大学近代物理实验总结(特全)

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1、近代物理实验总结论文班 级：电科11-2班姓 名： 仝 帅学 号：201120906046指导老师： 丁昌江近代物理实验总结论文班级：电科11-2班 姓名：仝帅 学号：201120906046前言3二、光电效应实验4三、电光效应实验5四、密立根油滴测电子电荷6五、微机夫兰克赫兹实验6六、迈克尔逊干涉仪7七、微波迈克尔逊干涉实验8八、微波布拉格晶体衍射实验8九、椭圆偏振仪测量薄膜厚度实验9十、光泵磁共振实验9十一、核磁共振实验10十二、微波顺磁共振实验11十三、光栅光谱实验11十四、学习中的困难111、实验仪器的不熟悉和仪器存在缺点112、实验原理弄不清楚123、依赖性124、专业知识的不牢靠1

2、2十五、实验的改进和反思13十六、学习中的收获和快乐13前言本学期，根据课程的安排我首次接触了近代物理实验，包括微波迈克尔逊干涉实验、微波布拉格晶体衍射实验、椭圆偏振仪测量薄膜厚度实验、光泵磁共振实验、核磁共振实验、微波顺磁共振实验、光栅光谱实验等等。虽然实验课不算多，但我从中学到了很多，也是自己在大学实验学习形式的一次飞跃，从大一的听老师讲解和指导、大二的依赖到大三近代物理实验的独立探究。物理学离不开实验，我感觉物理系给我最深的印象便是实验，尤其是近代物理实验更是一门综合性和技术性很强的课程，其实在物理实验中,影响实验现象的因素很多,产生的物理实验现象有时候也很复杂。要感谢老师们通过精心设计

3、实验方案,严格控制实验条件等多种途径,以最佳的实验方式呈现物理问题,使我们能够达到预想的实验效果，也考验了我们的实际动手能力和分析解决问题的综合能力，物理实验课程的学习让我受益匪浅。首先，我通过做实验了解了许多实验的基本原理和实验方法，加深了对理论课知识的理解，还学会了基本物理量的测量和数据处理分析的方法、基本实验仪器的使用等；其次，锻炼了我的实验操作动手能力，并且我也深深感受到做实验要具备科学认真的态度和创造性的思维。物理系课程设置上选取的都是在物理学发展史上的著名实验和在实验方法和技术上有代表性的实验。对此我有以下体会：一、实验内容涵盖广泛，涉及物理学的各学科，很多实验都与我们的理论课有关

4、。二、实验仪器设备很丰富！但实验中也存在着很多问题，实验仪器有的由于老化就会造成实验很难成功，或者结果存在这很大的误差。就这些问题可能造成学生对实验的误读或者对实验结果的不能真正的了解！实验结果不准确！一、微机声光效应实验当超声波在介质中传播时，将引起介质的弹性应变作时间和空间上的周期性的变化，并且导致介质的折射率也发生相应变化。当光束通过有超声波的介质后就会产生衍射现象，这就是声光效应。有超声波传播的介质如同一个相位光栅！本实验探讨了超声波通过介质时会造成介质的局部压缩和伸长而产生弹性应变，该应变随时间和空间作周期性变化，使介质出现疏密相间的现象，如同一个相位光栅。当光通过这一受到超声波扰动

5、的介质时就会发生衍射现象。这种现象称之为声光效应。在实验中，应用CCD光强分布测量仪等，通过改变超声波的频率和功率。分别实现了对激光束方向的控制和强度的调制；定量给出了声光偏转量的关系曲线和声光调制测量的关系曲线。本文就声光效应中的声光偏转原理和声光调制原理的现象及有关物理量进行定性或定量的分析。二、光电效应实验当一定频率的光照射到某些金属表面上时, 可以使电子从金属表面逸出,这种现象称为光电效应。根据爱因斯坦的光电效应方程有 h=1/2 mvm2+ W (1)其中为光的频率,h为普朗克常数,m和vm是光电子的质量和最大速度,W为电子摆脱金属表面的约束所需要的逸出功。当阳极A电势为正,阴极K电

6、势为负时,光电子被加速。当K电势为正,A电势为负时,光电子被减速;而当A、K之间的电势差足够大时，具有最大动能的光电子也被反向电场所阻挡,光电流将为零。此时,有e U0 =1/2 mvm2 式中e为电子电量,U0 称为截止电压。 U0 =(h-W)/e= h/e(-0) 式(4)表明,截止电压U0是入射光频率的线性函数,其直线的斜率等于h/e。可见,只要用实验方法测量不同频率光的截止电压,做出U0-图形,从图中求得直线的斜率h/e,即可求出普朗克常数h。另外,从直线和坐标轴的交点还可求出截止频率0 。其中h/e=(nviUvi-viUvi)/( nvi2-(vi)2)三、电光效应实验本实验的目

