目錄
前言
第一篇 緒論
第1章 基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目的和要求 3
1.1 基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程的定位 3
1.1.1 基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程的定位和教學(xué)內(nèi)容 3
1.1.2 基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)要求 3
1.2 基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)環(huán)節(jié)和要求 4
1.2.1 一個(gè)完整科學(xué)實(shí)驗(yàn)需經(jīng)歷的基本環(huán)節(jié) 4
1.2.2 物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)的分類 4
1.2.3 基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的和重點(diǎn) 6
1.2.4 基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)安排 7
第2章 實(shí)驗(yàn)測(cè)量、誤差和不確定度 11
2.1 物理量的測(cè)量 11
2.1.1 何為測(cè)量 11
2.1.2 基本物理量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn) 11
2.1.3 測(cè)量?jī)x器的校準(zhǔn) 11
2.1.4 測(cè)量的分類 12
2.2 測(cè)量誤差 12
2.2.1 測(cè)量誤差的定義 12
2.2.2 誤差的分類 13
2.2.3 準(zhǔn)確度、精密度 14
2.3 隨機(jī)誤差 15
2.3.1 隨機(jī)誤差分布規(guī)律 15
2.3.2 隨機(jī)誤差的計(jì)算方法及實(shí)例 17
2.3.3 有效數(shù)字 21
2.3.4 測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度等級(jí)和誤差 24
2.4 系統(tǒng)誤差 25
2.4.1 系統(tǒng)誤差的來源及確定方法 25
2.4.2 消除或減小系統(tǒng)誤差的方法 25
2.5 測(cè)量結(jié)果的不確定度 27
2.5.1 不確定度概念的由來 27
2.5.2 不確定度的概念和分類 27
2.5.3 考慮自由度時(shí)不確定度的評(píng)定 28
2.5.4 不考慮自由度時(shí)不確定度的評(píng)定 34
第3章 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與表達(dá) 36
3.1 列表法和作圖法 36
3.1.1 列表法 36
3.1.2 作圖法和圖算法 37
3.2 線性化數(shù)據(jù)處理方法 43
3.2.1 最小二乘法 43
3.2.2 零偏差法 45
3.2.3 回歸測(cè)量的平差 46
3.2.4 小范圍的線性化 47
3.2.5 大范圍的線性化和圖算法 47
3.3 經(jīng)驗(yàn)方程 47
3.3.1 線型選擇 48
3.3.2 單調(diào)線型 49
3.3.3 起伏線型 49
3.3.4 扭結(jié)線型和波包（鐘形）線型 50
3.3.5 組合線型 51
3.3.6 數(shù)學(xué)在物理實(shí)驗(yàn)中的重要性 51
3.4 用計(jì)算機(jī)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 52
3.4.1 通用數(shù)據(jù)處理軟件 52
3.4.2 數(shù)學(xué)軟件 53
3.4.3 編程語言 55
第4章 電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)及測(cè)控設(shè)備 61
4.1 電源 61
4.1.1 電池 62
4.1.2 直流電源 65
4.1.3 直流高壓源 67
4.1.4 電容（大電流） 68
4.1.5 調(diào)壓器 69
4.2 信號(hào)發(fā)生器 69
4.2.1 交流信號(hào)相關(guān)參數(shù) 69
4.2.2 信號(hào)發(fā)生器 71
4.3 常用電學(xué)測(cè)量?jī)x器 72
4.3.1 數(shù)字萬用表 72
4.3.2 交流毫伏表 74
4.3.3 高壓表 74
4.3.4 微電流表 76
4.3.5 電荷計(jì) 77
4.3.6 高阻表 78
4.3.7 低阻表 78
4.3.B 電橋 79
4.3.9 示披器 82
4.4 其他常用電學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置 88
4.4.1 電路實(shí)驗(yàn)板 88
4.4.2 滑線變阻器 90
4.4.3 電阻箱和標(biāo)準(zhǔn)電阻 91
