大學物理實驗

本教材是遵照教育部頒發的工科本科物理實驗課程教學要求編寫而成的。全書共七章，系統介紹了與大學物理實驗有關的數據處理知識，全面闡述了物理實驗中常用的七種實驗測量方法，安排了基礎性實驗12個、應用性和設計性實驗11個、綜合及近代物理實驗12個，並介紹了物理實驗的計算機模擬。

由王素紅等同志編寫的《大學物理實驗》教材是根據教育部頒布的《高等工業學校物理實驗課程教學的基本要求》、軍訓部頒發的《軍隊院校基礎實驗室建設標準》和信息工程大學物理實驗課程教學大綱，結合物理實驗教學實踐編寫的。

該書按照標準化建設，採用“單元法”教學的新模式，突出學生基本能力的培養、科學素質的養成、創新思維的激發。全書分為八個單元，內容涉及基礎實驗、近代綜合實驗、應用性與設計性實驗、感測器綜合實驗、研究與課題實驗等方面。教材著眼於提高學生能力、培養創造性人才，注意拓寬學生的知識面，正確處理傳統實驗和新實驗的

大學物理實驗

第一單元 緒論……………………1

1.1 大學物理實驗課的地位和任務……………………1

1.2 物理實驗課的基本環節……………………2

1.3 如何學好物理實驗課……………………3

第二單元 物理實驗基礎理論……………………5

2.1 測量和誤差……………………5

2.1.1 測量和有效數字……………………5

2.1.2 測量誤差……………………7

2.1.3 誤差的處理……………………15

2.2 測量結果的表述和不確定度……………………19

2.2.1 測量結果的表述和不確定度的概念……………………19

2.2.2 不確定度的計算(或估計)方法……………………20

2.3 數據處理的基本方法……………………24

2.3.1 列表法……………………24

2.3.2 作圖法……………………24

2.3.3 逐差法……………………25

2.3.4 最小二乘法線性擬合……………………25

練習題……………………26

第三單元 物理實驗的實驗方法與測量技術……………………29

3.1 物理實驗的基本測量方法……………………30

3.1.1 比較法……………………30

3.1.2 補償法……………………31

3.1.3 放大法……………………31

3.1.4 模擬法……………………32

3.1.5 振動與波動方法……………………33

3.1.6 光學實驗方法……………………34

3.1.7 非電量的電測法……………………34

3.2 物理實驗的基本測量技術……………………35

3.3 物理實驗設計的基礎知識……………………36

第四單元 基礎物理實驗……………………37

實驗4-1 長度的測量與數據處理練習……………………37

實驗4-2 物體密度的測量……………………43

實驗4-3 轉動慣量的測量……………………45

實驗4-4 用拉伸法測量金屬的楊氏模量……………………48

實驗4-5 變阻器的使用和特性研究……………………51

實驗4-6 電錶的改裝和校準……………………56

實驗4-7 補償法和電位差計的應用……………………60

實驗4-8 用惠斯登電橋測電阻……………………63

實驗4-9 用模擬法測繪靜電場……………………66

實驗4-10 電子束實驗……………………72

實驗4-10-1 電子束的聚焦與荷質比的測定……………………72

實驗4-10-2 電子束的偏轉……………………79

實驗4-11 示波器的使用……………………83

實驗4-11-1 模擬示波器的使用……………………83

實驗4-11-2 數字示波器的使用……………………95

實驗4-12 分光計的調整和使用……………………100

第五單元 近代與綜合物理實驗……………………109

實驗5-1 利用霍耳法測量磁感應強度……………………109

實驗5-2 光電效應測量普朗克常數……………………113

實驗5-3 鐵磁材料磁滯回線的觀測……………………118

實驗5-4 光柵衍射測波長……………………124

實驗5-5 邁克爾遜干涉儀……………………126

實驗5-6 超聲波在空氣中傳播速度的測量……………………131

實驗5-7 超聲波在液體中傳播速度的測量……………………134

實驗5-8 牛頓環與劈尖干涉……………………136

實驗5-9 液晶電光效應特性研究……………………141

實驗5-10 夫蘭克—赫茲實驗……………………145

實驗5-11 激光全息照相技術……………………150

實驗5-12 多普勒效應及其應用……………………156

實驗5-13 溫度感測器溫度特性研究……………………166

實驗5-14 弦駐波實驗研究……………………178

第六單元 應用性與設計性物理實驗……………………181

實驗6-1 粉粒狀固體密度的測量……………………181

實驗6-2 表頭內阻的測量……………………181

實驗6-3 多量程電流表的改裝……………………182

實驗6-4 多量程電壓表的改裝……………………183

實驗6-5 長直螺線管中心磁場的測量……………………184

實驗6-6 電位差計測量電源電動勢……………………185

實驗6-7 薄透鏡焦距的測量……………………186

實驗6-8 平凸透鏡曲率半徑的測量……………………188

實驗6-9 自組顯微鏡……………………189

實驗6-10 自組望遠鏡……………………190

實驗6-11 熱敏式溫度感測器特性研究……………………191

實驗6-12 利用光纖感測器測量轉速……………………192

實驗6-13 利用渦流感測器測重……………………194

實驗6-14 應變式感測器的性能研究……………………194

第七單元 感測器綜合實驗……………………196

7.1 感測器基礎知識……………………196

7.2 CSY感測器實驗儀使用說明……………………199

實驗7-1 金屬應變式感測器……………………202

實驗7-2 電渦流式感測器……………………205

實驗7-3 霍耳感測器……………………206

實驗7-4 光纖位移感測器……………………209

實驗7-5 熱敏式溫度感測器特性研究……………………211

實驗7-6 壓電加速度式感測器……………………212

第八單元 研究性與課題實驗……………………215

實驗8-1 雙稜鏡干涉實驗研究……………………215

實驗8-2 用分光計進行偏振光實驗研究……………………216

實驗8-3 光柵分辨本領的測定……………………217

實驗8-4 稜鏡色散率的測量……………………218

實驗8-5 透明薄片折射率和厚度的測量……………………219

實驗8-6 全息光柵的製作……………………220

實驗8-7 光柵光譜和光柵常數的測定……………………221

實驗8-8 電振動的合成與示波器的應用……………………221

實驗8-9 橋式電路及金屬材料的溫度係數……………………223

實驗8-10 混沌通訊的觀測……………………224

附錄……………………228