近代物理实验绪论省公开课一等奖全国示范课微课金奖

12024/5/5近代物理试验绪论第1页22024/5/50、试验纪律、提醒1、有效数字、不确定度2、近代物理发展3、近代物理试验内容安排4、试验教材、参考资料取得5、试验汇报提交要求6、试验考评及成绩7、联络方法8、其它主要内容：第2页32024/5/5每个同学按轮番表进行试验！！！假如有特殊情况：请向相关老师请假0、纪律、提醒务必在10月17日前完成选做试验选题！并将选题及指导老师姓名报给我！！！课表我已挂在服务器上，需要更改时间到409室找严雯老师假如个人服务器账号有问题请到：506室找王肖慈老师请在自己学号文件夹目录下建一个：“近代物理试验一”子目录第3页42024/5/5一、重申有效数字与不确定度◆不确定度权威文件是国际标准化组织(ISO)、国际测量局(BIPM)等七个国际组织1993年联合推出

GuidetotheexpressionofUncertaintyinmeasurement

◆不确定度表示因为测量误差存在而对被测量值不能确定程度。不确定度是一定概率下误差限值。◆不确定度反应了可能存在误差分布范围，即随机误差分量和未定系统误差联合分布范围。◆因为真值不可知，误差普通是不能计算，它可正、可负也可能十分靠近零；而不确定度总是不为零正值，是能够详细评定。第4页52024/5/51、不确定度有效数字普通保留一位有效数字2、不确定度首位是1或2时能够保留两位3、试验结果要依据不确定度保留有效数字4、相对不确定度普通保留两位有效数字第5页62024/5/5直接测量量不确定度估算过程（小结）求测量数据列平均值用贝塞耳公式求标准偏差s

平均值标准偏差是上式一列测量中单次测量标准偏差S即有：

当5＜n≤10，置信概率为95%时，可简化认为uA

s

依据使用仪器得出uB

uB=

仪由uA、uB合成总不确定度u

给出直接测量最终结果：

22BAuuu+=å=--=nkkxxnxs12])([11)(å==niixnx11å=--==nkkxxnnnxsxs12])([)1(1)()(第6页72024/5/5例：用50分度游标卡尺测某一圆棒长度L，6次测量结果以下（单位mm）：

250.08，250.14，250.06,250.10,250.06,250.10则：测得值最正确预计值为测量列标准偏差平均值标准偏差：mmnLLSniiL03.01)(12=--=å=mmLL09.250==mmnnLLSniiL02.0)1()(12=--=å=第7页82024/5/5直接测量不确定度估算举例例：用螺旋测微计测某一钢丝直径，6次测量值yi分别为：0.249,0.250,0.247,0.251,0.253,0.250;同时读得螺旋测微计零位x0为：0.004,单位mm，已知螺旋测微计仪器误差为Δ仪=0.004mm，请给出完整测量结果。解：测得值最正确预计值为

测量次数n=6，可近似有:

则：测量结果为

X=0.246±0.004mmmmxxx246.0004.0250.00=-=-=()mmxxxskk001.0])([1661)(612=--´=å=mmxsuuuBA004.0004.0001.0)(222222»+=D+»+=仪第8页3-3.间接测量不确定度间接测量：设间接测量物理量y与诸个直接测量物理量Xi(i=1,2,,n)是函数关系：

(7)

和差形式时(8)

积商形式时用诸不确定度u(xi)代替微分dxi,有：第9页102024/5/5有效数字读取：1、普通读数应读到最小分度，然后再估读一位。2、有时读数预计位，就取在最小分度位。比如，仪器最小分度值为0.5，则0.1-0.4,0.6-0.9都是预计，无须估到下一位。3、游标类量具，读到游标分度值。多数情况下不估读，特殊情况估读到游标分度值二分之一。4、数字式仪表及步进读数仪器不需估读。5、特殊情况，直读数据有效数字由仪器灵敏阈决定。比如在“灵敏电流计研究”中，测临界电阻时，调整电阻箱“×10Ω”

