课程简介

《普物实验Ⅲ》作为专业必修课程，针对物理学和材料物理专业本科生开设。它是在普物实验Ⅰ，Ⅱ基础之上的一门综合实验课程，教学内容主要包括12个光学实验项目。通过本门课程的学习，使学生深入理解物理学基本理论与基本定律，训练学生实验思维和动手实操能力，学习实验技术与实验方法；培养学生将物理学专业知识、基础理论和研究方法灵活运用于实践，解决相关科学和工程问题的实践能力；培养学生敢于创新，善于创新，能够学以致用，将物理学相关知识和能力运用于科技创新创业的能力。

课程目标

通过本课程理论及实践知识的学习，使学生达到以下目标：

课程目标1：能够通过实验操作对普通物理学理论知识、基本概念和基本原理有更深入的理解；掌握普通物理实验中的基本研究方法；掌握实验误差分析和不确定度评定的基本方法，正确运用有效数字；掌握常用实验数据处理分析方法；了解物理实验的安全防护知识。

课程目标2：掌握常用基本物理实验仪器的原理和性能，及其正确的使用、调节和读数方法；能够按实验需求选择适当的测量仪器设备，设计比较合理的实验方案；能够对简单物理问题进行分析和解决，具有良好的科学素养和基础的科学研究创新能力。

课程目标3：理解普通物理实验中的育人价值，具备良好的实验习惯和严谨的科学作风，树立实事求是的科学态度和学术道德。

课程目标4：强化团队协同合作精神，具有良好的人际沟通交流能力，能够以小组为单位完成既定实验任务。

教学内容、重难点和课时安排

（一）教学内容

实验项目与课程目标支撑关系总表

实验项目1  薄透镜焦距的测定（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容：

（1）观察透镜的成像规律；

（2）光学系统共轴等高的大像追小像调节原理与方法；

（3）凸（凹）透镜焦距的各种测量方法：物距像距法、两次成像法、自准直法、凸透镜辅助成像法测凹透镜焦距以及视差法；

（4）焦距测量误差的计算与处理。

实验类别：基础型。

基本要求：

（1）深刻理解透镜成像规律；

（2）掌握各种透镜焦距的实验测量方法；

（3）了解透镜的应用。

实验项目2  劈尖干涉（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容：

（1）等厚、劈尖干涉原理与条纹特点；

（2）读数显微镜的调节与使用；

（3）利用劈尖干涉测定劈尖夹角。

实验类别：基础型。

基本要求：

（1）深刻理解等厚干涉原理；

（2）掌握用劈尖干涉测定微小角度的方法。

实验项目3  光电效应测定普朗克常数（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容：

（1）光电效应实验的基本规律；

（2）利用光电效应测定普朗克常数原理和方法；

（3）测量不同光波长下的截止电压；

（4）分别用作图法和最小二乘法求解普朗克常量。

实验类别：基础型。

基本要求：

（1）了解光电效应，理解爱因斯坦光电方程；

（2）掌握用减速电位法测定普朗克常量；

（3）学会用作图法和最小二乘法处理数据。

实验项目4 迈克尔逊干涉仪的调节与使用（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容：

（1）迈克尔逊干涉仪产生干涉原理；

（2）迈克尔逊干涉仪的调节和使用方法；

（3）观察各种干涉条纹；

（4）测量激光波长及其误差计算。

实验类别：基础型。

基本要求：

（1）简要了解迈克尔逊干涉仪的发展历史和应用；

（2）了解迈克尔逊干涉仪产生干涉的原理；

（3）掌握迈克尔逊干涉仪的调节方法和波长的测量方法。

实验项目5  自组显微镜（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容：

（1）多透镜的共轴调节；

（2）各种放大率显微镜；

（3）放大率与结构参数关系的探究；

（4）实验数据处理与结果分析。

实验类别：基础型。

基本要求：

（1）掌握显微镜的结构；

（2）深入了解结构参量与放大率的关系；

（3）了解显微镜的发展历史和特点。

实验项目6  分光计的调节及棱镜角的测定（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容：

（1）分光计的结构与主要功能；

（2）调节和使用分光计的方法；

（3）自准直法测定棱镜角；

（4）实验数据处理与结果分析。

实验类别：基础型。

基本要求：

（1）了解分光计的结构，掌握调节和使用分光计的方法；

（2）了解测定棱镜角的方法；

（3）掌握用自准直法测定棱镜角。

实验项目7  测定钠光D双线波长差和相干长度（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容：

（1）准单色光钠光D双线作为光源产生干涉的特点；

（2）准单色光钠光D双线作为光源时迈克尔逊干涉仪的调节；

（3）钠光D双线波长差和相干长度的测量原理；

（4）钠光D双线波长差和相干长度的测量及其误差计算；

实验类别：综合设计型。

基本要求：

（1）掌握准单色光在迈克尔逊干涉仪产生干涉条纹的特点；

（2）深刻理解钠光D双线波长差和相干长度的测量原理；

（3）掌握以钠光为光源的迈克尔逊干涉仪的调节方法；

（4）了解迈克尔逊干涉仪的应用前沿动态。

实验项目8  偏振现象的观察与分析（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容：

（1）观察光的偏振现象，加深对偏振光基本概念的理解；

（2）实验探究1/2波片对线偏振光的影响；

（3）实验探究1/4波片对线偏振光的影响, 实现椭圆(圆)偏振光的产生与检验；

（4）布儒斯特角和玻璃堆折射率的测量；

（5）实验数据处理与结果分析。

实验类别：综合设计型。

基本要求：

（1）深刻理解偏振光的特点与偏振现象；

（2）掌握各种偏振态的产生和检验的实验方法；

（3）了解偏振现象的应用。

实验项目9 棱镜玻璃折射率的测定（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容：

（1）最小偏向角法测定棱镜玻璃折射率的原理；

（2）使用分光计测量最小偏向角的两种方法；

（3）测量最小偏向角及其误差计算。

实验类别：综合设计型。

基本要求：

（1）深入了解分光计基本结构和工作原理，掌握分光计的调节和使用方法；

（2）学会用最小偏向角法测定棱镜玻璃的折射率。

实验项目10  掠入射法测定液体的折射率（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容：

（1）掠入射法测定透明介质折射率原理；

（2）利用分光计掠入射法测定三棱镜折射率；

（3）利用分光计掠入射法测定酒精折射率。

实验类别：综合设计型。

基本要求：

（1）深刻理解掠入射法的测量原理；

（2）掌握掠入射法测量液体折射率的方法。

实验项目11  光栅衍射（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容：

（1）光栅衍射原理；

（2）调节分光计观察光栅衍射谱线；

（3）分光计测定光栅常数、光波波长和光栅角色散；

实验类别：综合设计型。

基本要求：

（1）深刻理解光栅的分光原理；

（2）学会测量光栅常数，以及用光栅测光波的波长。

实验项目12  夫琅禾费衍射（支撑课程目标1、2、3、4；3学时）

实验内容：

（1）探索各种实现夫琅和费衍射的光路；

（2）测量夫琅和费圆孔衍射爱里斑的半角宽度，探索孔径与半角宽度的关系；

（3）观测爱里斑的光强分布，探索孔径对衍射条纹光强空间分布的影响；

（4）实验数据处理与结果分析。

实验类别：综合设计型。

基本要求：

（1）深刻理解夫琅禾费衍射的产生原理；

（2）掌握夫琅禾费衍射的产生光路；

（3）了解爱里斑的特点。