果”。丁肇中所研究的新阿爾發(fā)磁譜儀將于2008年升空，尋找反物質(zhì)、暗物質(zhì)，這也是人類第一次把磁鐵放在天上尋找這一類東西。有記者詢問(wèn)實(shí)驗(yàn)將會(huì)尋找到什么？如果找不到怎么辦？丁肇中坦言，絕大多數(shù)的理論物理學(xué)家認(rèn)為這種實(shí)驗(yàn)很困難，幾乎不可能成功，“就像我過(guò)去40年所做的實(shí)驗(yàn)一樣，幾乎所有人都反對(duì)；但結(jié)果做出來(lái)就和原來(lái)想像的不一樣”，他同時(shí)指出，自己最主要的任務(wù)是盡最大努力把實(shí)驗(yàn)做好，而不管結(jié)果如何?；蛟S上面的談?wù)摼窒薜搅宋锢韺W(xué)研究的專門(mén)領(lǐng)域。在全球這個(gè)平臺(tái)上，以美國(guó)為例，在過(guò)去大半個(gè)世紀(jì)里，正是由于非凡的創(chuàng)意扭轉(zhuǎn)了美國(guó)的命運(yùn)，從原子彈的發(fā)明到電腦技術(shù)突破，從“博弈理論”到“全球化理論”，都使美國(guó)成為主宰全球的力量。再回到國(guó)內(nèi)，創(chuàng)新是提高行業(yè)、企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。面對(duì)新的形勢(shì)，各行業(yè)和企業(yè)都在進(jìn)一步強(qiáng)化創(chuàng)新意識(shí)，提高創(chuàng)新能力，推動(dòng)行業(yè)持續(xù)、快速、健康的發(fā)展。創(chuàng)新具體到各個(gè)行業(yè)、部門(mén)，又有理念創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新等多種多樣的形式。在全民創(chuàng)新的大潮下，或許在大學(xué)本科教育階段，應(yīng)當(dāng)更加注重“創(chuàng)新意識(shí)”的建立、“創(chuàng)新精神”的培養(yǎng)和“創(chuàng)新能力”的提高。但所有這些，都不可能是“從天上掉下來(lái)的禮物”，需要大學(xué)教育工作者和大學(xué)生通過(guò)每一個(gè)教育環(huán)節(jié)，做堅(jiān)持不懈的努力。最后，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，當(dāng)中國(guó)國(guó)家創(chuàng)新平臺(tái)不斷提升的時(shí)候，當(dāng)中國(guó)國(guó)內(nèi)不同規(guī)模的企業(yè)各自研發(fā)能力不斷加強(qiáng)的時(shí)候，當(dāng)你還正在校園中但已經(jīng)可以看到全球一體化這個(gè)經(jīng)濟(jì)舞臺(tái)的時(shí)候，你準(zhǔn)備怎樣上臺(tái)展現(xiàn)自己？。

內(nèi)容概要

本書(shū)根據(jù)“高等工業(yè)學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求”、普通高等學(xué)校理科“近代物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)大綱”編寫(xiě)而成，立意新穎，內(nèi)容具有時(shí)代感，突出綜合性、應(yīng)用性、設(shè)計(jì)性、研究性、創(chuàng)新性以及物理量的測(cè)量，便于開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)．內(nèi)容包括：核物理及核磁共振、原子物理、半導(dǎo)體物理、電子學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)測(cè)量、低溫技術(shù)及超導(dǎo)、液晶、納米材料特性測(cè)試技術(shù)、全息、激光與光纖傳輸技術(shù)、傳感器、微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)、微波、超聲、磁懸浮技術(shù)、計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)、A/D、D/A與計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等方面的實(shí)驗(yàn)．書(shū)后附錄有主要物理量測(cè)量的常用儀器量具、技術(shù)參數(shù)、原理及特點(diǎn)等簡(jiǎn)介。    本書(shū)可作為普通理工科大學(xué)物理專業(yè)的教材以及非物理專業(yè)的大學(xué)物理和近代物理提高性、開(kāi)放性、研究性、創(chuàng)新性課程的教學(xué)參考書(shū)，也可供研究生及其他相關(guān)的教學(xué)、科研和技術(shù)人員選用、參考。

