近代物理開發(fā)研究與創(chuàng)新

前言

20世紀(jì)物理學(xué)的蓬勃發(fā)展，使人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識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，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)和社會各領(lǐng)域滲透，推動社會生產(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的宗旨是獎給有最重要發(fā)現(xiàn)或發(fā)明的人。因此，諾貝爾物理學(xué)獎標(biāo)志著物理學(xué)中劃時代的里程碑級的重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明。從1901年第一次授獎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?wù)哒?3％強(qiáng)。華裔物理學(xué)家、諾貝爾獎獲得者丁肇中在2006年中國科協(xié)年會期間對媒體表示，在他所認(rèn)識的諾貝爾獎物理學(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)需要創(chuàng)新”?！翱茖W(xué)研究不問結(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。有記者詢問實(shí)驗(yàn)將會尋找到什么？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，“就像我過去40年所做的實(shí)驗(yàn)一樣，幾乎所有人都反對；但結(jié)果做出來就和原來想像的不一樣”，他同時指出，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)研究的專門領(lǐng)域。在全球這個平臺上，以美國為例，在過去大半個世紀(jì)里，正是由于非凡的創(chuàng)意扭轉(zhuǎn)了美國的命運(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”，都使美國成為主宰全球的力量。再回到國內(nèi)，創(chuàng)新是提高行業(yè)、企業(yè)競爭力的關(guān)鍵。面對新的形勢，各行業(yè)和企業(yè)都在進(jìn)一步強(qiáng)化創(chuàng)新意識，提高創(chuàng)新能力，推動行業(yè)持續(xù)、快速、健康的發(fā)展。創(chuàng)新具體到各個行業(yè)、部門，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”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“從天上掉下來的禮物”，需要大學(xué)教育工作者和大學(xué)生通過每一個教育環(huán)節(jié)，做堅(jiān)持不懈的努力。最后，在不遠(yuǎn)的將來，當(dāng)中國國家創(chuàng)新平臺不斷提升的時候，當(dāng)中國國內(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經(jīng)濟(jì)舞臺的時候，你準(zhǔn)備怎樣上臺展現(xiàn)自己？。

內(nèi)容概要

本書根據(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”編寫而成，立意新穎，內(nèi)容具有時代感，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量，便于開放性實(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)測量、低溫技術(shù)及超導(dǎo)、液晶、納米材料特性測試技術(shù)、全息、激光與光纖傳輸技術(shù)、傳感器、微弱信號檢測技術(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)．書后附錄有主要物理量測量的常用儀器量具、技術(shù)參數(shù)、原理及特點(diǎn)等簡介。    本書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、開放性、研究性、創(chuàng)新性課程的教學(xué)參考書，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)比測定  2.5　費(fèi)米一狄拉克分布實(shí)驗(yàn)  2.6　愛因斯坦方程驗(yàn)證及普朗克常數(shù)測定  2.7　小型棱鏡攝（讀）譜儀測氫光譜及里德伯常數(shù)第3章　低溫與超導(dǎo)、液晶、納米等材料特性測試技術(shù)  3.1　高Tc超導(dǎo)材料特性測量設(shè)計(jì)及研究  3.2　高溫超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度測定及其計(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量  3.5　居里點(diǎn)溫度的測定  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)與聲速測量技術(shù)  4.1　超聲波特性及主要參數(shù)的測量  4.2　超聲波技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)  4.3　聲速測量及其應(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)與動態(tài)特性測量    6.4.1　光纖位移傳感器的靜態(tài)特性測量  　6.4.2　光纖位移傳感器的動態(tài)特性測量　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)際問題中的應(yīng)用概述  8.2　應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案簡介  8.3　非電量電測技術(shù)應(yīng)用簡介  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)測量中的應(yīng)用與設(shè)計(jì)    8.5.2　計(jì)算機(jī)在綜合測量中的應(yīng)用與設(shè)計(jì)    8.5.3　計(jì)算機(jī)在電磁學(xué)測量中的應(yīng)用與設(shè)計(jì)    8.5.4　計(jì)算機(jī)在力學(xué)測量中的應(yīng)用與設(shè)計(jì)    8.5.5　計(jì)算機(jī)在熱學(xué)測量中的應(yīng)用與設(shè)計(jì)    8.5.6　計(jì)算機(jī)在聲學(xué)測量中的應(yīng)用與設(shè)計(jì)附錄附表一　溫度測量附表二　壓力測量附表三　物理學(xué)常量表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：三、測量方法和測量條件的選擇在已確定儀器的條件下，還應(yīng)按照使測量的不確定度最小的原則選取測量方法和實(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)是一個有秩序的操作，要觀察和記錄實(shí)驗(yàn)過程必須擬定合理的實(shí)驗(yàn)程序，測量有損檢驗(yàn)等不可逆過程，更應(yīng)按一定順序進(jìn)行，不能任意改變，如鐵磁質(zhì)的磁化就是一個不可逆過程，磁化不僅與外磁場強(qiáng)度有關(guān)，而且不與磁化歷史過程有關(guān)，在磁化過程中，改變勵磁電流應(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、測量間距和測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)報告最后寫出完整的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報告，內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題目；實(shí)驗(yàn)?zāi)康模蝿?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，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、評估；進(jìn)行專題討論，改進(jìn)設(shè)計(jì)；列出參考資料，，3 非電量電測技術(shù)應(yīng)用簡介非電量電測技術(shù)是測量技術(shù)中的一個應(yīng)用極廣的領(lǐng)域，它幾乎包括了物理、化學(xué)和生產(chǎn)過程中一切物理量的測量，即凡是能夠轉(zhuǎn)變成電學(xué)量的各種非電量，都可以利用電測技術(shù)進(jìn)行測量，如熱電轉(zhuǎn)換、力電轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換等，由于電測方法具有控制方便、靈敏度、準(zhǔn)確度高、反應(yīng)速度快、測量范圍廣以及可以進(jìn)行動態(tài)測量和自動記錄、遙測、遙控等優(yōu)越性，促使人們?nèi)パ芯咳绾芜\(yùn)用物理原理以電測方法來測量非電學(xué)量，于是形成了“非電量電測技術(shù)”，并且在工程技術(shù)和工業(yè)自動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)自動控制的，為保證控制系統(tǒng)正常運(yùn)行，必須隨時隨地將控制過程中的各種變量提供給控制儀表或計(jì)算，因此，經(jīng)常需要對一些非電量進(jìn)行控制和檢測，例如：溫度、壓力、流、流量、物位等的自動控制中都可采用相應(yīng)的傳感器將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行傳輸和測量

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《近代物理開發(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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