大学近代物理实验总结特全.docx
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大学近代物理实验总结特全
近代物理实验总结论文
班级:
电科11-2班
姓名:
仝帅
学号:
6046
指导教师:
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:
6046
前言
本学期,依照课程的安排我第一次接触了近代物理实验,包括微波迈克尔逊干与实验、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。
尽管实验课不算多,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,从大一的听教师讲解和指导、大二的依托到大三近代物理实验的独立探讨。
物理学离不开实验,我感觉物理系给我最深的印象即是实验,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,阻碍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。
要感激教师们通过精心设计实验方案,严格操纵实验条件等多种途径,以最正确的实验方式呈现物理问题,使咱们能够达到预想的实验成效,也考验了咱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收成颇丰。
第一,我通过做实验了解了许多实验的大体原理和实验方式,加深了对理论课知识的明白得,还学会了大体物理量的测量和数据处置分析的方式、大体实验仪器的利用等;第二,锻炼了我的实验操作动手能力,而且我也深深感受到做实验要具有科学认真的态度和制造性的思维。
物理系课程设置上选取的都是在物理学进展史上的闻名实验和在实验方式和技术上有代表性的实验。
对此我有以下体会:
一、实验内容涵盖普遍,涉及物理学的各学科,很多实验都与咱们的理论课有关。
二、实验仪器设备很丰硕!
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,或结果存在这专门大的误差。
就这些问题可能造成学生对实验的误读或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,将引发介质的弹性应变作时刻和空间上的周期性的转变,而且致使介质的折射率也发生相应转变。
当光束通过有超声波的介质后就会产生衍射现象,这确实是声光效应。
有超声波传播的介质犹如一个相位光栅!
本实验探讨了超声波通过介质时会造成介质的局部紧缩和伸长而产生弹性应变,该应变随时刻和空间作周期性转变,使介质显现疏密相间的现象,犹如一个相位光栅。
当光通过这一受到超声波扰动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光强散布测量仪等,通过改变超声波的频率和功率。
别离实现了对激光束方向的操纵和强度的调制;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
当必然频率的光照射到某些金属表面上时,能够使电子从金属表面逸出,这种现象称为光电效应。
依照爱因斯坦的光电效应方程有
hν=1/2mvm2+W
(1)
其中ν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。
现在,有
eU0=1/2mvm2
式中e为电子电量,U0称为截止电压。
U0=(hν-W)/e=h/e(ν-ν0)
式(4)说明,截止电压U0是入射光频率ν的线性函数,其直线的斜率等于h/e。
可见,只要用实验方式测量不同频率光的截止电压,做出U0-ν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ν0。
其中h/e=(nΣviUvi-ΣviΣUvi)/(nΣvi2-(Σvi)2)
三、电光效应实验
本实验的目的是:
①把握晶体电光调制的原理和实验方式;
②了解电光效应引发的晶体光学性质的转变,观看汇聚偏振光的干与现象; ③学习测量晶体半波电压和电光常数的实验方式。
通过本实验咱们不仅能够取得关于电光效应的大体知识,还对偏振光的干与、信号的调制和传递有了具体的了解,关于示波器的利用及有关光路的调剂有了更深一步的把握。
本实验通过列表法及图像法来处置实验数据,并对误差进行了分析在实验进行进程中进一步巩固所学的知识并吸取了更多的体会。
1. 该实验的误差来源要紧有以下几个方面:
①.由于人为缘故致使光路不垂直,造成实验误差; ②.对仪器读数时造成的误差; ③.有仪器本身的误差造成的误差。
2. 通过本实验,我大体把握了晶体电光效应的实验方式。
刚开始做实验的时候,因为上学期做过有关示波器的实验,因此对大体的示波器原理还有一些体会,但关于光路调剂没只有在书上看到过示用意,因此还不是很熟悉,对各类光路仪器的用途都不了解,但后来在教师的讲解下才知道了其利用方式。
我感觉这是因为预习不够充分引发的,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利用。
做物理实验第一要明白得其原理,再者怎么样利用实验仪器测出自己所需要的数据,若是不明白测什么,那么做实验也是白做的。
相关于仪器的利用方式,我以为运用电光效应的思想方式加倍重要。
我感觉调剂的光路是不是等高共轴市实验成败的关键,通过巧妙调剂近可能的减小误差,达到实验的成功。
我感觉上物理实验课的教师都比较有耐心,帮忙咱们解决实验中显现的各类情形,上课的时候讲解认真,力求让咱们明白这实验的目的和精华。
教师都比较负责。
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,验证电荷的不持续性,并测定电荷的电荷值e。
2.通过实验进程中,对仪器的调整、油滴的选择、耐心地跟踪和测量和数据的处置等,培育学生严肃认真和一丝不苟的科学实验方式和态度。
3.