仪器才刚有反应，尽管最小步进值为“×0.1Ω”，电阻值只统计到“×10Ω”。6、若测量值恰为整数，必须补零，直补到可疑位。第10页112024/5/5(1)作为一个通用要求，测量值只能写到也应该写到开始有误差那一位到两位。其后数字按“四舍六进五凑双”法则（即后面数字是四及以下就舍掉，是六及以上就进一，遇五若前面是奇数就进一，最终一位就变成是偶数，若前面已是偶数，则舍掉）取舍。(2)有效数字位数多少直接反应测量准确度。有效位数越多，表明测量准确度越高。保留有效数字取舍规则：去4进六5取双第11页第12页132024/5/5有效数字运算总规则总标准是：①准确数字与准确数字进行四则运算时，其结果仍为准确数字。②准确数字与存疑数字以及存疑数字与存疑数字进行四则运算时，其结果均为存疑数字。③在最终结果中只保留一位存疑数字，其后数字是无意义，应按有效数字舍入规则截去。第13页依据总规则在运算过程中有效数字取舍，总结出普通遵照规则：第14页第15页有效数字与其底有效数字相同第16页第17页第18页第19页作图六关键点：（1）选择适当坐标分度值，确定坐标纸大小

坐标分度值选取应能反应测量值有效位数，普通以1～2mm对应于测量仪表最小分度值。第20页§2-3作图法处理试验数据（2）标明坐标轴：

用粗实线画坐标轴，用箭头标轴方向，标坐标轴名称或符号、单位,再按次序标出坐标轴整分格上量值。I(mA)U(V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.0002.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.00（4）连成图线：

用直尺、曲线板等把点连成直线、光滑曲线。普通不强求直线或曲线经过每个试验点，应使图线线正穿过试验点时能够在两边试验点与图线最为靠近且分布大致均匀。图点处断开。（3）标试验点：试验点可用“”、“”、“”等符号标出（同一坐标系下不一样曲线用不一样符号）。第21页（5）标出图线特征：在图上空白位置标明试验条件或从图上得出一些参数。如利用所绘直线可给出被测电阻R大小：从所绘直线上读取两点A、B坐标就可求出R值。I(mA)U(V)8.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.0002.004.006.008.0010.001.003.005.007.009.00电阻伏安特征曲线（6）标出图名：

在图线下方或空白位置写出图线名称及一些必要说明。A(1.00,2.76)B(7.00,18.58)由图上A、B两点可得被测电阻R为至此一张图才算完成第22页不妥图例展示：nλ(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲线图图1曲线太粗，不均匀，不光滑。应该用直尺、曲线板等工具把试验点连成光滑、均匀细实线。第23页nλ(nm)1.6500500.0700.01.67001.66001.70001.69001.6800600.0400.0玻璃材料色散曲线图更正为：第24页图2I(mA)U(V)02.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.001.003.00电学元件伏安特征曲线横轴坐标分度选取不妥。横轴以3cm

代表1V，使作图和读图都很困难。实际在选择坐标分度值时，应既满足有效数字要求又便于作图和读图，普通以1cm代表量值是10整数次幂或是其2倍或5倍。第25页I(mA)U(V)o1.002.003.004.008.004.0020.0016.0012.0018.0014.0010.006.002.00电学元件伏安特征曲线更正为：第26页272024/5/51895发觉X射线（伦琴Röntgen,1901年诺贝尔物理学奖,第一个!）1896发觉放射性（贝克勒尔Becquerel,1903年诺贝尔物理学奖）1897发觉电子（J.J.汤姆逊,1906年荣获诺贝尔物理学奖）1898提炼出钋和镭（居里夫人,1903年诺贝尔物理学奖）1900量子论诞生（普朗克,1918年诺贝尔物理学奖）1905建立狭义相对论光量子论（爱因斯坦,1918年诺贝尔物理学奖）1911发觉原子核（卢瑟福,1908年诺贝尔化学奖）发觉超导（昂内斯,1913年诺贝尔物理学奖）1913建立原子模型（玻尔,1913年诺贝尔物理学奖）1915建立广义相对论（爱因斯坦）1925-1926建立量子力学(海森伯,1932年诺贝尔物理学奖薛定鄂1933年诺贝尔物理学奖)二、近代物理发展：第27页282024/5/51932发觉中子查特维克Chadwick1939发觉裂变哈恩斯特拉斯曼