4.4.4 電容箱和標(biāo)準(zhǔn)電容 92
4.4.5 電感箱和標(biāo)準(zhǔn)電感 92
4.5 電學(xué)實(shí)驗(yàn)常用符號(hào) 93
4.6 常用磁學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置 94
4.6.1 磁場(chǎng)的表征參數(shù) 94
4.6.2 磁場(chǎng)的獲得 95
4.6.3 磁場(chǎng)的測(cè)量 97
4.7 電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)安全注意事項(xiàng) 98
第5章 力學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)及測(cè)控設(shè)備 100
5.1 長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器 100
5.1.1 望遠(yuǎn)鏡 100
5.1.2 激光測(cè)距儀 100
5.1.3 錢紋尺 101
5.1.4 游標(biāo)卡尺 101
5.1.5 螺旋測(cè)徽計(jì) 103
5.1.6 千分表 104
5.1.7 光學(xué)顯微測(cè)量 105
5.1.B 光杠桿 107
5.1.9 測(cè)厚儀 108
5.1.10 其他長(zhǎng)度測(cè)量設(shè)備 109
5.2 重量和質(zhì)量測(cè)量?jī)x器 110
5.2.1 彈簧秤 110
5.2.2 機(jī)械天平 110
5.2.3 電子天平 111
5.3 時(shí)間測(cè)量?jī)x器 113
5.3.1 秒表 113
5.3.2 光電門 113
5.3.3 高速攝像機(jī) 114
5.4 角度測(cè)量?jī)x器 114
5.4.1 轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器 114
5.4.2 轉(zhuǎn)速計(jì) 115
5.4.3 分光計(jì) 115
第6章 熱學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)及測(cè)控設(shè)備 121
6.1 溫標(biāo) 121
6.2 溫度計(jì) 123
6.2.1 玻璃捧式液體溫度計(jì) 124
6.2.2 貝克曼溫度計(jì) 125
6.2.3 熱電偶溫度計(jì) 126
6.2.4 pn 結(jié)溫度計(jì) 129
6.2.5 固體電阻溫度計(jì) 129
6.2.6 石英晶體溫度計(jì) 130
6.2.7 集成電路溫度計(jì) 130
6.2.8 非接觸式溫度計(jì) 131
6.3 溫度控制 133
6.3.1 杜瓦瓶 134
6.3.2 恒沮液體浴 134
6.3.3 恒溫金屬浴 136
6.3.4 磁力攪拌器 136
6.3.5 電熱套 137
6.3.6 半導(dǎo)體制冷 137
第7章 光學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)及測(cè)控設(shè)備 138
7.1 光學(xué)基本物理量和單位 139
7.1.1 輻射度學(xué)參數(shù) 139
7.1.2 光度學(xué)參數(shù) 140
7.1.3 光譜學(xué)參數(shù) 141
7.1.4 其他光學(xué)常用參數(shù) 143
7.2 光源 144
7.2.1 光源的分類 144
7.2.2 連續(xù)譜光源 145
7.2.3 線狀譜光摞（光譜燈） 147
72.4 單色光源 148
7.2.5 光纖搞合光源 150
7.3 光學(xué)元件 150
7.3.1 光闌 151
7.3.2 濾光片 153
7.3.3 反射鏡 154
7.3.4 透鏡 155
7.3.5 棱鏡 157
7.3.6 偏振元件 159
7.3.7 常見光學(xué)系統(tǒng) 160
7.4 光檢測(cè)設(shè)備 162
7.4.1 光傳感器 162
7.4.2 光檢測(cè)儀器和設(shè)備 166
7.5 光學(xué)平臺(tái)及調(diào)節(jié)附件 167
7.5.1 屬座及工作臺(tái) 168
7.5.2 接桿和支桿 172
7.5.3 調(diào)節(jié)架 173
7.6 光學(xué)實(shí)驗(yàn)安全注意事項(xiàng) 179
7.6.1 光學(xué)元件的正確使用與維護(hù) 179
7.6.2 光學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)則 180
第8章 傳感器及通用物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 181
8.1 傳感器及數(shù)據(jù)采集器 181
8.1.1 傳感器的基本結(jié)構(gòu) 181
8.1.2 傳感器的種類 182
8.1.3 傳感器的基本特性 183
8.1.4 傳感器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 184