学习和明白得密立根利用宏观量测量微观量的巧妙假想和构思。
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
,时刻为t,那么
最后取得理论公式:
五、微机夫兰克—赫兹实验
实验原理 :
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,取得能量为eV0,具有这种能量的电子与氩原子发生碰撞,当电子能量eV0 若是eV0≥E2-E1=DE,那么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,管内电位散布如图二所示,当电子通过KG空间进入GA空间时,若是能量大于eVAG就能够达到板极形成板流。 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,那么电子不能抵达板极,板极电流将会随栅极电压增加而减少。 实验时使VGK慢慢增加,认真观看板极电压的转变咱们将观看到如图三所示的IA~VGK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,能够克服GA空间的减速场而抵达板极A时,板极电流又开始上升。 若是电子在KG空间取得的能量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较高的情形下,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VGK=nV0(n=1,2,„..),就发生这种碰撞。 在IA~VGK曲线上将显现多次下降。 关于氩,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。 若是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,其波长能够计算出来: hυ=eV0 实验中确实能观看到这些波长的谱线 六、迈克尔逊干与仪 把迈克尔逊干与仪的M1和M2调到垂直,移动M1能够改变空气膜的厚度,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还能够穿越M2’的另一侧形成空气膜。 等倾干与: 2d=Kλ(k=1,2,3、、、、、、) =(2k+1)λ/2(k=0,1,2,3、、、、、、) 等厚干与: 相长干与条件: 2d-θ2d=kλ;假设θ很小,θ2d能够忽略。 移动M1能够使M1和M2’相交! 在交线处d=0。 由于实验太多的限制,讲义上的实验就不一一介绍了! 七、微波迈克尔逊干与实验 通过用微波源代替光源,研究迈克尔逊干与的大体原理,并测定微波的波长。 微波的迈克尔逊干与和光学的迈克尔逊干与的大体原理相同,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与的实验原理,而且利用干与现象测出微波的波长。 实验中调整发射喇叭和接收喇叭的方位,移动全反射板,观看当微安表达到最大数值时(现在显现干与增强,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),如此能够减小误差,尤其是回程差。 本实验在操作上并非是很困难,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,也可彼此迭加而产生干与现象。 这确实是说明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,观看从不同的晶面上点阵的反射波产生干与符合的条件,即下面咱们要讨论的布拉格公式 本实验用一束微波代替X射线,观看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,并验证闻名的布拉格公式。 该实验利用了微波分光仪完成了微波迈克尔逊干与实验。 该报告要紧介绍了上述实验的原理,并进行了数据处置和误差分析,在最后还提出了一种实验仪器的改良方案。 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,如此点阵粒子组成的周多散射中心发出的子波就会发生干与,叠加。 掠入射时道理一样,只有那些知足布拉格衍射定律的波束干与才能增强,而且强度为最大值。 本实验也易于操作,可能数据处置有些麻烦。 只是这也正是好好提高自己的分析数据、处置数据能力的好时候、更是理论联系实际的桥梁。 实验中咱们需要同时转动两臂达到一样的角度,实验时咱们采纳两人同时转动左右臂的方式,尽管成效不错,可是费时费力,我感觉能够采纳联动装置使左右臂同时运动相同的角度,为达到如此的目的,咱们能够采纳,一根能够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能够通过具体计算取得! 