書(shū)籍目錄

第1章　核物理及核磁共振技術(shù)～  1.1　核磁共振技術(shù)實(shí)驗(yàn)  1.2　核磁共振磁旋比和核磁矩測(cè)量  1.3　核衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究與設(shè)計(jì)第2章　近代物理綜合性實(shí)驗(yàn)  2.1　塞曼效應(yīng)實(shí)驗(yàn)及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)  2.2　弗蘭克一赫茲實(shí)驗(yàn)及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)  2.3　CCD密立根油滴實(shí)驗(yàn)  2.4　電子荷質(zhì)比測(cè)定  2.5　費(fèi)米一狄拉克分布實(shí)驗(yàn)  2.6　愛(ài)因斯坦方程驗(yàn)證及普朗克常數(shù)測(cè)定  2.7　小型棱鏡攝（讀）譜儀測(cè)氫光譜及里德伯常數(shù)第3章　低溫與超導(dǎo)、液晶、納米等材料特性測(cè)試技術(shù)  3.1　高Tc超導(dǎo)材料特性測(cè)量設(shè)計(jì)及研究  3.2　高溫超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度測(cè)定及其計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)方法  3.3　納米微粒的制備及其特性和應(yīng)用研究  3.4　半導(dǎo)體PN結(jié)的物理特性及弱電流測(cè)量  3.5　居里點(diǎn)溫度的測(cè)定  3.6　液晶電光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究與應(yīng)用設(shè)計(jì)第4章　超聲技術(shù)與聲速測(cè)量技術(shù)  4.1　超聲波特性及主要參數(shù)的測(cè)量  4.2　超聲波技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)  4.3　聲速測(cè)量及其應(yīng)用研究第5章　磁懸浮技術(shù)及應(yīng)用設(shè)計(jì)  5.1　磁懸浮技術(shù)實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用設(shè)計(jì)  5.2　超導(dǎo)材料磁浮力的測(cè)量  5.3　超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)——超導(dǎo)磁懸浮列車裝置模型設(shè)計(jì)第6章　傳感器技術(shù)綜合應(yīng)用與設(shè)計(jì)  6.1　溫度傳感器的特性及應(yīng)用研究  6.2　電阻應(yīng)變式傳感器的特性研究及應(yīng)用  6.3　霍爾開(kāi)關(guān)（傳感器）的特性及應(yīng)用設(shè)計(jì)  6.4　光纖傳感器的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)特性測(cè)量    6.4.1　光纖位移傳感器的靜態(tài)特性測(cè)量  　6.4.2　光纖位移傳感器的動(dòng)態(tài)特性測(cè)量　6.5　硅光電池特性研究與應(yīng)用設(shè)計(jì)　6.6　氣敏傳感器（MQ3）應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)　6.7　濕敏電阻（RH）應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)　6.8　多普勒效應(yīng)綜合實(shí)驗(yàn)研究第7章　A/D與D/A轉(zhuǎn)換技術(shù)　7.1　A/D轉(zhuǎn)換器的研究　7.2　D/A轉(zhuǎn)換器的研究　7.3　利用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換　7.4　利用D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換第8章　計(jì)算機(jī)在物理實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用設(shè)計(jì)與創(chuàng)新訓(xùn)練  8.1　計(jì)算機(jī)在物理實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用概述  8.2　應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介  8.3　非電量電測(cè)技術(shù)應(yīng)用簡(jiǎn)介  8.4　傳感器和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集裝置  　8.4.1　傳感器的工作原理及傳感器放大電路的設(shè)計(jì)  　8.4.2　傳感器的計(jì)算機(jī)接口技術(shù)——溫度傳感器  　8.4.3　計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集儀應(yīng)用設(shè)計(jì)與創(chuàng)新訓(xùn)練  8.5　計(jì)算機(jī)在物理問(wèn)題中的應(yīng)用設(shè)計(jì)與創(chuàng)新訓(xùn)練    8.5.1　計(jì)算機(jī)在光學(xué)測(cè)量中的應(yīng)用與設(shè)計(jì)    8.5.2　