《近代物理实验》课程教学大纲 一、课程基本信息 英文名称Modern Physics Experiment 课程代码 PHYS2004 课程性质大类基础课程 授课对象 物理学 学分 1学分 学时 54学时（讲课18学时+实验 36学时) 主讲教师 陈雅卉、苏晓东、翁雨燕、游陆、虞 修订日期 2021年9月 一青 指定教材 方亮，翁雨燕主编，近现代物理实验（第1版）[0， 北京：高等教有出版社 2020.11 二、课程目标 (一)总体目标： 近代物理实验课程是物理学（含师范）专业的一门大类基础课程，它同时又是物理学（含 师范)专业的必修实验课程和学位课程。本课程是在普通物理实验（一入（二）、（三）的基 础上开设的，其教学内容包括对一些在近代物理学发展史中起过重要作用的著名实验的实验 思想、实验设计、实验技术及数据处理等四个方面的理解和掌握。让学生通过本课程的学习， 进一步提高X 代物理思想和实验方法理解和掌握，具备分析和处理一些基本近代物理实验 问题的初步能力。在教学中，通过对近代物理实验相关问题的深入讨论，强化学生对近代物 理实验中涉及的基本概念和基本原理的理解：使学生充分了解物理新发现、新技术、新动态 对社会发展的应用前景或对推动知识创新、人类文明进展的作用：培养学生分析问题、收集 处理数据、分析归纳和解决问题的能力，培养良好的科学素养和实事求是的科学态度，激发 学生自主学习和终身学习意识，为以后的学习和工作打下良好的科学基础。 (二)课程目标： 培养物理学（含师范）专业的学生在完成基础物理实验的基础上，进一步掌握和理解 些典型物理实验的方法和实验技巧，提高他们的科学实验能力和科学探索精神。要求学生能 较为完整地掌握从实验选题内容和原理的资料收集，实验的具体实施和对实验结果的处理分 析等一系列实验方法与技能。 课程目标1：能根据实验选题学习和掌握相关的实验思想和实验研究方法，掌握实验内 容和实验步骤，通过实验过程获取实验数据，掌握数据的分析和处理方法以及误差的分析和 计算，并最终得出相应的实验结果，写实验报告。 课程目标2：掌握数学、物理相关基础知识，能解释或理解物理规律，具有初步分析问
《近代物理实验》课程教学大纲 一、课程基本信息 英文名称 Modern Physics Experiment 课程代码 PHYS2004 课程性质 大类基础课程 授课对象 物理学 学 分 1 学分 学 时 54 学时（讲课 18 学时+实验 36 学时） 主讲教师 陈雅卉、苏晓东、翁雨燕、游陆、虞 一青 修订日期 2021 年 9 月 指定教材 方亮，翁雨燕主编，近现代物理实验（第 1 版）[M]， 北京：高等教育出版社， 2020.11 二、课程目标 （一）总体目标： 近代物理实验课程是物理学（含师范）专业的一门大类基础课程，它同时又是物理学（含 师范）专业的必修实验课程和学位课程。本课程是在普通物理实验（一）、（二）、（三）的基 础上开设的，其教学内容包括对一些在近代物理学发展史中起过重要作用的著名实验的实验 思想、实验设计、实验技术及数据处理等四个方面的理解和掌握。让学生通过本课程的学习， 进一步提高对近代物理思想和实验方法理解和掌握，具备分析和处理一些基本近代物理实验 问题的初步能力。在教学中，通过对近代物理实验相关问题的深入讨论，强化学生对近代物 理实验中涉及的基本概念和基本原理的理解；使学生充分了解物理新发现、新技术、新动态 对社会发展的应用前景或对推动知识创新、人类文明进展的作用；培养学生分析问题、收集 处理数据、分析归纳和解决问题的能力，培养良好的科学素养和实事求是的科学态度，激发 学生自主学习和终身学习意识，为以后的学习和工作打下良好的科学基础。 （二）课程目标： 培养物理学（含师范）专业的学生在完成基础物理实验的基础上，进一步掌握和理解一 些典型物理实验的方法和实验技巧，提高他们的科学实验能力和科学探索精神。要求学生能 较为完整地掌握从实验选题内容和原理的资料收集，实验的具体实施和对实验结果的处理分 析等一系列实验方法与技能。 课程目标 1：能根据实验选题学习和掌握相关的实验思想和实验研究方法，掌握实验内 容和实验步骤，通过实验过程获取实验数据，掌握数据的分析和处理方法以及误差的分析和 计算，并最终得出相应的实验结果，撰写实验报告。 课程目标 2：掌握数学、物理相关基础知识，能解释或理解物理规律，具有初步分析问
