《近代物理实验1》课程教学大纲

《近代物理实验1》教学大纲一、课程基本信息课程名称近代物理实验（2-1）ModernPhysicsExperiment(2-1)课程编码SCC521812100开课院部理学院课程团队近代物理实验教学团队学分2.5课内学时60讲授0实验60上机0实践0课外学时60适用专业应用物理学授课语言中文先修课程高等数学（2-1）、力学、高等数学（2-2）、热学、电磁学、物理创新基础训练、光学、普通物理实验（2-1）、普通物理实验（2-2）课程简介（必修）《近代物理实验（2-1）》课程是应用物理学专业的专业基础课程，包括光学测量技术实验、微波测量技术实验、磁共振技术实验、材料制备和检测技术实验、原子物理与核物理实验和计算机模拟实验六个模块，是专业人才培养计划中重要的核心专业基础课程和实践教学课程，与《原子物理学》、《电磁学》、《光学》、《量子力学》、《核物理学》等理论课程密切相关。近代物理实验课程的主要目标是指导学生学习近代物理常用的实验技术、方法、仪器，使学生学会一些大型仪器的使用，引导学生正确认识新物理概念的产生、形成和发展的过程，训练学生对物理现象的观察和分析能力。同时，在实验教学过程中培养学生的科学作风和团队协作能力，使学生具备一定的用近代物理实验方法和技术研究物理现象和规律的独立工作能力。“Modernphysicsexperiment(2-1)”isanimportanttechnicalfoundationexperimentcurriculumforphysicsundergraduatestudents.Itmainlyconsistsofopticalmeasurementtechnologyexperiments,microwavemeasurementtechnologyexperiments,magneticresonancetechniqueexperiments,materialpreparationandtestingtechnologyexperiments,atomicphysicsandnuclearphysicsexperimentsandcomputersimulationexperiments.Modernphysicsexperimentsisanimportantcorebasiccourseandpracticeteachingcourseintheprofessionaltrainingprogram.Itisrelatedtosuchcoursesas“Atomicphysics”,“Electromagnetism”,“Optics”,“Quantummechanics”,“Nuclearphysics”etc.Themaingoalofthiscourseistoguidestudentstolearnthemodernphysicsexperimenttechnology,thefrequentlyusedmethodsoflargeinstruments,guidestudentstocorrectlyunderstandthenewphysicalconcept,theformationanddevelopmentprocess,andcultivatetheabilityofobservationandanalysisofthephysicalphenomena.Atthesametime,intheprocessofexperimentteaching,students'scientificstyleandteamcooperationabilitycanbeimproved,sothatstudentshavetheabilitytousethemodernphysicstechnologymethodsandtechniquesinfutureworkindependently.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：学生将掌握近代物理及现代物理的一些基本实验方法和技术，掌握有关仪器的性能和使用方法。能够列举近代物理常用的实验技术、方法、仪器。否3.32M2目标2：能够解释实验过程中的物理现象，能够利用现代工具采集、处理和分析数据。