7、的是：掌握晶体电光调制的原理和试验方法；了解电光效应引起的晶体光学性质的变化，观察汇聚偏振光的干涉现象；学习测量晶体半波电压和电光常数的实验方法。通过本实验我们不仅可以获得关于电光效应的基本知识，还对偏振光的干涉、信号的调制和传递有了具体的了解，对于示波器的使用及有关光路的调节有了更深一步的掌握。本实验通过列表法及图像法来处理实验数据，并对误差进行了分析在实验进行过程中进一步巩固所学的知识并吸取了更多的经验。1.该实验的误差来源主要有以下几个方面：.由于人为原因导致光路不垂直，造成实验误差；.对仪器读数时造成的误差；.有仪器本身的误差造成的误差。2.通过本实验，我基本掌握了晶体电光效应的实验方

8、法。刚开始做实验的时候，因为上学期做过有关示波器的实验，所以对基本的示波器原理还有一些经验，但对于光路调节没只有在书上看到过示意图，所以还不是很熟悉，对各种光路仪器的用处都不了解，但后来在老师的讲解下才懂得了其使用方法。我觉得这是因为预习不够充分引起的，一方面对仪器的原理了解不够，一方面没有考虑到仪器的具体使用。做物理实验首先要理解其原理，再者怎么样利用实验仪器测出自己所需要的数据，如果不知道测什么，那么做实验也是白做的。相对于仪器的使用方法，我认为运用电光效应的思想方法更加重要。我觉得调节的光路是否等高共轴市实验成败的关键，通过巧妙调节近可能的减小误差，达到实验的成功。我感觉上物理实验课的老

9、师都比较有耐心，帮助我们解决实验中出现的各种情况，上课的时候讲解仔细，力求让我们明白这实验的目的和精髓。老师都比较负责。四、密立根油滴测电子电荷实验目的：1. 通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量，验证电荷的不连续性，并测定电荷的电荷值e。2. 通过实验过程中，对仪器的调整、油滴的选择、耐心地跟踪和测量以及数据的处理等，培养学生严肃认真和一丝不苟的科学实验方法和态度。 3. 学习和理解密立根利用宏观量测量微观量的巧妙设想和构思。本实验中，至于油滴匀速下降的速度，可用下法测出：当两极板间的电压V为零时,设油滴匀速下降的距离为，时间为t ，则 最后得到理论公式：五、微机夫兰克赫兹实验实验原理

10、：设氩原子的基态能量为E1，第一激发态的能量为E2，初速为零的电子在电位差为V0的加速电场的作用下，获得能量为eV0，具有这种能量的电子与氩原子发生碰撞，当电子能量eV0E2-E1时，电子与氩原子只能发生弹性碰撞，由于电子质量比氩原子质量小得多，电子能量损失很少。如果eV0E2-E1=DE，则电子与氩原子会产生非弹性碰撞。氩原子从电子中取得能量DE，而由基态跃迁到第一激发态，eV0=DE。相应的电位差V0即为氩原子的第一激发电位。在充氩的夫兰克赫兹管中，电子由热阴极发出，阴极K和栅极G之间的加速电压VGK使电子加速。在板极A和栅极G之间加有减速电压VAG，管内电位分布如图二所示，当电子通过KG

11、空间进入GA空间时，如果能量大于eVAG就能达到板极形成板流。电子在KG空间与氩原子发生了非弹性碰撞后，电子本身剩余的能量小于eVAG，则电子不能到达板极，板极电流将会随栅极电压增加而减少。实验时使VGK逐渐增加，仔细观察板极电压的变化我们将观察到如图三所示的IAVGK曲线。随着VGK的增加，电子能量增加，当电子与氩原子碰撞后还留下足够的能量，可以克服GA空间的减速场而到达板极A时，板极电流又开始上升。如果电子在KG空间得到的能量eV0=2DE时，电子在KG空间会因二次弹性碰撞而失去能量，而造成第二次板极电流下降。在VGK较高的情况下，电子在跑向栅极的路程中，将与氩原子发生多次非弹性碰撞。只要