题和解决问题的能力，培养良好的科学素养和实事求是的科学态度，激发学生自主学习和终 身学习意识，为以后的学习和工作打下良好的科学基础。 课程目标3：了解一些重要的物理学实验在物理学发展过程中的地位，以及物理新发现、 新技术、新动态对社会发展的应用前景或对推动知识创新、人类文明进展的作用，使学生认 识到物理实验对物理学学习和研究的重要性。 (三)课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系 表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表 课程目标 对应课程内容 对应毕业要求 实验1：夫兰克一林兹实验 实验2：塞曼效应 实验3：核磁共振 实验4：铁磁共振 实验5：电子自旋共振 实验6：微波实验 毕业要求2：掌握数学、物 实验7：光速的测定 理相关的基础知识、基本物 实验8：X射线实验 理实验方法和实验技能 且有运用物理学理论和方 实验9：黑体辐射 法解决问、解释或理解物 实验10：光磁共报 理规律：掌握物理实验研究 方法和实验动手能力，具有 课程目标 实验11：法拉第磁光效应 设计实验、收集数据，整理 实验12：巨磁电阻效应 分析数据，撰写实验报告能 力。 实验13：燃料电池特性的测量 毕业要求3：学科素养-理解 实验14：冉绍尔一汤森效应 物理知识体系与结构、基本 实验15：拉曼光谱及四氯化碳的 原理：掌握物理学基本实验 表征实验 方法和技能 实验16：氯氖激光器及激光特性 研究 实验17：椭圆偏振仪及薄膜厚度 的测量沈验 实验18：CCD综合实验系统实验 实验19：压力传感器特性及人体
题和解决问题的能力，培养良好的科学素养和实事求是的科学态度，激发学生自主学习和终 身学习意识，为以后的学习和工作打下良好的科学基础。 课程目标 3：了解一些重要的物理学实验在物理学发展过程中的地位，以及物理新发现、 新技术、新动态对社会发展的应用前景或对推动知识创新、人类文明进展的作用，使学生认 识到物理实验对物理学学习和研究的重要性。 （三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系 表 1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表 课程目标 对应课程内容 对应毕业要求 课程目标 1 实验 1：夫兰克—赫兹实验 实验 2：塞曼效应 实验 3：核磁共振 实验 4：铁磁共振 实验 5：电子自旋共振 实验 6：微波实验 实验 7：光速的测定 实验 8：X 射线实验 实验 9：黑体辐射 实验 10：光磁共振 实验 11：法拉第磁光效应 实验 12：巨磁电阻效应 实验 13：燃料电池特性的测量 实验 14：冉绍尔—汤森效应 实验 15：拉曼光谱及四氯化碳的 表征实验 实验 16：氦氖激光器及激光特性 研究 实验 17：椭圆偏振仪及薄膜厚度 的测量实验 实验 18：CCD 综合实验系统实验 实验 19：压力传感器特性及人体 毕业要求 2：掌握数学、物 理相关的基础知识、基本物 理实验方法和实验技能 , 具有运用物理学理论和方 法解决问题、解释或理解物 理规律；掌握物理实验研究 方法和实验动手能力，具有 设计实验、收集数据，整理 分析数据，撰写实验报告能 力。 毕业要求 3：学科素养-理解 物理知识体系与结构、基本 原理；掌握物理学基本实验 方法和技能
