《近代物理实验》教学大纲

《近代物理实验》教学大纲课程编号：10220124英文名称：ModernPhysicsExperiment学分：1学时：32先修课程：大学物理实验课程类别：专业拓展课程授课对象：科学教育专业学生教学单位：数理信息学院修读学期：第4学期一、课程描述和教学目标近代物理实验是高等学校科学教育专业本科生的独立实践课程，通过本实验课程的学习，使学生掌握一些综合的、先进的实验方法和技能；培养认真的、严谨的科学精神和治学态度；培养科学思维和创新能力，提高实验动手能力；加深对相关物理概念和规律的理解。本课程拟达到的课程目标:课程目标1：了解在近代物理实验技术中有广泛应用的典型实验，内容包括原子物理、固体物理、激光与光信息处理、光谱、声学、微波、磁共振等。课程目标2：理解近代、现代物理实验的基本操作规范，掌握实验的基本操作技术，学习数据分析和处理能力以及实验归纳总结分析的能力，并掌握科学实验报告的能力。课程目标3：本实验课程要求学生要对实验进行充分的预习，在进行实验前就要明确实验目的、基本实验原理和设备的基本情况。在实验中要求学生既要独立思考又要团结协作，通过本课程学习，使学生的实际动手能力有显著的提高，同时培养学生理论联系实际的综合能力。课程目标对毕业要求的支撑关系表2-1课程教学目标对毕业要求的支撑关系毕业要求毕业要求指标点课程目标支撑强度（H、M、L）学科素养3-2实践能力：掌握自然科学的基本实验技能，具有较强的观察和实验动手能力、数据分析能力以及科学探究能力，具有实事求是的科学态度。课程目标1课程目标2课程目标3H（高支撑）沟通合作8-1团队合作能力：具有团队协作意识和协作精神，理解学习共同体的作用，掌握团队协作的策略和方法，能积极开展小组互助和合作学习。课程目标2课程目标3H（中支撑）教学内容、基本要求与学时分配本课程总学时32学时，其中理论0学时，实验32学时。表3-1实验教学环节教学内容、基本要求、课程目标与学时分配序号实验项目实验内容与要求学时类型对应课程目标1密立根油滴实验掌握密立根油滴实验的原理与数据处理方法；使用CCD微机密立根油滴仪测量得到电子电荷；了解CCD图像传感器的原理与应用。实验要求：必修6验证课程目标1、2、32多普勒效应实验研究波源不动，观察者相对介质运动时的多普勒效应，验证多普勒频移与观察者运动速度的关系；应用多普勒频移与速度的关系测定声速。实验要求：必修4验证课程目标1、2、33普朗克常数的测定观察光电效应，了解光电效应的原理与规律；通过实验方式理解爱因斯坦光电方程的物理意义；测定出普朗克常数。实验要求：必修6综合课程目标1、2、34夫兰克－赫兹实验通过测量氩原子的第一激发电位，证明原子能级的存在；分析灯丝电压、拒斥电压等因素对F－H曲线的影响；了解计算机实时监控系统在近代物理实验中的应用。实验要求：选修6验证课程目标1、2、35CCD特性综合实验学习掌握CCD的基本工作原理，CCD正常工作所需的外部条件及这些条件的改变对CCD输出的影响。测量曝光时间，驱动周期，照明情况对输出的影响，并根据实验原理对输出进行说明。测量CCD的光电转换特性曲线，根据曲线得到CCD的灵敏度，饱和输出电压及饱和曝光量。4）测量并计算CCD的暗信号电压，暗噪声，动态范围，像敏单元不均匀度等参数。比较CCD输出信号经AD转换或二值化处理后输出信号的差异，了解各自的应用领域。实验要求：选修6综合课程目标1、2、36光磁共振实验了解光磁共振的基本原理和仪器使用；掌握光抽运和光检测的原理和实验方法，加深对超精细结构、光跃迁及磁共振的理解；测定铷的gF因子。实验要求：选修6综合课程目标1、27光栅光谱仪的原理与使用了解光栅光谱仪的工作原理、基本功能，调节与使用方法；熟悉计算机在光谱仪器中的使用与数据处理分析手段。实验要求：必修4综合课程目标1、2、38氢、钠原子光谱分析进一步熟悉光栅光谱仪的使用；对氢、钠原子光谱进行分析，对原子物理学理论加深理解。实验要求：选修6设计课程目标1、2、39紫外可见分光光度计的原理与使用了解紫外可见分光光度计的原理、结构，调节和使用；掌握双光束紫外可见分光光度计的不同工作模式，理解紫外可见谱的物理意义和在实际工作中的用途；了解物质透过率、吸收率等谱图的基本特征以及与物质结构间的联系。实验要求：选修6综合课程目标1、2、310塞曼效应研究研究塞曼分裂谱的特征

