近物实验II

[文章来源：物理与电子工程学院发布时间：2025-01-10 发布人:物理与电子工程学院浏览量：140]

课程简介

《近物实验Ⅱ》作为专业课程，针对物理学专业本科生开设。经过近物实验Ⅰ的训练后，近物实验Ⅱ更加注重于学生科研能力的培养，为学生从事更高层次的科学研究提供科研实验训练。教学内容主要包括法拉第效应实验、环境放射性测量、激光等离子体光谱实验、微波光学、等离子体辉光放电特性、费米分布验证、量子计算实验等实验选题。课程在形式上更加自由，主要采用探究式教学方法进行教学。鼓励学生的创新意识，注重培养学生在实验物理方面的能力，如选题、设计及组建实验系统，使学生实现从实验技术型向实验研究型转变。

课程目标

通过本课程的学习，使学生能达到以下目标：

课程目标1：通过课程学习，能够按实验需求选择适当的测量仪器设备，设计合理的实验方案并完成实验；能够对问题进行分析和解决，培养初步基础科学研究能力、良好的科学素质和创新能力。

课程目标2：通过对实验现象的分析、实验数据的处理及对实验结果的综合等，巩固和加强实验数据处理及测量不确定度评定方法的训练，培养学生的批判性思维，利用所学物理学知识进行反思，培养、提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。

课程目标3：培养团队意识和协作精神，能够以小组为单位相互配合、协作完成实验。

课程目标4：能够分享心得，互相交流，掌握沟通交流的知识和技能，培养学生具有良好的书面和口头表达能力，具备撰写学术论文、参与学术交流的能力。

教学内容、重难点和课时安排

（一）教学内容

1.课程学习内容与课程目标的关系

课程内容	教学方法	支撑的课程目标	学时安排
法拉第效应实验	讲授+探究+翻转课堂	支撑课程目标1，2，3，4	18学时
环境放射性测量	讲授+探究+翻转课堂	支撑课程目标1，2，3，4	18学时
激光等离子体光谱实验	讲授+探究+翻转课堂	支撑课程目标1，2，3，4	18学时
微波光学	讲授+探究+翻转课堂	支撑课程目标1，2，3，4	18学时
等离子体辉光放电特性	讲授+探究+翻转课堂	支撑课程目标1，2，3，4	18学时
费米分布验证	讲授+探究+翻转课堂	支撑课程目标1，2，3，4	18学时
量子计算实验	讲授+探究+翻转课堂	支撑课程目标1，2，3，4	18学时
合计			36学时
注：每位学生选两个实验

2.具体内容

实验1 法拉第效应实验
支撑课程目标	支撑课程目标1、2、3、4
教学时数	18学时
教学内容	1. 法拉第效应的作用机制； 2. 旋光角的测量方法。
基本要求	1. 了解磁光效应现象和法拉第效应的作用机制; 2. 掌握旋光角的测量方法； 3. 能够对测量数据进行正确的处理，并能够进行误差分析； 4. 通过自主学习，从所提供的资料以及互联网上学习法拉第效应的知识；通过翻转课堂，预习后小组分别采用PPT讲解、教师补充与指正、小组讨论学习； 5. 能够以小组方式完成相关实验内容，并撰写课程论文。
教学重点	1. 法拉第效应的作用机制； 2. 磁光调制的原理。
教学难点	1. 磁致旋光原理； 2. 法拉第效应旋光角的测量。
实验2 环境放射性测量
支撑课程目标	支撑课程目标1、2、3、4
教学时数	18学时
教学内容	1. 环境放射性测量相关基础知识； 2. 放射性防护基础知识； 3. 便携式辐射计量仪结构与工作原理。
基本要求	1. 了解环境放射性测量实验的基本原理。 2. 掌握便携式辐射计量仪的使用方法，了解装置构成及其设备参数； 3. 能够正确测量数据及处理数据，并能够进行误差分析； 4. 通过自主学习，从所提供的资料以及互联网上学习环境放射性测量的知识；通过翻转课堂，预习后小组分别采用PPT讲解、教师补充与指正、小组讨论学习； 5. 能够以小组方式完成相关实验内容，并撰写课程论文。
教学重点	1. 放射性核素发生衰变的机理和过程，辐射、防护相关基础知识。 2. 光电倍增管结构和工作原理。
教学难点	1. 放射性核素发生衰变的机理和过程。 2. 光电倍增管闪烁探头工作原理。