心律与血压测量 实验20：光栅光谱仪 实验1：夫兰克一赫兹实验 实验2：塞曼效应 实验3：核磁共振 实验5：电子自旋共振 实验6：微波实验 实验7：光速的测定 实验8：X射线实验 实验9：黑体辐射 毕业要求2：掌握数学、物 实验10：光磁共振 理学理论知识，能解释或理 解物理规律。县有初步解决 实验11：法拉第磁光效应 科学问题的能力。 课程目标2 实验12：巨磁电阻效应 毕业要求7：具有课题调研、 设计、数据处理和学术交流 实验13：燃料电池特性的测量 能力。 实验14：冉绍尔一汤森效应 毕业要求8：耳有白士学习 实验15：拉曼光谱及四氯化碳的 和终身学习意识和社会适 表征实验 应能力。 实验16：氢氖激光器及激光特性 研究 实验17：椭圆偏振仪及薄膜厚度 的测量实验 实验18：CCD综合实验系统实验 实验19：压力传感器特性及人体 心律与血压测量 实验20：光栅光谱仪 实验2：塞曼效应 毕业要求3：了解国际物理 学的知识领域，相关领域的 实验5：电子自旋共振 发展动态 了解物理新发 课程目标3 实验6：微波实验 现、新技术、新动态对社会 实验8：X射线实验 发展的应用前景或对推动 知识创新、人类文明进展的 实验9：黑体辐射 作用
心律与血压测量 实验 20：光栅光谱仪 课程目标 2 实验 1：夫兰克—赫兹实验 实验 2：塞曼效应 实验 3：核磁共振 实验 5：电子自旋共振 实验 6：微波实验 实验 7：光速的测定 实验 8：X 射线实验 实验 9：黑体辐射 实验 10：光磁共振 实验 11：法拉第磁光效应 实验 12：巨磁电阻效应 实验 13：燃料电池特性的测量 实验 14：冉绍尔—汤森效应 实验 15：拉曼光谱及四氯化碳的 表征实验 实验 16：氦氖激光器及激光特性 研究 实验 17：椭圆偏振仪及薄膜厚度 的测量实验 实验 18：CCD 综合实验系统实验 实验 19：压力传感器特性及人体 心律与血压测量 实验 20：光栅光谱仪 毕业要求 2：掌握数学、物 理学理论知识，能解释或理 解物理规律，具有初步解决 科学问题的能力。 毕业要求 7：具有课题调研、 设计、数据处理和学术交流 能力。 毕业要求 8：具有自主学习 和终身学习意识和社会适 应能力。 课程目标 3 实验 2：塞曼效应 实验 5：电子自旋共振 实验 6：微波实验 实验 8：X 射线实验 实验 9：黑体辐射 毕业要求 3：了解国际物理 学的知识领域，相关领域的 发展动态；了解物理新发 现、新技术、新动态对社会 发展的应用前景或对推动 知识创新、人类文明进展的 作用
实验11：法拉第磁光效应 实验13：燃料电池特性的测量 实验15：拉曼光谱及四氯化碳的 表征实验 实验16：氯氖激光器及激光特性 研究 三、教学内容 实验项目1：夫兰克赫兹实验 1.教学目标 通过测定汞原子和氫原子的第一激发电位，证明原子能级的存在，学习测量微电流的方 法。 2.教学内容 (1)学习用慢电子碰撞原子的方法测量原子的中肯电位： (2)验证原子能级的存在。 实验项目2：塞曼效应 1.教学目标 使用法布里一伯洛干涉仪观察光谱线的塞曼效应，并从所拍摄的干涉条纹测定电子的荷 质比。 2.教学内容 (1)观察和测量汞绿线的塞曼效应 (2)测定电子的荷质比 实验项目3：核磁共振 1.教学目标 了解核磁共振现象，用核磁共振方法精确测量磁场，利用其稳态吸收信号测量均匀磁场 及原子核旋磁比， 2.教学内容 (1)用核磁共振法精确测量磁场： (2)测定核的旋磁比和朗德因子。 实验项目4：铁磁共振 1.教学目标 通过观察铁磁共振现象和测量YIG小球的共振线宽△B,了解FMR机理及其实验方法
