“近代物理实验”是物理学院高年级学生的一门重要基础课,所涉及的物理知识面广,综合性和技术性强。它对丰富和活跃学生的物理思想,锻炼他们对物理现象的洞察力,引导他们了解实验物理在物理学中的地位,正确认识新物理概念的产生、形成和发展的过程,培养严谨的科学作风都起着非常重要的作用。通过近代物理课的学习,同学们还可以掌握科学研究中广泛应用的一些基本实验技术和方法。可以说,“近代物理实验”是培养学生独立分析和解决问题能力,学习如何用实验方法研究物理现象和规律的关键性一环。
北大的近代物理实验课含近代物理实验I(84学时,3学分) 和 近代物理实验II(84学时,3学分) 两部分。
近代物理实验I由涵盖原子物理、原子核物理、激光与近代光学、真空、X射线和电子衍射、磁共振、微波、低温和半导体等领域的近40个实验组成。
近代物理实验II由凝聚态物理实验、激光实验和材料物理实验三个模块组成,学生可以选修其中一个模块的内容。凝聚态物理实验模块由近代物理实验I中涉及物质结构和物性表征的一些独立实验组成。激光物理实验模块内容包括重要激光器的基本原理及特性参数测量。材料物理模块为开放性的研究课题,题目由任课教师选定,内容必须包括样品制备和三种以上的物性表征手段。
课程负责人:吴思诚 教 授
吴思诚,男,1938年1月出生,教授,博士生导师。1956.9-1960.5年在北京大学物理系学习,后留校任教。1983-1996先后八次(累计4年)在美国访问。现任北京大学物理学院教授,凝聚态物理专业博士生导师,曾任教育部理科物理、天文学教学指导委员会副主任。 |
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吴思诚长期致力于近代物理实验课程的教学工作。1976年文化大革命结束后,组织有关教师,在全国率先恢复和重建了近代物理实验室,通过近四年的努力达到了国际上一流大学的先进水平,并因而在1993年9月获国家教委颁发的第二届普通高等学校优秀教学成果国家级一等奖。该项目对推动全国高校近代物理课程建设起到了示范作用。与王祖铨合作主编的近代物理实验教材(北京大学出版社1986年出版),1992年12月获第二届普通高等学校优秀教材全国优秀奖。2003年获第一届国家级教学名师奖。 |
1. 基本目的
近代物理实验在物理专业的整个教学环节中起着承上启下的作用。课程通过近代物理实验对理科学生进行较强的综合性和技术性的实验训练,来丰富和活跃学生的物理思想,锻炼学生对物理现象的洞察力,引导学生了解实验物理在物理学发展过程中的作用,正确认识新物理概念的产生、形成和发展的过程,培养严谨的科学作风,学会近代物理中的一些基本实验技术和方法等。可以说,“近代物理实验”是培养学生独立分析和解决问题能力,学习如何用实验方法研究物理现象和规律的关键性一环。
2. 内容提要
近代物理实验是物理专业高年级学生的一门综合性实验课,分为近代物理实验I和近代物理实验II两部分。其中,近代物理实验I由涵盖原子物理、原子核物理、激光与近代光学、真空、X射线和电子衍射、磁共振、微波、低温和半导体等领域的近40个实验组成。在选题时,我们注意:(1)配合与近代物理发展有密切关系的课程安排一些实验,其中有的是在近代物理学发展中起到里程碑作用的实验。做好这些实验对学生掌握近代物理主要领域中的新概念,以及对学会用实验的方法研究物理现象与规律和了解物理实验在物理学发展中的地位和作用是十分有帮助的。(2)在近代物理发展的一些重要领域(如核物理、激光和现代光学、凝聚态物理等),结合我校物理学科的设置情况,选取那些在内容上能反映该领域的基本物理现象与规律,在实验方法与技术上有代表性的实验。(3)介绍近代物理实验研究中经常碰到的一些实验技术,如真空技术、核探测技术、低温技术、扫描探针技术和微弱信号提取技术等。为避免搞成纯技术性操作,在设计这方面的实验时,同时安排若干具有物理内容的实验课题,以提高学生理论联系实际、解决实际问题的能力。(4)吸收我校教师科学研究的成果。由于有科研工作的基础,这类实验可以引导学生进行更深入的分析。选近代物理实验I课的学生要在一学期内做不同领域的7个实验。