1944年诺贝尔化学奖1942第一个核反应堆建成费米,1938年诺贝尔物理学奖1945原子弹爆炸奥本海默等1947创造晶体管肖克莱巴丁布拉顿

1956年度诺贝尔物理学奖1958-1960创造激光（汤斯肖洛梅曼等,1964年诺贝尔物理学奖）第28页292024/5/5近代物理试验在内容选择上侧重于：近代物剪发展过程中经典试验一些先进技术伎俩物理原理与先进技术有机结合第29页302024/5/51.塞曼效应1902年诺贝尔物理学奖2.核磁共振1952年诺贝尔物理学奖3.光磁共振1966年诺贝尔物理学奖4.X射线衍射1914年诺贝尔物理学奖5.用高速β粒子验证动量－动能相对论关系爱因斯坦,1918年诺贝尔物理学奖

6.光谱分析仪7.激光原理1964年诺贝尔物理学奖玻尔:1922-原子结构和原子光谱;其它与光谱相关很多本学期必做试验:三.近代物理试验安排：试验包含必做和选做两个部分第30页312024/5/51、数字全息；2、铁磁共振；3、微波顺磁共振；4、激光拉曼光谱；5真空镀膜；6原子力显微镜；7、依据自己兴趣选择老师！8、原子吸收分光光度计；9、HgZeeman效应光谱相对强度试验；10、微波谐振腔微扰法；11、微波波长和功率测量；2、光磁共振二级塞曼效应及双量子跃迁观察；13、X射线摄影（劳厄法）（德拜法)；14、核乳胶统计带电粒子信息；15、符合测量；16、全息摄影复制；17、白光透射全息；18数字全息与液晶光阀本学期可选做试验:第31页322024/5/5试验课表安排在星期三及周五早晨时间为9:50--12:15）！！（千万别迟到！！！）上课时间：依据自己所选择时间！详细试验内容到时候看服务器第32页332024/5/5四.试验教材和参考资料试验讲义、仪器说明书、参考资料、演示文档、通知等在服务器上下载服务器IP地址：10、78、17、250下载用户名：２０12无密码2）用IE:ftp://学号:密码@50（设有文件夹：“BAOGAO”“SHUJU")1）用IE:ftp://２０12@50第33页342024/5/5试验汇报必须在试验后一周内上交，不得拖欠!试验汇报一律上传到服务器上，放在“试验汇报”文件夹中。部分试验除了完成试验汇报外还需要完成一篇调研汇报，调研汇报详细要求老师上课时布置。3.试验汇报要求以电子文档形式(Word格式)制作，注明学号—姓名—试验名称。作图用ORIGIN或上传JPG格式文件.禁止私自修改或剽窃试验数据，凡发觉汇报中数据与试验时所上传数据不相符合时一律按零分处理，并对剽窃者和被剽窃者同等处理。除了试验汇报还需提交：老师布置调研汇报；选做（探究性）试验论文；探究性试验感想和提议

论文及感想以WORD文档提交！！！五.试验汇报注意事项：第34页352024/5/54、原始数据统计注意事项:

设计合理表格、按正确有效数字统计测量原始数据、参数数据，并记下试验装置编号。5、数据处理注意事项:

依据试验要求计算出测量结果和测量结果不确定度，完整地表示测量结果。6、用计算机作图注意事项:a、标明坐标轴、依据试验数据进行标度、能反应试验原始数据试验有效数字。

b、作出图线、写出经验公式和标出图名。第35页362024/5/5近代物理试验不进行期末考试，而代以在试验全部结束后交一篇小论文，并经过答辩。能够在所做过试验中挑选一个试验或“选做试验”中挑选一个试验来深入深入探讨和研究。也能够依据自己兴趣寻找对应课题研究。

近代物理试验成绩