計(jì)算機(jī)在綜合測(cè)量中的應(yīng)用與設(shè)計(jì)    8.5.3　計(jì)算機(jī)在電磁學(xué)測(cè)量中的應(yīng)用與設(shè)計(jì)    8.5.4　計(jì)算機(jī)在力學(xué)測(cè)量中的應(yīng)用與設(shè)計(jì)    8.5.5　計(jì)算機(jī)在熱學(xué)測(cè)量中的應(yīng)用與設(shè)計(jì)    8.5.6　計(jì)算機(jī)在聲學(xué)測(cè)量中的應(yīng)用與設(shè)計(jì)附錄附表一　溫度測(cè)量附表二　壓力測(cè)量附表三　物理學(xué)常量表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：三、測(cè)量方法和測(cè)量條件的選擇在已確定儀器的條件下，還應(yīng)按照使測(cè)量的不確定度最小的原則選取測(cè)量方法和實(shí)驗(yàn)條件，四、擬定實(shí)驗(yàn)步驟與數(shù)據(jù)處理方案.實(shí)驗(yàn)是一個(gè)有秩序的操作，要觀察和記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程必須擬定合理的實(shí)驗(yàn)程序，測(cè)量有損檢驗(yàn)等不可逆過(guò)程，更應(yīng)按一定順序進(jìn)行，不能任意改變，如鐵磁質(zhì)的磁化就是一個(gè)不可逆過(guò)程，磁化不僅與外磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)，而且不與磁化歷史過(guò)程有關(guān)，在磁化過(guò)程中，改變勵(lì)磁電流應(yīng)順序進(jìn)行，另外還應(yīng)考慮實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理，要根據(jù)物理量間的函數(shù)關(guān)系、測(cè)量間距和測(cè)量范圍選取合理的數(shù)據(jù)處理方法，如圖示法、逐差法、最小二乘法等，五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告最后寫(xiě)出完整的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題目；實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，任?wù)要求；實(shí)驗(yàn)原理（含原理圖和理論公式）；④選用儀器及其依據(jù)；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟；數(shù)據(jù)記錄表格及數(shù)據(jù)處理；分析系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差產(chǎn)生原因，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、評(píng)估；進(jìn)行專題討論，改進(jìn)設(shè)計(jì)；列出參考資料，，3 非電量電測(cè)技術(shù)應(yīng)用簡(jiǎn)介非電量電測(cè)技術(shù)是測(cè)量技術(shù)中的一個(gè)應(yīng)用極廣的領(lǐng)域，它幾乎包括了物理、化學(xué)和生產(chǎn)過(guò)程中一切物理量的測(cè)量，即凡是能夠轉(zhuǎn)變成電學(xué)量的各種非電量，都可以利用電測(cè)技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，如熱電轉(zhuǎn)換、力電轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換等，由于電測(cè)方法具有控制方便、靈敏度、準(zhǔn)確度高、反應(yīng)速度快、測(cè)量范圍廣以及可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量和自動(dòng)記錄、遙測(cè)、遙控等優(yōu)越性，促使人們?nèi)パ芯咳绾芜\(yùn)用物理原理以電測(cè)方法來(lái)測(cè)量非電學(xué)量，于是形成了“非電量電測(cè)技術(shù)”，并且在工程技術(shù)和工業(yè)自動(dòng)控制中得到了廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)代大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)和各類工程技術(shù)中，幾乎全部是依靠各種控制儀表或計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的，為保證控制系統(tǒng)正常運(yùn)行，必須隨時(shí)隨地將控制過(guò)程中的各種變量提供給控制儀表或計(jì)算，因此，經(jīng)常需要對(duì)一些非電量進(jìn)行控制和檢測(cè)，例如：溫度、壓力、流、流量、物位等的自動(dòng)控制中都可采用相應(yīng)的傳感器將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行傳輸和測(cè)量

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《近代物理開(kāi)發(fā)研究與創(chuàng)新》是河北省高校重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目資助。

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