近代物理实验_郑建洲主编_9787030492753

本书是根据教育部高等院校物理学与天文学教学指导委员会通过的高等理科物理学专业（四年制）近代物理实验课程教学基本要求编写的，内容包括：原子物理学、激光与现代光学、微波技术、原子光谱学、磁共振技术、真空技术、光纤通讯技术、光电子技术和显微检测技术等领域的40个近代物理实验。全书共分七章，40个实验项目。本书着重阐述实验的物理思想和方法，注重培养学生的实验能力和科学素养，在内容安排和阐述形式上加强对学生创新思维和综合能力的培养，调动学生学习的主动性和创造性，提高学生的综合实验能力和创新意识。本书具有如下特点：一是把传授知识与培养能力相融合；科学教育与人文教育相融合；二是是创造性地提出并实施了渗透式双语教学模式，给出相应的物理实验各级题目对应的英文表述和关键词，不间断的进行英语专业词汇的渗透，使之成为课堂教学的一部分.

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　　当今世界处于信息时代，科学技术迅猛发展、日新月异，高新技术层出不穷，而近代物理学是技术的基础。没有20世纪以来以相对论和量子力学作为理论基础的近代物理学的巨大发展，就没有今天的微型计算机、激光和光通信、核能、纳米科学和技术等各种各样的高新技术。
　　近代物理实验是继大学物理实验后为物理学及相关专业高年级学生开设的一门承前启后的重要基础实验课程，所涉及的物理知识面很广，具有较强的综合性和技术性。
　　近代物理实验的内容，反映现代科学技术发展的巨大成就和进步，而这一点恰恰是物理学的优势。理论的基础是实验。量子论的建立与黑体辐射、光电效应、固体比热相关。为什么在19世纪与20世纪之交发生这场物理学的革命？为什么量子的概念从热辐射这一特殊领域首先产生？重要原因就是当时的实验已达到相当的水平，能够反映微观世界的特性，如光谱学、电磁波、真空低温和电磁测量等技术发展使人们能够进行热辐射、光电效应、低温下固体比热等方面的实验研究，从而得到一系列经典物理学无法解释的新结果。又如电磁学的发展，麦克斯韦的电磁场理论建立在库仑、安培、奥斯特、法拉第等大量实验研究的基础上。光速的不断精确测定，使爱因斯坦思考“追光”，从而诞生狭义相对论。电磁现象的大量实验，使人们发现电磁感应的不对称性。人们对以太的长期探索，肯定了绝对坐标系不存在……实验对理论太重要了，也许不仅在物理学上。
　　选择著名实验，介绍其设计思想、实验结果和历史沿革，培养学生的科学素养。有时这些介绍给学生的印象远超过实验本身和一般知识性的内容。如密立根证实了爱因斯坦的光电效应方程正确无误，并且应用光电效应直接计算出普朗克常量，这个实验的意义是什么？他解决了什么技术关键？里德伯常量至今还在测，只是由于激光光谱学的发展，这个常量越测越精。一代物理宗师叶企荪曾对普朗克常量进行了反复测量，得到了20世纪20年代最精确的普朗克常量数据，给物理学深入研究原子结构、粒子、反物质等微观结构提供了更加精确的能量子自然单位。
　　在近代物理实验课程的建设中以坚持传授知识与培养学生实践能力和创新能力相结合，坚持近代物理实验虚拟和实物仪器相结合，坚持渗透式的双语教学原则，建立了近代物理实验课程立体化、信息化的体系，包括近代物理实验教学资源库的建立，近代物理实验虚拟仿真实验教学系统的建设，开放性网络教学平台的建设，明显地提高了教学质量，取得了一定的成绩。大连民族大学近代物理实验教材是学校的校本特色教材，大学物理实验中心取得了辽宁省示范中心和辽宁省首批虚拟仿真实验示范中心。本教材的编写，是我们多年来教学改革成果的总结。
　　本教材具有以下几点主要编写特点。
