基礎物理實驗（簡體書）

前言

第一篇 緒論

第1章 基礎物理實驗課程的教學目的和要求

1.1 基礎物理實驗課程的定位

1.1.1 基礎物理實驗課程的定位和教學內容

1.1.2 基礎物理實驗課程的教學要求

1.2 基礎物理實驗課程的教學環節和要求

1.2.1 一個完整科學實驗需經歷的基本環節

1.2.2 物理教學實驗的分類

1.2.3 基礎物理實驗三個層次實驗的教學目的和重點

1.2.4 基礎物理實驗課程教學安排

第2章 實驗測量·誤差和不確定度

2.1 物理量的測量

2.1.1 何為測量

2.1.2 基本物理量計量標準

2.1.3 測量儀器的校準

2.1.4 測量的分類

2.2 測量誤差

2.2.1 測量誤差的定義

2.2.2 誤差的分類

2.2.3 準確度·精密度

2.3 隨機誤差

2.3.1 隨機誤差分佈規律

2.3.2 隨機誤差的計算方法及實例

2.3.3 有效數字

2.3.4 測量儀器的準確度等級和誤差

2.4 系統誤差

2.4.1 系統誤差的來源及確定方法

2.4.2 消除或減小系統誤差的方法

2.5 測量結果的不確定度

2.5.1 不確定度概念的由來

2.5.2 不確定度的概念和分類

2.5.3 考慮自由度時不確定度的評定

2.5.4 不考慮自由度時不確定度的評定

第3章 實驗資料的處理與表達

3.1 列表法和作圖法

3.1.1 列表法

3.1.2 作圖法和圖演算法

3.2 線性化資料處理方法

3.2.1 最小二乘法

3.2.2 零偏差法

3.2.3 回歸測量的平差

3.2.4 小範圍的線性化

3.2.5 大範圍的線性化和圖演算法

3.3 經驗方程

3.3.1 線型選擇

3.3.2 單調線型

3.3.3 起伏線型

3.3.4 扭結線型和波包（鐘形）線型

3.3.5 組合線型

3.3.6 數學在物理實驗中的重要性

3.4 用電腦處理實驗資料

3.4.1 通用資料處理軟體

3.4.2 數學軟體

3.4.3 編程語言

第二篇 常用儀器與基本物理量測控

第4章 電磁學實驗基礎知識及測控設備

4.1 電源

4.1.1 電池

4.1.2 直流電源

4.1.3 直流高壓源

4.1.4 電容（大電流）

4.1.5 調壓器

4.2 信號發生器

4.2.1 交流信號相關參數

4.2.2 信號發生器

4.3 常用電學測量儀器

4.3.1 數字萬用表

4.3.2 交流毫伏表

4.3.3 高壓表

4.3.4 微電流錶

4.3.5 電荷計

4.3.6 高阻表

4.3.7 低阻表

4.3.8 電橋

4.3.9 示波器

4.4 其他常用電學實驗裝置

4.4.1 電路實驗板

4.4.2 滑線變阻器

4.4.3 電阻箱和標準電阻

4.4.4 電容箱和標準電容

4.4.5 電感箱和標準電感

4.5 電學實驗常用符號

4.6 常用磁學實驗裝置

4.6.1 磁場的表徵參數

4.6.2 磁場的獲得

4.6.3 磁場的測量

4.7 電磁學實驗安全注意事項

第5章 力學實驗基礎知識及測控設備

5.1 長度測量儀器

5.1.1 望遠鏡

5.1.2 鐳射測距儀

5.1.3 線紋尺

5.1.4 遊標卡尺

5.1.5 螺旋測微計

5.1.6 千分錶

5.1.7 光學顯微測量

5.1.8 光杠杆

5.1.9 測厚儀

5.1.1 0其他長度測量設備

5.2 重量和品質測量儀器

5.2.1 彈簧秤

5.2.2 機械天平

5.2.3 電子天平

5.3 時間測量儀器

5.3.1 碼錶

5.3.2 光電門

5.3.3 高速攝像機

5.4 角度測量儀器

5.4.1 轉動感測器

5.4.2 轉速計

5.4.3 分光計