；学习应用塞曼效应测量电子的荷质比和研究原子能级结构的方法。实验要求：选修6设计课程目标1、2、311液晶电光效应综合实验在掌握液晶光开关的基本工作原理的基础上，测量液晶光开关的电光特性曲线，并由电光特性曲线得到液晶的阈值电压和关断电压。测量驱动电压周期变化时，液晶光开关的时间响应曲线，并由时间响应曲线得到液晶的上升时间和下降时间。测量由液晶光开关矩阵所构成的液晶显示器的视角特性以及在不同视角下的对比度，了解液晶光开关的工作条件。了解液晶光开关构成图像矩阵的方法，学习和掌握这种矩阵所组成的液晶显示器构成文字和图形的显示模式，从而了解一般液晶显示器件的工作原理。实验要求：选修6综合课程目标1、2、312燃料电池综合特性实验了解质子交换膜电解池（PEMWE）的工作原理；了解质子交换膜燃料电池(PEMFC)的工作原理；测量燃料电池的伏安特性曲线、开路电压、短路电流、最大输出功率以及转化效率。实验要求：选修6综合课程目标1、2、313声光调制实验了解声场与光场的相互作用；理解声光调制的偏转特性并定量测量有关参数，能进行理论分析。实验要求：选修6综合课程目标1、2、314电光调制实验掌握晶体电光调制的原理和方法，学会利用实验装置测量晶体的半波电压；计算晶体的电光系数，观察晶体电光效应引起的晶体汇聚偏振光的干涉现象。实验要求：选修6综合课程目标1、2、315单光子计数了解光子计数方法的基本原理、基本实验技术；掌握弱光检测中的一些主要问题。实验要求：选修6综合课程目标1、2、316色度的测定通过学习，使学生掌握色度学的一些基本原理，掌握色度学的测试原理以及应用范围。通过熟悉WGS-8型色度实验装置的使用方法，了解色度的测量和计算方法，使学生能正确使用设备，掌握色度测量的操作流程。通过色度的测量，学生获得实验趣，开展深度学习，提升发现、分析和解决问题的能力。实验要求：选修6综合课程目标1、2、317核磁共振1.了解核磁共振的基本原理；2.理解表征氢原子核的核磁共振谱图的基本参数；3.对核磁共振谱的解析方法有一个初步的认识。实验要求：选修6综合课程目标1、2、3合计64注：实验类型包括演示、验证、综合、设计等。四、课程教学方法采用集中讲授、分组动手操作等教学方式。学生课前预习并写好预习报告，教师对实验的原理、内容及注意事项进行简要讲解，学生分组进行实验操作。五、课程考核与成绩评定（一）考核方式及具体要求1.课程成绩构成与要求课程考核采用对每个实验项目进行过程性考核方式，每个实验项目的过程性考核包含实验预习、实验操作、设备整理和实验报告等，采用百分制，实验总成绩为每个实验项目成绩相加总分除以实验项目数。实验总成绩=每个实验项目成绩相加总分/实验项目数2.课程目标达成考核与评价序号教学环节课程目标1（分值）课程目标2（分值）课程目标3（分值）合计1预习510152操作51525453整理10104报告3030课程目标对应分值105535100（二）考核与评价标准1.实验成绩考核与评价标准实验成绩100预习15根据预习报告内容完整程度打分。操作45根据实验设备调节、数据记录等操作规范程度和熟练程度等情况。整理10根据实验完毕后仪器整理情况打分。报告30根据实验报告的规范程度，实验数据的记录和分析处理，实验总结等情况。六、教材与参考书[1]《近代物理实验