综上所述,晶体在布拉格衍射中事实上是起着x射线衍射光栅的作用。 X射线结构分析学确实是利用x射线在点阵上的衍射现象来研究晶体点阵的距离和彼此位置的排列,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 椭偏法测量的大体思路是: 起偏器产生的线偏振光经取向必然的1/4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向,被待测样品表面反射出来的将是线偏振光.依照偏振光在反射前后的偏振状态转变,包括振幅和相位的转变,即能够确信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,在通过一个波片,变成了椭圆偏振光。 如此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转变。 测出这种转变就测出了薄膜厚度。 本实验目的是了解椭圆偏振发测量薄膜参数的大体原理,初步把握椭圆偏振一的利用方式,并对薄膜厚度进行测量。 实验中操作并非困难,主若是一路可能有时会出点问题,而且击鼓样的强弱又是并非好判定,实验后能够依照测的数据在运算机上直接模拟就能够够的出最后答案。 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稳散布,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。 光泵磁共振采纳光探测方式,探测原子对光量子的吸收,而不是像一样的磁共振直接探测原子对射频量子的吸收,因此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、塞曼割裂、原子间彼此作用等的熟悉,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理,把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。 实验进程中必需要注意: 1.实验时必需先预热,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形下认真观看水样品的核磁共振现象,记录每种情形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大体原理,观看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看氢核的核磁共振现象,并测量g因子。 实验进程中,发觉调剂样品在磁铁中的空间位置时,扫描频率的尾数显现较大的转变,但对g因子的测量并无庞大的阻碍。 调剂边限振荡器的频率“粗调”电位器时,当频率调剂至共振频率周围,图像会有明显的转变,显现大致的共振信号,然后旋动频率调剂“细调”旋钮,在此周围捕捉信号,调剂出较好的共振信号,最后降低扫描幅度,调剂频率“微调”至信号等宽,同时调剂样品在磁铁中的空间位置以取得微波最多的共振信号。 如此能够快速、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(υH)很难准确调剂达到,因此需要耐心细致的调剂,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若是自旋磁矩的奉献因此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,在一样的磁场下,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看到电子顺磁现象,本实验利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,把握多功能光栅光谱一路的利用方式;明白得相光的实验原理;通用光栅光谱仪进行发射光谱的实验,加深对相关理论的明白得与把握,同时学会实验的操作方式和实验数以一个,急需要在电脑上操作一下就能够够很容易的的出实验数据。 可是需要注意预热的时刻问题数据的处置。 十四、学习中的困难 一、实验仪器的不熟悉和仪器存在缺点 通过那个实验我明白了在做实验之前必需先熟悉实验仪器的利用,如此做实验就能够成功了一半。 第二是实验仪器存在缺点的话就极可能得不到实验结果。 如此的话咱们能够探讨一下改良的方式,增进实验的成功。 实验仪器的不熟悉,不睬解那个仪器什么缘故和如何工作的。 这造成了在实验时随意调试仪器费时费力,却不明白什么缘故达不到想要的实验现象。 这就要求咱们在做实验之前必需先熟悉实验仪器的原理和利用。 二、实验原理弄不清楚 和许多同窗一样,抄写实验原理时,由于有的物理内容没有接触过,因此就很难弄懂。 