目錄
前言
第一篇 緒論
第1章 基礎(chǔ)物理實驗課程的教學(xué)目的和要求 3
1.1 基礎(chǔ)物理實驗課程的定位 3
1.1.1 基礎(chǔ)物理實驗課程的定位和教學(xué)內(nèi)容 3
1.1.2 基礎(chǔ)物理實驗課程的教學(xué)要求 3
1.2 基礎(chǔ)物理實驗課程的教學(xué)環(huán)節(jié)和要求 4
1.2.1 一個完整科學(xué)實驗需經(jīng)歷的基本環(huán)節(jié) 4
1.2.2 物理教學(xué)實驗的分類 4
1.2.3 基礎(chǔ)物理實驗三個層次實驗的教學(xué)目的和重點 6
1.2.4 基礎(chǔ)物理實驗課程教學(xué)安排 7
第2章 實驗測量、誤差和不確定度 11
2.1 物理量的測量 11
2.1.1 何為測量 11
2.1.2 基本物理量計量標(biāo)準(zhǔn) 11
2.1.3 測量儀器的校準(zhǔn) 11
2.1.4 測量的分類 12
2.2 測量誤差 12
2.2.1 測量誤差的定義 12
2.2.2 誤差的分類 13
2.2.3 準(zhǔn)確度、精密度 14
2.3 隨機誤差 15
2.3.1 隨機誤差分布規(guī)律 15
2.3.2 隨機誤差的計算方法及實例 17
2.3.3 有效數(shù)字 21
2.3.4 測量儀器的準(zhǔn)確度等級和誤差 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 考慮自由度時不確定度的評定 28
2.5.4 不考慮自由度時不確定度的評定 34
第3章 實驗數(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)在物理實驗中的重要性 51
3.4 用計算機處理實驗數(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)實驗基礎(chǔ)知識及測控設(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 信號發(fā)生器 69
4.2.1 交流信號相關(guān)參數(shù) 69
4.2.2 信號發(fā)生器 71
4.3 常用電學(xué)測量儀器 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 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)實驗裝置 88
4.4.1 電路實驗板 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)實驗常用符號 93
4.6 常用磁學(xué)實驗裝置 94
4.6.1 磁場的表征參數(shù) 94
4.6.2 磁場的獲得 95
4.6.3 磁場的測量 97
4.7 電磁學(xué)實驗安全注意事項 98
第5章 力學(xué)實驗基礎(chǔ)知識及測控設(shè)備 100
5.1 長度測量儀器 100
5.1.1 望遠(yuǎn)鏡 100
5.1.2 激光測距儀 100
5.1.3 錢紋尺 101
5.1.4 游標(biāo)卡尺 101
5.1.5 螺旋測徽計 103
5.1.6 千分表 104
5.1.7 光學(xué)顯微測量 105
5.1.B 光杠桿 107
5.1.9 測厚儀 108
5.1.10 其他長度測量設(shè)備 109
5.2 重量和質(zhì)量測量儀器 110
5.2.1 彈簧秤 110
5.2.2 機械天平 110
5.2.3 電子天平 111
5.3 時間測量儀器 113
5.3.1 秒表 113
5.3.2 光電門 113
5.3.3 高速攝像機 114
5.4 角度測量儀器 114
5.4.1 轉(zhuǎn)動傳感器 114
5.4.2 轉(zhuǎn)速計 115
5.4.3 分光計 115
第6章 熱學(xué)實驗基礎(chǔ)知識及測控設(shè)備 121
6.1 溫標(biāo) 121
6.2 溫度計 123
6.2.1 玻璃捧式液體溫度計 124
6.2.2 貝克曼溫度計 125
6.2.3 熱電偶溫度計 126
6.2.4 pn 結(jié)溫度計 129
6.2.5 固體電阻溫度計 129
6.2.6 石英晶體溫度計 130
6.2.7 集成電路溫度計 130
6.2.8 非接觸式溫度計 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)實驗基礎(chǔ)知識及測控設(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 光檢測設(shè)備 162
7.4.1 光傳感器 162
7.4.2 光檢測儀器和設(shè)備 166
7.5 光學(xué)平臺及調(diào)節(jié)附件 167
7.5.1 屬座及工作臺 168
7.5.2 接桿和支桿 172
7.5.3 調(diào)節(jié)架 173
7.6 光學(xué)實驗安全注意事項 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)實驗的操作規(guī)則 180
第8章 傳感器及通用物理實驗平臺 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 傳感器實驗系統(tǒng) 184
8.2 通用物理實驗平臺 184
8.2.1 SW850物理實驗系統(tǒng)構(gòu)成 184
8.2.2 SW850物理實驗系統(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驗平臺 191
8.3.1 虛擬儀器 191
8.3.2 虛擬儀器技術(shù)簡介 192
8.3.3 LabVIEW簡介 193
8.3.4 NI myDAQ和NI ELVlS實驗教學(xué)平臺 195
第9章 基礎(chǔ)物理實驗（Ⅰ）201
實驗A1 長度、重量、密度的測量及不確定度分析 201
實驗A2 用力敏傳感器測液體表面張力系數(shù) 202
實驗A3 巨磁電阻效應(yīng)實驗 205
實驗A4 溫度傳感器溫度特性的測量 213
實驗A5 用示波器測量交流信號的基本參數(shù) 216
實驗A6 交流信號的頻譜及常用電子元器件的I-V特性 220
實驗A7 邁克耳孫干涉及應(yīng)用（激光干涉) 224
實驗A8 液體折射率的測量 229
實驗A9 光柵常數(shù)及光波波長的測量 233
實驗A10 薄透鏡焦距的測量 236
實驗All 透鏡組基本參數(shù)的測量 241
實驗A12 自組雙透鏡光學(xué)系統(tǒng) 245
第10章 基礎(chǔ)物理實驗（Ⅱ) 252
實驗B1 光電效應(yīng)實驗 252
實驗B2 不良導(dǎo)體熱傳導(dǎo)率的測量（準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法) 258
實驗B3 玻爾振動基礎(chǔ)實驗 264
實驗B4 基于轉(zhuǎn)動傳感器的玻爾振動綜合實驗 268
實驗B5 RLC 串聯(lián)電路交流穩(wěn)態(tài)和諧振特性 271
實驗B6 用交流電橋測電感電容 276
實驗B7 表面等離子激元共振（SPR) 實驗 280
實驗B8 橢圓偏振測薄膜厚度 284
實驗B9 邁克耳孫干涉及應(yīng)用（白光干涉) 290
實驗B10 單縫衍射相對光強分布 292
實驗Bll 圓孔衍射實驗 297
第11章 基礎(chǔ)物理實驗（Ⅲ) 302
實驗C1 電子電荷的確定一一密立根油滴實驗 302
實驗C2 原子定態(tài)能級的觀測一一弗蘭克-赫茲實驗 310
實驗C3 原子的發(fā)射和吸收光譜 318
實驗C4 基于LabVIEW的虛擬儀器技術(shù) 328
實驗C5 壁間濾波和光信息處理基礎(chǔ)實驗 332
實驗C6 光纖光學(xué)基礎(chǔ)實驗 340
參考文獻(xiàn) 350
附錄 351
附錄A 預(yù)習(xí)報告與數(shù)據(jù)記錄范例 351
附錄B 實驗報告范例 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 實驗室常用參數(shù)表 361