12、VGKnV0（n=1,2,.），就发生这种碰撞。在IAVGK曲线上将出现多次下降。对于氩，曲线上相邻两峰（或谷）对应的VGK之差，即为原子的第一激发电位。如果氩原子从第一激发态又跃迁到基态，这就应当有相同的能量以光的形式放出，其波长可以计算出来：heV0实验中确实能观察到这些波长的谱线六、迈克尔逊干涉仪把迈克尔逊干涉仪的M1和M2调到垂直，移动M1可以改变空气膜的厚度，当M1接近M2时厚度减小，直至二者重合时厚度为零，继续同向移动，M1还可以穿越M2的另一侧形成空气膜。等倾干涉 ：2d=K（k=1,2,3、） =(2k+1) /2（k=0，1,2,3、）等厚干涉：相长干涉条件：2d-2d=k;

13、若很小，2d可以忽略。移动M1可以使M1和M2相交！在交线处d=0。由于实验太多的限制，课本上的实验就不一一介绍了！七、微波迈克尔逊干涉实验通过用微波源代替光源，研究迈克尔逊干涉的基本原理，并测定微波的波长。微波的迈克尔逊干涉和光学的迈克尔逊干涉的基本原理相同，只是用微波代替光波而己。本实验的目的是了解一下迈克尔逊干涉的实验原理，并且利用干涉现象测出微波的波长。试验中调整发射喇叭和接收喇叭的方位，移动全反射板，观察当微安表达到最大数值时（此时出现干涉加强，波程差是真个波长的整数倍，相位差是2*PI）记下对应位置最表的数据即可，在移动全反射板时切忌双向移动（单向移动记录数据），这样可以减小误差，

14、尤其是回程差。本试验在操作上并不是很困难，很易于实现，易于成功。八、微波布拉格晶体衍射实验惠更斯一菲涅耳原理指出：从同一波束面上各点所发出的子波(称为散射)经传播而在空间某点相遇时，也可相互迭加而产生干涉现象。这就是解释衍射现象的理论基础。本实验是以方形点阵的模拟晶体(立方晶体)为研究对象，用微波向模拟晶体入射，观察从不同的晶面上点阵的反射波产生干涉符合的条件，即下面我们要讨论的布拉格公式本实验用一束微波代替X射线，观察微波照射到人工制作的晶体模型时的衍射现象，用来模拟发生在真实晶体上的布拉格衍射，并验证著名的布拉格公式。该实验利用了微波分光仪完成了微波迈克尔逊干涉实验。该报告主要介绍了上述实

15、验的原理，并进行了数据处理和误差分析，在最后还提出了一种实验仪器的改进方案。利用X射线照射晶体通过晶体后X射线会发生衍射。布拉格父子通过对衍射现象的研究，找到了衍射束的出射角度与内部晶体结构点阵的关系。当微波照到模拟点阵晶体时，组成晶体的每一个点阵粒子都会向各个方向发射子波，这样点阵粒子构成的周多散射中心发出的子波就会发生干涉，叠加。掠入射时道理一样，只有那些满足布拉格衍射定律的波束干涉才能加强，并且强度为最大值。本实验也易于操作，可能数据处理有些麻烦。不过这也正是好好提高自己的分析数据、处理数据能力的好时候、更是理论联系实际的桥梁。实验中我们需要同时转动两臂达到同样的角度，实验时我们采用两人

16、同时转动左右臂的方法，虽然效果不错，但是费时费力，我觉得可以采用联动装置使左右臂同时运动相同的角度，为达到这样的目的，我们可以采用，一根可以自由手动伸缩的杆连接左右臂，当杆伸缩的时候，左右臂将转动相同的角度，杆的伸缩长度与转动角度的对应关系可以通过具体计算得到！综上所述，晶体在布拉格衍射中实际上是起着x射线衍射光栅的作用。X射线结构分析学就是利用x射线在点阵上的衍射现象来研究晶体点阵的间隔和相互位置的排列，以达到对晶体结构的了解。九、椭圆偏振仪测量薄膜厚度实验椭偏法测量的基本思路是:起偏器产生的线偏振光经取向一定的/波片后成为特殊的椭圆偏振光，把它投射到待测样品表面时，只要起偏器取适当的透光方

17、向，被待测样品表面反射出来的将是线偏振光根据偏振光在反射前后的偏振状态变化，包括振幅和相位的变化，便可以确定样品表面的许多光学特性。一束自然光通过起偏器后变成了线偏振光，在经过一个波片，变成了椭圆偏振光。这样的椭圆偏振光入射到待测薄膜表面上时反射光的偏振状态会发生变化。测出这种变化就测出了薄膜厚度。本实验目的是了解椭圆偏振发测量薄膜参数的基本原理，初步掌握椭圆偏振一的使用方法，并对薄膜厚度进行测量。试验中操作并不困难，主要是一起可能有时会出点问题，而且击鼓样的强弱又是并不好判断，试验后可以根据测的数据在计算机上直接模拟就可以的出最后答案。十、光泵磁共振实验本实验目的是：1.观测铷的光抽运信号及

