国家级物理虚拟仿真实验教学中心建设_图文

1、国家级物理虚拟仿真实验教学中心建设张增明中国科学技术大学国家级物理虚拟仿真实验教学中心 教高司函201394号关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知指导思想: 科学规划、共享资源、突出重点、提高效益、持续发展宗旨: 全面提高高校学生创新精神和实践能力核心: 共享优质实验教学资源重点:建设信息化实验教学资源建设任务和内容虚拟仿真实验教学依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术,构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象,学生在虚拟环境中开展实验,达到教学大纲所要求的教学效果。实现真实实验不具备或难以完成的教学功能。高危或极端的环境、不可及或不可逆的操作,高成本、高消耗、大型或综

2、合训练等情况时,提供可靠、安全和经济的实验项目。充分体现虚实结合、相互补充、能实不虚的原则。建设内容虚拟仿真实验教学资源。发挥学校学科专业优势,积极利用企业的开发实力和支持服务能力,充分整合学校信息化实验教学资源,以培养学生综合设计和创新能力为出发点,创造性地建设与应用高水平软件共享虚拟实验、仪器共享虚拟实验和远程控制虚拟实验等教学资源,提高教学能力,拓展实践领域,丰富教学内容,降低成本和风险,开展绿色实验教学。虚拟仿真实验教学的管理和共享平台。建设具有扩展性、兼容性、前瞻性的管理和共享平台,高效管理实验教学资源,实现校内外、本地区及更广范围内的实验教学资源共享,满足多地区、多学校和多学科专业

3、的虚拟仿真实验教学的需求。探索校企共建共管的新模式和新途径,建立可持续发展的虚拟仿真实验教学服务支撑体系。虚拟仿真实验教学和管理队伍。建设教学、科研、技术人员结合,核心骨干人员相对稳定,结构合理的虚拟仿真实验教学团队,形成一支教育理念先进,学术水平高,教学科研能力强,实践经验丰富,勇于创新的虚拟仿真实验教学和管理队伍。虚拟仿真实验教学中心的管理体系。以虚拟仿真实验教学资源的开放共享和充分使用为目标,系统制定并有效实施保障虚拟仿真实验教学的教师工作绩效考核、经费使用管理、实验教学中心维护与可持续发展等政策措施,建立有利于激励学生学习和提高学生创新能力的教学效果考核、评价和反馈机制。申报范围本次申

4、报单位是普通本科高等学校和军队高等学校,申报对象是国家级或省级实验教学示范中心。每所学校可申报1个项目。 40项基础物理实验虚拟仿真实验教学平台国家级实验教学示范中心信息化建设,教育部(2006-2007国家级精品课程“大学物理实验”,教育部(2003-2007以学生为主体、培养学生创新能力物理实验教学方法的研究,省重点(2008-2010主要用于:课前预习、课后复习、巩固迈克耳逊干涉仪掌握迈克尔逊干涉仪的干涉原理观察非定域干涉条纹,干涉条纹的形状、疏密随光程差的变化情况。测量He-Ne激光的波长测钠黄光波长及钠黄光双线的波长差,调节观察白光干涉条纹, 测定透明薄片的折射率.破解黑盒子预防精密

5、部件损伤 大学物理实验国家级精品课程升级为教育部国家级精品资源共享课程2013年6月正式首批上线。国内高校师生均可直接上网,获取相关资源。 视频课件:85 件;实验讲义:81 项101个实验视频课件面向大面积学生开设计性、研究性实验创造条件突破设备、教学时间和师资力量不足的教学瓶颈实验中心组织各实验负责教员精心备课,突出实验难点,关键的实验技术和方法制作了适合学生课前准备、课后复习的101个实验视频公开课件.通过反馈、研讨,对这些视频课件不断进行了优化,紧扣科研前沿,快速将最新的仪器设备、新建的实验内容视频化,充实内容。 分光计的使用和调整实验目的:1、学习掌握分光计的调整技术和技巧;2、学会