是5.23M3目标3：具备撰写报告和陈述发言的基本能力。是7.1三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1实验1介质的吸收光谱分析学习一般吸收满足的规律，掌握测量透明介质透射光的光谱的方法，分析吸收系数与介质的种类以及厚度的关系M1,M2,M34实验4撰写实验报告2实验2超声光栅测液体中的声速学习声光效应和超声光栅的基本原理，观察钠黄光通过超声光栅后的衍射现象，利用超声光栅测量透明液体中声速M1,M2,M34实验4撰写实验报告3实验3激光光拍频法测量光速学习声光调制法获得光拍频波的方法，掌握通过外差频法监测相位来确定光拍频波的波长的方法M1,M2,M34实验4撰写实验报告4实验4微波测量系统调试与频率测量学习微波测量系统的基本组成和常用微波器件，掌握微波测量系统的调整方法和技术M1,M2,M34实验4撰写实验报告5实验5微波晶体检波律测定与驻波比测量学习通过驻波法来测定晶体检波律的原理与技术，掌握测量驻波比的3种常用方法—直接法、等指示度法和功率衰减法M1,M2,M34实验4撰写实验报告6实验6微波天线方向图与极化特性测量学习天线的基本概念，熟悉天线的基本特性参数，掌握天线方向图的基本测量方法M1,M2,M34实验4撰写实验报告7实验7塞曼效应学习原子磁矩及其空间量子化等原子物理学概念，掌握用塞曼效应测定电子荷质比的实验方法M1,M2,M34实验4撰写实验报告8实验8连续波核磁共振学习核磁共振基本原理和连续波核磁共振实验方法，观察几种物质的核磁共振现象，学会连续波核磁共振信号的测量方法M1,M2,M34实验4撰写实验报告9实验9脉冲波核磁共振学习脉冲波核磁共振的基本原理，掌握拉莫尔频率的测量方法，掌握测量T1谱和T2谱的实验方法和技术，学会磁共振成像的测量方法M1,M2,M34实验4撰写实验报告10实验10微波电子自旋共振学习微波电子自旋共振的工作原理，掌握微波电子自旋共振信号的测量方法，测量朗德因子、旋磁比和横向弛豫时间。M1,M2,M34实验4撰写实验报告11实验11铁磁共振学习铁磁共振基本原理的基础上，掌握用传输式谐振腔法观测铁磁共振信号的实现方法和测量技术，测量微波铁氧体的铁磁共振线宽、g因子和弛豫时间M1,M2,M34实验4撰写实验报告12实验12光泵磁共振学习光泵磁共振的基本原理，掌握测量光泵磁共振信号的实验方法和技术，测定铷原子超精细结构塞曼子能级的朗德因子M1,M2,M34实验4撰写实验报告13实验13磁性材料的磁电阻特性测量学习电阻效应的基本原理，掌握测量磁电阻传感器输出特性的基本原理和实验方法，测量多层膜巨磁电阻、自旋阀巨磁电阻、各向异性磁电阻的磁电阻和灵敏度M1,M2,M34实验4撰写实验报告14实验14压电陶瓷的压电常数测量学习压电效应和压电材料的基本知识，掌握测量压电材料压电特性的原理和方法，利用迈克尔逊干涉法测量压电陶瓷的压电常数M1,M2,M34实验4撰写实验报告15实验15气相沉积法制备纳米材料学习纳米线制备的原理，掌握制备方法和检测方法，用热蒸发法制备氧化物纳米线M1,M2,M34实验4撰写实验报告16实验16X射线衍射实验学习X射线衍射仪的结构和工作原理，掌握X射线衍射物相定性分析的方法和步骤，正确分析实验结果M1,M2,M34实验4撰写实验报告17实验17黑体辐射实验学习黑体辐射的实验现象和规律，掌握热辐射研究方法，验证黑体辐射定律M1,M2,M34实验4撰写实验报告18实验18甲烷分子振动光谱的CPMD模拟学习一种从头算分子动力学的计算方法，掌握分子动力学模拟数据的可视化方法，计算甲烷分子振动光谱M1,M2,M34实验4撰写实验报告19实验19二维流体流动的格子玻尔兹曼模拟学习格子玻尔兹曼方法的基本思想，掌握格子玻尔兹曼方法模拟简单边界条件流体流动的方法，分析雷诺数和网格大小对流体运动的影响M1,M2,M34实验4撰写实验报告20实验20二氟二氯甲烷分子轨道的从头算法学习分子轨道理论和从头算法的基础知识，掌握分子结构计算的基本方法和相关软件的使用，计算二氟二氯甲烷分子的轨道能量、波函数和电子密度分布M1,M2,M34实验4撰写实验报告四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1实验操作1.