如此就造成了在抓这一本实验讲义到实验室,直接翻到实验步骤就开始做实验,常常做完实验了,取得了实验结果还不明白这结果用来干吗。 就像真空镀膜那个实验,实验操作简单,可是原理很复杂。 还有核磁共振实验,由于实验原理弄不清楚,在数据处置时碰到了困难,造成了测出了发生共振时波峰和波谷的频率却不明白到用来干吗。 很多时候我并无完全明白得实验原理,因此对实验具体做什么和如此做的目的并无专门好的把握,只是参如实验室里的操作说明一步步的进行,对整个实验进程没有融会贯通。 。 比如在实验中我明白要提高某一物理量的值就能够取得所要的实验结果,但反映到仪器上,我可能就不明白那个值要如何去改变,或我不明白某个实验参数什么缘故那么选择。 这给我的启发是应该在预习时多多试探实验原理是如何反映在实验具体操作步骤上的,如此在教师讲解进程中也能更有的放矢。 3、依托性 由于在大一大二适应性地依托教师指导,造成了这坏适应在咱们身上扎根,碰到困难就不想往下做,直接找同窗或教师帮忙。 如此造成了实验并无取得什么收成和进步。 对教师指导的依托性,常常具体操作的步骤上出问题时不肯意自己试探解决的方法,碰到困难就不想往下做,直接找同窗或教师帮忙。 这种惰性造成我没有深刻明白得实验方式,那个是我在实验中碰到的最大的问题,必需养成独立试探和解决问题的适应。 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明白得模糊和数据在处置时的不准确,比如在实验误差的计算不明白改用什么方式,实验结果的总结也可不能。 十五、实验的改良和反思 1、凡事都有美中不足的地方,我以为近物教学仍然有需要改良地址。 我感觉教师需要统一思想,尽可能让学生自己独立完成实验,不要一有问题就帮忙解决,如此尽管会提高效率,可是会助长一种依托教师完成实验的风气。 2、实验仪器有的由于老化就会造成实验很难成功,或结果存在这专门大的误差。 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,不行固定,常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、实验报告评分时可没必要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,专门是“发觉问题——试探进程——解决问题”这一块。 如此能够增进咱们对实验的反思和进一步明白得和把握。 十六、学习中的收成和欢乐 我感觉一部份教师的教学方式超级好。 他们鼓舞咱们要自己解决问题,尽可能不要依托教师。 一旦咱们碰到困难但没人帮忙的时候,咱们只有靠自己去试探,在试探的进程当中咱们学会了课堂上教师不可能教的技术,比如如何搜索文献,如何查找英文学术单词,如何成立一个整体上的思路等等。 尽管采纳如此的方式做出功效比他人慢,可是收成更多。 回忆起来,什么缘故我的实验报告一直拿不来高分,什么缘故我实验内容完成的老是比人家少——我一大部份时刻都在不断的为自己的马虎大意买单。 可是我想,我收成的确信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先多了很多! 我是在这些课程是体验到了物理学习的欢乐,并非仅仅局限于讲义理论上的知识,加深了理论上的明白得,加倍帮忙于去明白得生活中的规律。 实验的选择也很有趣,有些实验看上去感觉没什么,只有真正去做才能感受到其中的欢乐。 1、大学物理实验让我养成了课前预习的好适应,让我深深地知道预习的重要性。 只有在课前进行了认真的预习,才能在课上更好地学习收成的更多、把握的更多。 教材和讲义中的实验原理都往往表达很详细,但咱们在写预习报告时却不该把书上的内容都抄写一遍,而是应该在明白得了教材上的实验原理和公式推导的基础上,总结和归纳书上的内容,如此的预习报告才会对实验操作有指导作用。 这学期我专门好的做到了这点。 2、做完实验后处置实验报告也很重要,正确的实验操作是取得适合的实验数据的基础,在系统误差必然的情形下,实验数据处置得适当与否,会直接阻碍偶然误差的大小。 因此对实验数据的处置是实验的重要内容之一。 大学物理实验教会了我处置数据的能力。 包括: 1了解了误差与不确信度的大体概念,并在实验中应用,学会了用不确信度对直接测量和间接测量的结果进行评估。 2学会了一些处置式样数据的方式,如列表法,作图法等。 3把握了一些大体物理量和物理参数的测量方式,如电流,电压,磁场,光强,折射率,电子电荷,普朗克常量等。 4明白得了经常使用的物理实验手腕等! 5还把握了许多仪器的利用方式,尤其要说的是示波器,它在物理实验中应用超级普遍,在这学期的微波与铁磁和持续与脉冲核磁共振实验中还用到它!
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- 大学 近代 物理 实验 总结