6、利用分光计测量三棱镜的顶角和最小偏向角思考题:已调好的望远镜光轴垂直于主轴,若将平面镜取下后,再放到载物台上(放的位置与取下的位置不同,发现两镜面又不垂直望远镜光轴了,为什么?是否望远镜的光轴还没有调好?用椭偏仪测薄膜厚度和折射率实验目的:1、了解椭圆偏振测量的基本原理,掌握利用椭偏仪测量薄膜厚度和折射率的基本方法。2、学会组装椭圆偏振仪,熟悉椭圆偏振仪使用。思考题:1、怎样获得等幅椭圆偏振光,等幅椭圆偏振光在实验中有什么作用?2、椭偏仪测量材料的折射率和薄膜厚度时,对样品有什么要求?3、简述起偏器、检偏器及1/4波片的作用。4、如何分辨薄膜样品不同界面的反射光点?激光散斑测量实验实验目的:1

7、、让学生初步了解激光散斑的特性;2、学习有关散斑光强分布和散射体表面位移的实时测量方法:相关函数法;3、了解激光光束的基本特点以及CCD光电数据采集系统。思考题:1、激光散斑测量的光路参数(P1,P2选择是根据什么?2、为什么在本实验中散斑的大小用CCD像元,而毛玻璃与CCD表面的距离可以用卷尺(最小刻度为1毫米?3、根据自己的理解说明散斑光强的相关函数的物理意义。4、毛玻璃上高斯光斑半径W=2.5 mm,想使表征激光散斑大小的参数S在CCD接收面上为50个像元,毛玻璃距CCD接收面的距离P2为多少? 硬件重构的虚拟核物理系列实验设计可重构的教学平台,通过硬件重构和软件配置,产生虚拟放射源。可

8、完成a粒子、b射线、g射线等相关的高危核物理实验教学。其实验效果不仅达到传统的以NIM系列核仪器构成的上述实验外,还引入了当今核与粒子物理实验的可重构理念和技术,学生可以现场重构实验系统,自主设计实验,研究a粒子、b射线、g射线与物质相互作用原理,并掌握相关的核技术和核应用知识。 虚拟仿真物理实验平台 虚拟仪器插件 虚拟示波器 计算机多道虚拟核物理实验项目a粒子的能量损失实验;b射线的吸收实验g射线的吸收实验X射线的吸收和特征谱电流电离室实验BF3正比计数器实验G-M计数器的性能测量多丝正比室实验漂移室实验NaI(TL闪烁谱仪长塑料闪烁体计数器半导体a探测器Si(LiX射线谱仪Ge(Lig射线

9、谱仪闪烁体荧光时间特性的观测与分析实验低能X射线谱仪放射性核素半衰期测量 1 zZ e 2 dW n = n N t 4 p e 4 E sin 4 q 0 2 ze = 32 p e 0 2 2 2 Zf 2 nN t E L 2 sin 4 q 2 n0 f E L sin 4 q 2 6000 5000 2 2 = 1 .9 1 3 1 0 - 2 9 Theoretical Experimental 4000 Count 100s 3000 2000 1000 0 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Scattering angle /deg 卢瑟福

10、散射实验 7/2+ 137 55 Cs 30.17a 11/22.55min 0.51 94.6% 1.17 5.4% 3/2+ 0.662 g85.0% e9.6% 137 56 Ba Eg = 0.662 MeV Eg E = = 0.478 MeV 康普顿边界： c m0 c 2 1+ 2 Eg 反散射峰： Eb = 1 - Ec = 0.184 MeV 光电峰： g能谱仪 g能谱实验 相对论效应实验 Ek = ( pc 2 2 m0c 2 Ek = ( pc 2 2 4 + m0 c - m0c 2 速度(/c 0.00 0.36 0.62 0.76 0.84 0.89 0.92 0.94 0.95 0.96 0.97 宇宙线物理(Cosmic Ray Physics 教学实验的介绍 宇宙线物理(CRP实验的意义在对子的测量中学生能接触到的概念和技能:粒子通量粒子的平均寿命及其测量带负电的子被原子核的俘获随机事例和其统计涨落,统计误差物理本底,测量和排除信号与噪声事例的鉴别实验数据的获取,处理和理论的假设检验爱因斯坦的狭义相对论GPS定时和宇宙线簇射的符合测量涵盖了核及粒子物理中许多重要的概念和技能,能为学生提供从基础实验到研究型实验的多层次训练机会。 测宇宙射线中m 子寿命实验原理宇宙线物理(CRP实验的设备 上、下探测器及其支架。该支架可使此二读出电子学前面版探