　　（1）本教材做到传授知识与培养创新能力相融合、物理思想教育与科学素养教育相融合。该课程精选其首先完成者获得诺贝尔物理学奖的著名实验和在近代物理实验技术中广泛应用的典型实验为教学内容，通过这些代表人类智慧的创新范例，培养学生的科学创新意识，让他们了解科学家如何继承前人，如何发现问题，如何巧妙构思，如何改进提高技术，如何创新。这些实验不仅使学生直观生动地学习在近代物理学发展中起重要作用的实验，领会大师们的物理思想和实验设计思想，进一步巩固理解已经学的理论知识，掌握近代物理的基本原理、科学仪器的使用和典型的现代实验技术，而且可以掌握科学实验中一些不可缺少的现代实验技术，了解近代实验技术在许多科学研究领域与工程实践中的广泛应用。通过这些实验的训练，还有助于开阔学生的视野，培养学生的创新意识和科学研究能力以及严谨认真的科学精神。在教材中阐述基本实验内容时，如遇到物理学史上的重要人物和重大事件，向学生作简要介绍，目的是使学生对于相关物理实验的背景资料有更进一步的了解，以激发同学们学习的动力和兴趣。
　　（2）近代物理实验实物仪器和虚拟仿真相结合开展教学。虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设的重要内容，是实验教学示范中心建设的内涵延伸。虚拟仿真实验教学综合应用虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库以及网络通信等技术，通过构建逼真的实验操作环境和实验对象，使学生在开放、自主、交互的虚拟环境中开展高效、安全且经济的实验。这种基于虚拟现实的实训过程具有形象生动、可操作性强、高效和安全等特点，大大增强了学生自主学习的热情，是提高教育质量的一个有效方法和途径。
　　在辽宁省首批大学物理虚拟仿真实验教学中心建设立项的基础上，加大近代物理仿真虚拟实验建设力度，开发真实实验不具备或难以完成的教学功能。在涉及高危或极端环境，不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或综合训练等情况时，提供可靠、安全和经济的实验项目，如v能谱实验、电子自旋共振实验等。
　　（3）进行渗透式双语教学。针对绝大部分本科生目前不适应英文原版教材教学，而未来就业发展和终生教育又要求他们具有一定双语能力的实际问题，提出并实施了渗透式双语教学模式，给出相应的物理实验的各级题目的英文对应表述和关键词，使学生都能在符合自己水平的双语模式中受益，实现了学生专业英文语汇附带习得。将渗透式双语教学贯穿于教材始终，不间断地进行英语专业词汇的渗透，使之成为课堂教学的一部分，对每节课所渗透的专业语汇数量而言是分散式的；对不增加学时也不影响学科进度而言是高效式的；对学生习得方法而言是沐浴式的。既能丰富学生的专业词汇，又能增强学生的注意力，也能加深学生对物理知识的理解记忆，可达到教与学质量的双重提高。
　　本书精选了原子物理学和原子光谱学、激光与现代光学、微波技术、磁共振技术、真空技术、光纤通信技术、光电子技术和显微检测技术等领域的40个近代物理实验真实实验和虚拟实验。在这些实验中，有些是在近代物理学发展中起过重要作用的著名实验，甚至有的其首先完成者获得了诺贝尔物理学奖，它们能使学生了解前人的物理思想和探索过程，并从中受到很大启发。
　　本书的每一个实验都详细介绍了实验目的、实验原理、实验仪器、实验内容及注意事项，以便学生清楚地了解该实验的物理思想，能自己拟出实验步骤，独立进行实验。但是由于近代物理实验和普通物理实验相比有一定的难度，内容也涉及比较多，一个实验需要学生在实验室内工作4～8小时，所以同学在做实验之前，一定要认真预习，查阅资料，做到实验之前心中有数，以便顺利地完成实验，收到预期效果。

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