第6章 熱學實驗基礎知識及測控設備

6.1 溫標

6.2 溫度計

6.2.1 玻璃棒式液體溫度計

6.2.2 貝克曼溫度計

6.2.3 熱電偶溫度計

6.2.4 pn結溫度計

6.2.5 固體電阻溫度計

6.2.6 石英晶體溫度計

6.2.7 積體電路溫度計

6.2.8 非接觸式溫度計

6.3 溫度控制

6.3.1 杜瓦瓶

6.3.2 恒溫液體浴

6.3.3 恒溫金屬浴

6.3.4 磁力攪拌器

6.3.5 電熱套

6.3.6 半導體製冷

第7章 光學實驗基礎知識及測控設備

7.1 光學基本物理量和單位

7.1.1 輻射度學參數

7.1.2 光度學參數

7.1.3 光譜學參數

7.1.4 其他光學常用參數

7.2 光源

7.2.1 光源的分類

7.2.2 連續譜光源

7.2.3 線狀譜光源（光譜燈）

7.2.4 單色光源

7.2.5 光纖耦合光源

7.3 光學元件

7.3.1 光闌

7.3.2 濾光片

7.3.3 反射鏡

7.3.4 透鏡

7.3.5 棱鏡

7.3.6 偏振元件

7.3.7 常見光學系統

7.4 光檢測設備

7.4.1 光感測器

7.4.2 光檢測儀器和設備

7.5 光學平臺及調節附件

7.5.1 底座及工作臺

7.5.2 接杆和支杆

7.5.3 調節架

7.6 光學實驗安全注意事項

7.6.1 光學元件的正確使用與維護

7.6.2 光學實驗的操作規則

第8章 感測器及通用物理實驗平臺

8.1 感測器及資料獲取器

8.1.1 感測器的基本結構

8.1.2 感測器的種類

8.1.3 感測器的基本特性

8.1.4 感測器實驗系統

8.2 通用物理實驗平臺

8.2.1 SW850物理實驗系統構成

8.2.2 SW850物理實驗系統使用方法

8.2.3 Capstone軟體的視頻分析功能

8.3 基於虛擬儀器的物理實驗平臺

8.3.1 虛擬儀器

8.3.2 虛擬儀器技術簡介

8.3.3 LabVIEW簡介

8.3.4 NI myDAQ和NI ELVIS實驗教學平臺

第三篇 基礎物理實驗

第9章 基礎物理實驗（Ⅰ）

實驗A1 長度·重量·密度的測量及不確定度分析

實驗A2 用力敏感測器測液體表面張力係數

實驗A3 巨磁電阻效應實驗

實驗A4 溫度感測器溫度特性的測量

實驗A5 用示波器測量交流信號的基本參數

實驗A6 交流信號的頻譜及常用電子元器件的IV特性

實驗A7 邁克耳孫干涉及應用（鐳射干涉）

實驗A8 液體折射率的測量

實驗A9 光柵常數及光波波長的測量

實驗A10 薄透鏡焦距的測量

實驗A11 透鏡組基本參數的測量

實驗A12 自組雙透鏡光學系統

第10章 基礎物理實驗（Ⅱ）

實驗B1 光電效應實驗

實驗B2 不良導體熱傳導率的測量（准穩態法）

實驗B3 玻爾振動基礎實驗

實驗B4 基於轉動感測器的玻爾振動綜合實驗

實驗B5 RLC串聯電路交流穩態和諧振特性

實驗B6 用交流電橋測電感電容

實驗B7 表面等離子激元共振（SPR）實驗

實驗B8 橢圓偏振測薄膜厚度

實驗B9 邁克耳孫干涉及應用（白光干涉）

實驗B10 單縫衍射相對光強分佈

實驗B11 圓孔衍射實驗

第11章 基礎物理實驗（Ⅲ）

實驗C1 電子電荷的確定——密立根油滴實驗

實驗C2 原子定態能級的觀測——弗蘭克赫茲實驗

實驗C3 原子的發射和吸收光譜

實驗C4 基於LabVIEW的虛擬儀器技術

實驗C5 空間濾波和光資訊處理基礎實驗

實驗C6 光纖光學基礎實驗

參考文獻

附錄

附錄A 預習報告與資料記錄範例

附錄B 實驗報告範例

附錄C t分佈在不同置信概率p與自由度硐碌膖p值

附錄D 實驗室常用參數表