实验 11：法拉第磁光效应 实验 13：燃料电池特性的测量 实验 15：拉曼光谱及四氯化碳的 表征实验 实验 16：氦氖激光器及激光特性 研究 三、教学内容 实验项目 1：夫兰克—赫兹实验 1.教学目标 通过测定汞原子和氩原子的第一激发电位，证明原子能级的存在，学习测量微电流的方 法。 2.教学内容 （1）学习用慢电子碰撞原子的方法测量原子的中肯电位； （2）验证原子能级的存在。 实验项目 2：塞曼效应 1.教学目标 使用法布里—伯洛干涉仪观察光谱线的塞曼效应，并从所拍摄的干涉条纹测定电子的荷 质比。 2.教学内容 （1）观察和测量汞绿线的塞曼效应； （2）测定电子的荷质比。 实验项目 3：核磁共振 1.教学目标 了解核磁共振现象，用核磁共振方法精确测量磁场，利用其稳态吸收信号测量均匀磁场 及原子核旋磁比。 2.教学内容 （1）用核磁共振法精确测量磁场； （2）测定核的旋磁比和朗德因子。 实验项目 4：铁磁共振 1.教学目标 通过观察铁磁共振现象和测量 YIG 小球的共振线宽 ΔB，了解 FMR 机理及其实验方法
并学习有关的微波技术知识。 2.教学内容 (1)通过观察铁磁共振现象和测量YIG小球的共振线宽△B: (2)了解FR机理及其实验方法，并学习有关的微波技术知识 实验项目5：电子自旋共振 1.教学目标 了解电子自旋共振(ESR)现象及其基本原理，测量DPP自由基中电子的g因子和共振 曲线的线宽。 2.教学内容 (1)测量DPPH自由基中电子的g因子和共振曲线的线宽。 实验项目6：微波实验 1.教学目标 熟悉微波测试系统，测出反射式速调管的工作特性曲线，掌握驻波测量、频率测量、功 率测量及波导波长测量的基本方法。 2.教学内容 (1)用只读频率计测量微波频率并计算微波波导波长： (2)测量不同负载的驻波比。 实验项目7：光速的测定 1.教学目标 掌握几种测量光速的实验思想和实验方法。学会用位相法测定调制波的波长和间接测时 法来测定光速。并比较各种方法的优劣和测量误差的主要来源。 2.教学内容 (1)用“光程一时间法”测量光在空气中的传播速度 (2)用“位相法”测量光在空气中的传播速度。 实验项目8：X射线实验 1.教学目标 了解和掌握利用X射线对靶材料作用的特征光谱来研究品体的结构，如测定单品体的 品格结构、多晶粉末样品的品面间隔和钼阳极特征X射线的精细结构等。 2.教学内容 (1)测量钼的特征X射线光谱的波长： (2)测量NaC1单品样品的品格常数。 实验项目9：黑体辐射
并学习有关的微波技术知识。 2.教学内容 （1）通过观察铁磁共振现象和测量 YIG 小球的共振线宽 ΔB； （2）了解 FMR 机理及其实验方法，并学习有关的微波技术知识。 实验项目 5：电子自旋共振 1.教学目标 了解电子自旋共振（ESR）现象及其基本原理，测量 DPPH 自由基中电子的 g 因子和共振 曲线的线宽。 2.教学内容 （1）测量 DPPH 自由基中电子的 g 因子和共振曲线的线宽。 实验项目 6：微波实验 1.教学目标 熟悉微波测试系统，测出反射式速调管的工作特性曲线，掌握驻波测量、频率测量、功 率测量及波导波长测量的基本方法。 2.教学内容 （1）用只读频率计测量微波频率并计算微波波导波长； （2）测量不同负载的驻波比。 实验项目 7：光速的测定 1.教学目标 掌握几种测量光速的实验思想和实验方法。学会用位相法测定调制波的波长和间接测时 法来测定光速。并比较各种方法的优劣和测量误差的主要来源。 2.教学内容 （1）用“光程—时间法”测量光在空气中的传播速度； （2）用“位相法”测量光在空气中的传播速度。 实验项目 8：X 射线实验 1.教学目标 了解和掌握利用 X 射线对靶材料作用的特征光谱来研究晶体的结构，如测定单晶体的 晶格结构、多晶粉末样品的晶面间隔和钼阳极特征 X 射线的精细结构等。 2.教学内容 （1）测量钼的特征 X 射线光谱的波长； （2）测量 NaCl 单晶样品的晶格常数。 实验项目 9：黑体辐射