实验3 激光等离子体光谱实验
支撑课程目标	支撑课程目标1、2、3、4
教学时数	18学时
教学内容	1. 激光产生等离子体的基本原理； 2. 激光等离子体瞬态演化动力学过程的初步认识； 3. 时间分辨光谱的测量方法； 4. 光谱解析方法； 5. NIST光谱数据的查询方式，谱线标定的基本原则。
基本要求	1. 初步了解激光与靶、激光与等离子体、等离子体与靶及等离子体膨胀等相互作用过程，了解碰撞占主导的等离子体发光过程； 2. 掌握激光使用安全的基本知识； 3. 利用实验室提供的激光器、光栅光谱仪以及光学配件，能够初步搭建激光等离子体实验系统并测量光谱； 4. 了解光谱测量过程光学系统像差对测量结果的影响； 5. 熟悉NIST原子光谱数据库的查询方法，初步掌握光谱解析方法； 6. 通过自主学习，从所提供的资料以及互联网上学习激光等离子体理论知识；通过翻转课堂，预习后小组分别采用PPT讲解、教师补充与指正、小组讨论学习； 7. 能够以小组方式完成相关实验内容，并撰写课程论文。
教学重点	1. 激光等离子体研究的基本实验方法； 2. 光学探测系统的搭建。
教学难点	1. 光谱解析方法； 2. 综合性实验设计时各种影响因素的分析。
实验4 微波光学
支撑课程目标	支撑课程目标1、2、3、4
教学时数	18学时
教学内容	1. 微波的基本物理特性； 2. 微波反射、折射、干涉和衍射等波动现象及其测量方法； 3. 微波光学实验中各实验误差分析。
基本要求	1. 了解电磁波的反射、干涉、衍射等现象； 2. 熟悉微波系统的发射、接收过程以及各元器件的工作原理及操作方法；能够利用微波分光仪做反射、干涉、衍射等实验； 3. 掌握采用布拉格衍射研究晶体结构的基本实验方法； 4. 初步掌握分析和消除系统误差的方法； 5. 通过自主学习，从所提供的资料以及互联网上学习光学和微波的基本理论知识，认识电磁波的波动性；通过翻转课堂，小组分别采用PPT讲解、教师补充与指正、小组讨论等方式进一步加深相关概念的理解和仪器操作的注意事项； 6. 能够独立完成相关实验内容，并撰写课程论文。
教学重点	1. 微波光学与可见光学的区别以及实验仪器的精密度； 2. 微波光学中的元器件调节方式与光波光学系统调节的区别。
教学难点	数据处理及误差分析。
实验5 等离子体辉光放电特性
支撑课程目标	支撑课程目标1、2、3、4
教学时数	18 学时
教学内容	1. 等离子体辉光放电现象及基本原理 2. 等离子体辉光放电实验装置构成及实验操作 3. 等离子体辉光放电实验观测及结果分析 4. 等离子体辉光放电应用
基本要求	1. 通过自主学习，了解等离子体辉光放电基本原理，掌握探针法诊断等离子体的方法。 2. 熟悉等离子体辉光放电实验装置各部分构成，会操作实验仪器。 3. 能够对实验数据进行正确的处理，并进行结果分析 4. 完成相关实验内容，并撰写课程论文
教学重点	1. 等离子体辉光放电现象机理 2. 等离子体辉光放电实验装置系统的组成和操作
教学难点	1. 等离子体辉光放电现象的物理机制 2. 利用探针诊断等离子体的原理和方法
实验6 费米分布验证
支撑课程目标	支撑课程目标1、2、3、4
教学时数	18 学时
教学内容	1. 费米-狄拉克分布基理论 2. 费米分布实验验证设计思想 3. 费米分布验证实验装置构成和实验方法 4. 费米分布的实验验证，实验结果分析
基本要求	1. 通过自主学习，了解费米分布理论和实验验证设计思想。 2. 熟悉费米分布验证实验装置，掌握实验方法。 3. 学会利用数据分析工具对实验结果进行分析。 4. 完成相关实验内容，并撰写课程论文
教学重点	1. 费米分布验证的实验设计思想 2. 实验结果的分析
教学难点	1. 利用理想二极管外加磁场验证费米分布的实验设计思想 2. 通过实验数据分析获取材料的费米能级
实验7 量子计算实验
支撑课程目标	支撑课程目标1、2、3、4
教学时数	18 学时
教学内容	1. 量子计算概念和基本原理 2. 量子计算实验实现 3. 金刚石量级计算机的设备构成 4. 仪器的调节，连续波实验，拉比振荡实验，回波实验，T2 实验，动力学去耦实验，D-J 算法实验 5. 量子计算前沿应用
基本要求	1. 通过自主学习，了解量子计算基本原理，量子计算的发展历史和现以及相关前沿应用 2. 熟悉金刚石量子计算机实验装置的构成，会操作金刚石量子计算机 3. 能够对实验结果进行分析和讨论 4. 完成相关实验内容，并撰写课程论文
教学重点	1. 量子计算的基本原理 2. 金刚石量子计算机的操作
教学难点	1. 量子计算原理及实验实现 2. 量子计算实验结果分析

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