18、光磁共振信号。2.测量铷原子的郎德g因子。3.测量地磁场光泵磁共振利用光抽运效应来研究电子超精细结构塞曼子能级间的磁共振。光抽运是用圆偏振光激发气态原子，打破原子在所研究能级间的热平衡分布，造成能级间所需要的粒子数差，以便在低浓度条件下提高磁共振信号强度。光泵磁共振采用光探测方法，探测原子对光量子的吸收，而不是像一般的磁共振直接探测原子对射频量子的吸收，因而大大提高了探测灵敏度。光泵磁共振进一步加深人们对原子磁矩、g因子、能级结构、能级寿命、塞曼分裂、原子间相互作用等的认识，是研究原子结构的强有力的工具，而光抽运技术在激光、原子频标和弱磁场测量等方面也有重要应用。 本实验的目的是了解光抽运的原

19、理，掌握光泵磁共振实验技术，并测量气体铷（Rb）原子的g因子和地磁场。 实验过程中必须要注意：1 实验时必须先预热，待池温、灯温指示灯点亮后，方可进行实验。 2在观察磁共振信号，测量g因子和地磁场时应该尽量减小扫场的大小。十一、核磁共振实验在加不同大小扫场情况下仔细观察水样品的核磁共振现象，记录每种情况下的共振峰形和对应的频率！本实验的目的是了解核磁共振的基本原理，观察核磁共振的共振信号，计算磁感应强度（B），并与测量值比较。这次实验通过扫频法观察氢核的核磁共振现象，并测量g因子。实验过程中，发现调节样品在磁铁中的空间位置时，扫描频率的尾数出现较大的变化，但对g因子的测量并无巨大的影响。调节边

20、限振荡器的频率“粗调”电位器时，当频率调节至共振频率附近，图像会有明显的变化，出现大致的共振信号，然后旋动频率调节“细调”旋钮，在此附近捕捉信号，调节出较好的共振信号，最后降低扫描幅度，调节频率“微调”至信号等宽，同时调节样品在磁铁中的空间位置以得到微波最多的共振信号。这样可以快速、准确地找到扫描频率，测得实验数据；由于本实验的仪器问题和共振状态下的（H）很难准确调节达到，所以需要耐心细致的调节，方能看到最后结果。十二、微波顺磁共振实验电子顺磁共振又称电子自旋共振。由于这种共振跃迁只能发生在原子的固有磁矩不为零的顺磁材料中，因此被称为电子顺磁共振；因为分子和固体中的磁矩主要是自旋磁矩的贡献所以

21、又被称为电子自旋共振。简称“EPR”或“ESR”。由于电子的磁矩比核磁矩大得多，在同样的磁场下，电子顺磁共振的灵敏度也比核磁共振高得多。在微波和射频范围内都能观察到电子顺磁现象，本实验使用微波进行电子顺磁共振实验。十三、光栅光谱实验本实验的实验目的是了解光栅的原理，掌握多功能光栅光谱一起的使用方法；理解相光的实验原理；通用光栅光谱仪进行发射光谱的实验，加深对相关理论的理解与把握，同时学会实验的操作方法和实验数以一个，急需要在电脑上操作一下就可以很容易的的出实验数据。但是需要注意预热的时间问题数据的处理。十四、学习中的困难1、实验仪器的不熟悉和仪器存在缺点通过这个实验我知道了在做实验之前必须先熟

22、悉实验仪器的使用，这样做实验就能成功了一半。其次是实验仪器存在缺点的话就很可能得不到实验结果。这样的话我们可以探索一下改进的方法，促进实验的成功。实验仪器的不熟悉，不理解这个仪器为什么和怎样工作的。这造成了在实验时随便调试仪器费时费力，却不明白为什么达不到想要的实验现象。这就要求我们在做实验之前必须先熟悉实验仪器的原理和使用。2、实验原理弄不清楚和许多同学一样，抄写实验原理时，由于有的物理内容没有接触过，所以就很难弄懂。这样就造成了在抓这一本实验课本到实验室，直接翻到实验步骤就开始做实验，常常做完实验了，得到了实验结果还不知道这结果用来干嘛。就像真空镀膜这个实验，实验操作简单，但是原理很复杂。