近代物理实验II由凝聚态物理实验、激光实验和材料物理实验三个模块组成。其中,凝聚态物理实验模块由近代物理实验I中涉及物质结构和物性表征的一些独立实验组成,由学生自己从中选择7个实验(不能和近代物理实验I中已做过的实验重复)。
激光物理实验模块实验内容包括:
(1)重要激光器的基本原理及特性参数测量。
(2)重要的激光技术:调Q、倍频、稳频、锁模等;与激光技术密切相关的电光、声光、光纤器件的原理、特性和应用。
(3)非线性光学的基本知识:相位匹配、频率变换;新的实验手段和手法:微机控制、数据采集和处理。
材料物理模块为开放性的研究课题,题目由任课教师选定,内容必须包括样品制备和三种以上的物性表征手段。在以往的课题中,有制备磁性、有机发光和半导体薄膜样品的,也有用烧结法制备大块超导样品的;有用X射线衍射、卢瑟福背散射和原子力显微镜等手段表征样品的结构、成分和微结构的,也有在烧结过程中实时测量样品电阻率的。课程结束时要提交研究报告,并向课程委员会做20分钟的答辩。
3. 教学要求
通过完成一定数量独立实验或研究课题学生应达到如下基本要求: 1. 通过阅读说明书能够正确使用一般仪器。 2. 能较深入地理解已做过实验中涉及的基本物理概念和基本物理定律,能比较好地掌握已做过实验中涉及实验技术。 3. 对用实验研究物理问题的过程有基本的了解,知道如何查找参考文献,能提出自己的实验方案(有自己的考虑就行),能对实验结果做基本的分析。 4. 养成良好的实验习惯和严谨的科学作风,特别是严肃认真对待实验数据,杜绝弄虚作假,树立实事求是的科学态度和道德。
4. 教学方式
教师指导、独立实验、交流讨论
5. 实验选题
I.独立实验
II.激光物理实验模块
III.开放型研究实验
普通高等教育“十五”国家级规划教材 |
- 褚圣麟,原子物理学,人民教育出版社(1979)
- G.赫兹堡,原子光谱与原子结构,科学出版社(1959)
- 徐秋心,实用发射光谱分析,四川科学技术出版社(1993)
- 许顺生,金属X射线学,上海科学技术出版社(1962)
- D.A.Long, Raman Spectroscopy, McGraw-Hill, New York(1977)
- 程光熙等,拉曼布里渊散射―原理及应用,科学出版社(2001)
- 朱自莹等,拉曼光谱在化学中的应用,东北大学出版社(1998)
- 北京大学、复旦大学合编,核物理实验,原子能出版社(1989)
- 复旦大学、清华大学、北京大学合编,原子核物理实验方法,原子能出版社(1997)
- 卢希庭,叶沿林,江栋兴,原子核物理学,北京大学出版社(2000)
- 马如璋,徐英庭主编,穆斯堡尔谱学,科学出版社(1996)
- 黄昆,固体物理学,人民教育出版社(1966)
- 蔡伯濂编,狭义相对论,高等教育出版社(1991)
- 于孝忠主编,核辐射物理学,原子能出版社(1981)
- 虞福春、郑春开编,电动力学,北京大学出版社(1992).
- 吕斯骅、段家忯主编,基础物理实验,北京大学出版社
- 朱如曾、封开印,激光物理,国防工业出版社
- 黄植文、黄显玲主编,激光实验,北京大学出版社
- 邹英华、孙騊亨,激光物理学,北京大学出版社(1991)
- 叶佩弦主编,非线性光学,中国科学技术出版社(1999)
- R.M.A. Azzam and N.M. Bashara, Ellipsometry and Polarized Lighl, North-Holland, Amsterdan, New York, Oxford (1977).
- 曹昌祺,电动力学,人民教育出版社(1962)
- A.Yariv,Quantum Electronics, Chapter 14,Wiley and Sons, New York(1975).