8.2 通用物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 184
8.2.1 SW850物理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成 184
8.2.2 SW850物理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用方法 185
8.2.3 Capstone軟件的視頻分析功能 189
8.3 基于虛擬儀器的物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 191
8.3.1 虛擬儀器 191
8.3.2 虛擬儀器技術(shù)簡(jiǎn)介 192
8.3.3 LabVIEW簡(jiǎn)介 193
8.3.4 NI myDAQ和NI ELVlS實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái) 195
第9章 基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)（Ⅰ）201
實(shí)驗(yàn)A1 長(zhǎng)度、重量、密度的測(cè)量及不確定度分析 201
實(shí)驗(yàn)A2 用力敏傳感器測(cè)液體表面張力系數(shù) 202
實(shí)驗(yàn)A3 巨磁電阻效應(yīng)實(shí)驗(yàn) 205
實(shí)驗(yàn)A4 溫度傳感器溫度特性的測(cè)量 213
實(shí)驗(yàn)A5 用示波器測(cè)量交流信號(hào)的基本參數(shù) 216
實(shí)驗(yàn)A6 交流信號(hào)的頻譜及常用電子元器件的I-V特性 220
實(shí)驗(yàn)A7 邁克耳孫干涉及應(yīng)用（激光干涉) 224
實(shí)驗(yàn)A8 液體折射率的測(cè)量 229
實(shí)驗(yàn)A9 光柵常數(shù)及光波波長(zhǎng)的測(cè)量 233
實(shí)驗(yàn)A10 薄透鏡焦距的測(cè)量 236
實(shí)驗(yàn)All 透鏡組基本參數(shù)的測(cè)量 241
實(shí)驗(yàn)A12 自組雙透鏡光學(xué)系統(tǒng) 245
第10章 基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)（Ⅱ) 252
實(shí)驗(yàn)B1 光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn) 252
實(shí)驗(yàn)B2 不良導(dǎo)體熱傳導(dǎo)率的測(cè)量（準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法) 258
實(shí)驗(yàn)B3 玻爾振動(dòng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 264
實(shí)驗(yàn)B4 基于轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器的玻爾振動(dòng)綜合實(shí)驗(yàn) 268
實(shí)驗(yàn)B5 RLC 串聯(lián)電路交流穩(wěn)態(tài)和諧振特性 271
實(shí)驗(yàn)B6 用交流電橋測(cè)電感電容 276
實(shí)驗(yàn)B7 表面等離子激元共振（SPR) 實(shí)驗(yàn) 280
實(shí)驗(yàn)B8 橢圓偏振測(cè)薄膜厚度 284
實(shí)驗(yàn)B9 邁克耳孫干涉及應(yīng)用（白光干涉) 290
實(shí)驗(yàn)B10 單縫衍射相對(duì)光強(qiáng)分布 292
實(shí)驗(yàn)Bll 圓孔衍射實(shí)驗(yàn) 297
第11章 基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)（Ⅲ) 302
實(shí)驗(yàn)C1 電子電荷的確定一一密立根油滴實(shí)驗(yàn) 302
實(shí)驗(yàn)C2 原子定態(tài)能級(jí)的觀測(cè)一一弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn) 310
實(shí)驗(yàn)C3 原子的發(fā)射和吸收光譜 318
實(shí)驗(yàn)C4 基于LabVIEW的虛擬儀器技術(shù) 328
實(shí)驗(yàn)C5 壁間濾波和光信息處理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 332
實(shí)驗(yàn)C6 光纖光學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 340
參考文獻(xiàn) 350
附錄 351
附錄A 預(yù)習(xí)報(bào)告與數(shù)據(jù)記錄范例 351
附錄B 實(shí)驗(yàn)報(bào)告范例 353
附錄C t分布在不同置信概率p與自由度v下的tp值 360
附錄D 實(shí)驗(yàn)室常用參數(shù)表 361