23、还有核磁共振实验，由于实验原理弄不清楚，在数据处理时遇到了困难，造成了测出了发生共振时波峰和波谷的频率却不知道到用来干嘛。很多时候我并没有完全理解实验原理，所以对实验具体做什么和这样做的目的并没有很好的掌握，只是参照实验室里的操作说明一步步的进行，对整个实验过程没有融会贯通。比如在实验中我知道要提高某一物理量的值就能得到所要的实验结果，但反应到仪器上，我可能就不知道这个值要如何去改变，或者我不知道某个实验参数为什么那么选择。这给我的启示是应该在预习时多多思考实验原理是如何反应在实验具体操作步骤上的，这样在老师讲解过程中也能更有的放矢。3、依赖性由于在大一大二习惯性地依赖老师指导，造成了这坏习惯

24、在我们身上扎根，遇到困难就不想往下做，直接找同学或者老师帮忙。这样造成了实验并没有得到什么收获和进步。对老师指导的依赖性，常常具体操作的步骤上出问题时不愿意自己思考解决的办法，遇到困难就不想往下做，直接找同学或者老师帮忙。这种惰性造成我没有深刻理解实验方法，这个是我在实验中遇到的最大的问题，必须养成独立思考和解决问题的习惯。4、专业知识的不牢靠由于专业知识的不牢靠造成了在实验预习时实验原理的理解模糊和数据在处理时的不准确，比如在实验误差的计算不知道改用什么方法，实验结果的总结也不会。十五、实验的改进和反思 1、 凡事都有美中不足之处，我认为近物教学仍然有需要改进地方。我觉得老师需要统一思想，尽

25、量让学生自己独立完成实验，不要一有问题就帮忙解决，这样虽然会提高效率，但是会助长一种依靠老师完成实验的风气。2、实验仪器有的由于老化就会造成实验很难成功，或者结果存在这很大的误差。比如实验室里的氢光源光强太弱，还有的实验仪器螺丝松动，不好固定，经常实验到半实验仪器突然晃动，造成了实验失败得从头再来。3、实验报告评分时可不必要求把必做实验所有内容都做完，而把评分重点更多的放在实验记录上，特别是“发现问题思考过程解决问题”这一块。这样可以促进我们对实验的反思和进一步理解和掌握。十六、学习中的收获和快乐我觉得一部分老师的教学方式非常好。他们鼓励我们要自己解决问题，尽量不要依靠老师。一旦我们遇到困难但

26、没人帮助的时候，我们只有靠自己去摸索，在摸索的过程当中我们学会了课堂上老师不可能教的技巧，比如如何搜索文献，如何查找英文学术单词，如何建立一个总体上的思路等等。虽然采用这样的方式做出成果比别人慢，但是收获更多。回想起来，为什么我的实验报告一直拿不来高分，为什么我实验内容完成的总是比人家少我一大部分时间都在不停的为自己的马虎大意买单。但是我想，我收获的肯定比没有犯过错误的人多。低级的错误犯过了，以后再犯的可能性就小了很多；高级的错误犯过了，自己懂的知识就比原来多了很多！我是在这些课程是体验到了物理学习的快乐，并不仅仅局限于课本理论上的知识，加深了理论上的理解，更加帮助于去理解生活中的规律。实验的

27、选择也很有趣，有些实验看上去觉得没什么，只有真正去做才能感受到其中的快乐。1、大学物理实验让我养成了课前预习的好习惯，让我深深地懂得预习的重要性。只有在课前进行了认真的预习，才能在课上更好地学习收获的更多、掌握的更多。教材和讲义中的实验原理都往往叙述很详细，但我们在写预习报告时却不应把书上的内容都抄写一遍，而是应该在理解了教材上的实验原理和公式推导的基础上，总结和概括书上的内容，这样的预习报告才会对实验操作有指导作用。这学期我很好的做到了这点。2、做完实验后处理实验报告也很重要，正确的实验操作是得到合适的实验数据的基础，在系统误差一定的情况下，实验数据处理得恰当与否，会直接影响偶然误差的大小。所以对实验数据的处理是实验的重要内容之一。大学物理实验教会了我处理数据的能力。包括： 了解了误差与不确定度的基本概念，并在实验中应用，学会了用不确定度对直接测量和间接测量的结果进行评估。 学会了一些处理式样数据的方法，如列表法，作图法等。 掌握了一些基本物理量和物理参数的测量方法，如电流，电压，磁场，光强，折射率，电子电荷，普朗克常量等。 理解了常用的物理实验手段等！ 还掌握了许多仪器的使用方法，尤其要说的是示波器，它在物理实验中应用非常广泛，在这学期的微波与铁磁和连续与脉冲核磁共振试验中还用到它！