- 蒋民华,晶体物理,山东科学技术出版社(1980)
- 母国光、战元令,光学,人民教育出版社(1979)
- 陈成杰,光电倍增管,原子能出版社(1987)
- 黄胜涛,固体X射线学,高等教育出版社,北京(1985)
- 谢希德、方俊鑫,固体物理学,上海科学技术出版社(1961)
- 周世勋,量子力学,上海科学技术出版社(1961)
- 朱 宜、汪裕苹、陈文雄,扫描电镜图像的形成处理和显微分析,北京大学出版社(1986)。
- 陈文雄、西门纪业,电子光学基础,北京大学出版社(1986)
- 裘祖文、裴奉奎,核磁共振波谱,科学出版社(1989)
- C.P.Slichter,Principles of Magnetic Resonance,Chapter 1 and 2, Springer-Verlag,Berlin,Heidelberg,New York (1978)
- Dudley Williams,Method of Experimental Phyics, Vol.3. Part B, pp.465-487,511-530,Academic Press, New York and London (1947)
- 曾谨言,量子力学,科学出版社(1962)
- 俎栋林,核磁共振成像学,高等教育出版社(2004)。
- M.L.马丹,G.J.马丹,J.-J.戴尔布什.实用核磁共振波谱学(中译本)科学出版社(1987)
- T.C.法拉,脉冲核磁共振波谱学导论,中国科学技术大学出版社(1989)
- 片冈照荣,馆野博,(日)体效应半导体器件,科学出版社(1973)
- 王家骅等,半导体器件物理,科学出版社(1983)
- 李荫远、李国栋,铁氧体物理学,科学出版社(1978)
- 裘祖文,电子自旋共振波谱,科学出版社(1980)
- 戴道生,钱昆明,铁磁学,科学出版社(1987)
- 阎守胜、陆果、低温物理实验的原理与方法,科学出版社(1984)
- 张裕恒,超导物理,中国科学技术大学出版社(1997)
- E. H. 普特来, 霍尔效应及有关现象,上海科学技术出版社(1964)
- 黄昆,谢希德,半导体物理学,科学出版社(1958)
- S.M.Sze,Physics of Semiconductor Devices, Wiley,New York (1981).
- E. H. Rhoderick and R. H. Williams, Metal-Semiconductor Conducts(second edition),Oxford Science Publications, Oxford(1988).
- 王家骅,李长健,牛文成,半导体器件物理,科学出版社(1983)
- 赵凯华,钟锡华,光学,北京大学出版社(1984)
- 钟锡华编著,现代光学基础,北京大学出版社(2003)
- 赵凯华,陈熙谋, 电磁学, 高等教育出版社 (2004)
- C.基泰尔著,扬顺华等译, 固体物理导论, 科学出版社(1979)
- 赵凯华,罗蔚茵,量子物理,高等教育出版社(2001)
- 吕斯骅,朱印康 主编,近代物理实验技术,高等教育出版社(1991)。
- S.H.Lee. Optical Information Proeessing: Fundamentals (Topic in Applied Physics V. 48), IP 48-50. Spriger-Verlag, Berlin (1981)
- 赫光生,刘颂豪,强光光学浅说,科学出版社(1987)
- H.M.Gibbs, Optical Bistability: Controlling Light with Light, Academic Press,Inc.(1985)
- L.I.Shiff, Quantum Mechanics, McGraw-Hill, New York (1968).
- 臧充之,张洁天,彭培芝,核磁共振弛豫时间测量数据处理方法的讨论,物理实验, 第25 卷第 5期,2005年 5月。
- 臧充之,彭培芝,张洁天,吕斯骅,核磁共振成像教学实验,物理实验, 第24卷第 8期,2004年8月。
- 王艳辉、段家忯、姚坤、童玉珍、张国义,薄膜材料光学参量的测量,物理实验, 第20卷第10期,2000年10月。
- 王艳辉、段家忯、姚坤、童玉珍、张国义,用多功能光栅光谱仪测定GaN 膜的光学参数,大学物理, 第20卷第5期,2000年5月。
- 朱精敏等,气压扫描Fabry-Perot分光光度计和塞曼效应实验, 实验室研究与探索,Vol.20.supp,2001年8月。
- 王祖铨,物理实验,1983年第6期,第244页。
- 张之翔,物理教学,1979年第3期,15页。
- 康平、赵绥堂、陈天杰,共焦球面扫描干涉仪在激光模式分析中的应用,激光,Vol 6,No.8,44(1979)。
- 北京第二光学仪器厂、南开大学物理系,激光扫描干涉仪,激光与光学, 1,22(1997)。
- 张合义、张远鹏、汪太辅,力学学报,1980年第三期,289页。
- 翁渝民,物理,9(1),20(1980)。
- G.A.Morton,Appl.Opt.,7(1),1(1968)。
- W.Knight,Y.Kohanzadeh and G.Lengyel,Appl.Opt.,7(6),1115(1968)。
- 朱印康,物理,15(10),618(1986)。
- J.G.Bednorz andK.A.Muller, Z Phys.,B 64,189(1986)。
- F. J. Morin and J. P. Maita, Phys. Rev., 96, 28 (1954)。
- L. J. Van der Pauw, Philips Technical Review 20,220 (1958 ~1959)。
- E. Schiblie and A. G. Milnes,Solid State Electron 11,323(1968)。
- 唐洪宾,南京大学学报(自然科学版),第一期(1979)。
- 陈佳圭,物理,11(5),287(1982)。
一、参考书目
二、参考文献