学生选做10个实验。2.成绩采用百分制，根据实验完成情况评分。3.考核学生近代物理实验项目原理、仪器和使用的掌握程度，考核学生分析现象和独立完成能力。20%2专题讨论1.本课程包含4次专题讨论，要求学生就所完成的实验项目，从实验应用、实验原理、实验现象和结果分析和总结等几方面做PPT报告。2.根据学生汇报情况评分。10%3实验报告1.学生选做的实验项目的实验报告。2.成绩采用百分制，根据实验报告格式、数据处理和分析情况评分。40%4期末考试1.闭卷考试，成绩采用百分制，成绩总分100分。2.主要考核学生对所做实验的掌握能力，学生综合运用所学知识设计新实验的能力，题型主要有实验原理题、实验器材选用题、实验操作说明题和实验设计题。30%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1实验操作50%A-实验过程中认真完成实验要求，得到正确的实验结果，实验记录充分；B-实验过程中能完成实验要求，得到较为正确的实验结果，有相关实验记录；C--实验过程中不能完成实验要求，或不能得到较为正确的实验结果，或实验记录不足；D-实验过程中不能完成实验要求，不能得到较为正确的实验结果，实验记录不足2M2实验报告100%A-实验报告格式正确，步骤叙述清楚，正确分析实验数据，获得有效结论；B-实验报告格式正确，步骤叙述比较清楚，能正确分析实验数据，获得比较有效的结论；C-实验报告格式不正确，步骤叙述不清楚，或不能正确处理实验数据，或不能合理分析实验结果；D-实验报告格式不正确，步骤叙述不清楚，不能正确分析实验数据，不能获得比较有效的结论3M3专题讨论100%A-语言表述准确清晰，逻辑合理，结论准确，回答问题准确；B-语言表述较为准确，逻辑较合理，结论较准确，回答问题较准确；C-语言表述不准确，或逻辑不合理，或结论不准确，或不能就所讨论问题做出合理回答；D-汇报表述不清，逻辑不合理，结论不准确，对所讨论问题不能做出合理回答4M1期末考试50%（见试卷评分标准）评分等级说明：[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59]六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书|物理实验教程—近代物理实验,，，，亓鹏,中国石油大学出版社,2016.03,ISBN:9787563651856.（*主教材）2图书|近代物理实验（第二版）,戴道宣，戴乐山,高等教育出版社,2006.07,ISBN:9787040196870.3图书|近代物理实验（第三版）,吴思诚，王祖铨,高等教育出版社,2005.11,ISBN:9787040177756.4图书|近代物理实验,张天喆，董有尔,科学出版社,2018.05,ISBN:9787030121950.5MOOC|近代物理实验,，,山东省高等学校在线开放课程平台,2018.6MOOC|近代物理实验,，,超星泛雅网课平台,2019.七、实验项目信息序号项目名称实验室名称门牌号组人数学时实验类别要求实验类型上机1介质的吸收光谱分析近代物理实验室综合实验楼C30424专业基础选做综合性否2光泵磁共振近代物理实验室综合实验楼C31024专业基础选做综合性否3磁性材料的磁电阻特性测量近代物理实验室综合实验楼C30824专业基础选做综合性否4压电陶瓷的压电常数测量近代物理实验室综合实验楼C30824专业基础选做综合性否5气相沉积法制备纳米材料近代物理实验室综合实验楼C30824专业基础选做综合性否6X射线衍射实验近代物理实验室综合实验楼C30224专业基础选做综合性否7黑体辐射实验近代物理实验室综合实验楼C31024专业基础选做验证性否8甲烷分子振动光谱的CPMD模拟近代物理实验室综合实验楼C30824专业基础选做综合性是9二维流体流动的格子玻尔兹曼模拟近代物理实验室综合实验楼C30824专业基础选做综合性是10二氟二氯甲烷分子轨道的从头算法近代物理实验室综合实验楼C30824专业基础选做综合性是11超声光栅测液体中的声速近代物理实验室综合实验楼C30424专业基础选做综合性否12激光光拍频法测量光速近代物理实验室综合实验楼C30424专业基础选做综合性否13微波测量系统调试与频率测量近代物理实验室综