内容简介
《大学物理实验教程(第2版)》内容符合教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会编制的《高等学校物理学本科指导性专业规范》(2010年版),遵循“加强基础、重视应用、开拓思维、培养能力、提高素质”的指导思想。使用《大学物理实验教程(第2版)》可以根据不同的教学内容和课程体系选择实验项目,也可以由各个不同学科学生根据专业特点和兴趣爱好进行选择。
《大学物理实验教程(第2版)》共分成5章,各类型的实验项目总和共计40个I按预备实验、基础实验和综合性设计性实验等层次开设。书中每个实验都列有该实验简略的背景介绍、实验原理、计算公式推导:实验装置简介、实验方法提示、实验步骤简介、实验数据记录处理和简要不确定度评定、实验注意事项和实验思考题等,综合性实验还给出了拓展实验部分;《大学物理实验教程(第2版)》介绍了测量不确定度的基础知识和物理实验及科学实验的基本方法书末附有大学物理实验中常用的物理常数表。
《大学物理实验教程(第2版)》可作为高等院校理工科各专业大学物理实验的教材或参考书,也可供相关的教师、各文科类专业、函大、电大、职大等本专科学生使用。
内页插图
目录
绪论
0.1 物理实验课程的地位、作用与任务
0.2 物理实验课程的教学基本要求
0.3 物理实验课程的教学基本程序
第1章 测量的不确定度及实验数据处理
1.1 测量及其分类
1.2 测量误差
1.3 测量的不确定度评定
1.4 有效数字
1.5 常用数据处理方法
第2章 物理实验基本方法
2.1 科学实验
2.2 科学实验的基本类型
2.3 物理实验基本方法简介
2.4 测量仪器的选择与测量条件的确定
第3章 预备实验
实验3.1 常用仪器的使用
实验3.2 固体密度的测量
实验3.3 示波器的使用
第4章 基础实验
实验4.1 杨氏弹性模量的测定
实验4.2 光电效应与普朗克常数的测定
实验4.3 密立根油滴实验
实验4.4 伏安法测电阻
实验4.5 电子电量与荷质比的测定
实验4.6 等厚干涉测曲率半径
实验4.7 模拟法测绘静电场
实验4.8 电表改装与校准
实验4.9 迈克尔逊干涉测光波的波长
实验4.10 三线摆测物体的转动惯量
实验4.11 弦振动研究
实验4.12 金属线胀系数的测量
实验4.13 液体表面张力系数的测量
实验4.14 传感器实验
实验4.15 透镜组基点与薄透镜焦距的测定
实验4.16 衍射光强的测量
实验4.17 偏振光实验
实验4.18 光速测量
实验4.19 用透射光栅测光波波长及角色散率
实验4.20 旋光性溶液浓度的测定
实验4.21 惠斯通电桥测电阻
实验4.22 非线性元件伏安特性的研究
实验4.23 电位差计使用
实验4.24 RLC电路的幅频和相频特性
实验4.25 带电粒子运动特性研究
实验4.26 金属电子逸出功的测量
实验4.27 微波特性实验
实验4.28 用磁滞回线法测定铁磁材料的居里温度
实验4.29 混合法测量冰的熔解热
实验4.30 热导率与比热容的测定
实验4.31 天文光学数字成像实验
第5章 综合设计性实验
实验5.1 重力加速度的测量
实验5.2 光学参量测量中分光计的应用
实验5.3 霍尔效应测量磁场
实验5.4 不同介质中超声速的测定
实验5.5 变温粘滞系数的测定
实验5.6 不同材料导热系数的测定
附录 常用物理数据表
参考文献
前言/序言
实验技能的培养对提高理工科及其他学科学生的科学思维能力和创新能力有着不可替代的作用。在当前的互联网信息化时代,随着国内外名校各种公开课视频等免费网络资源越来越多,新的研究成果和技术越来越快地广泛传播,师生获取信息的方式便捷多样,但都无法取代亲自动手做实验。物理实验课程在培养与科学技术发展相适应的综合能力方面显得越来越重要了。大学物理实验课程是对学生进行实验教育的入门课程,是本科生接受系‘统实验方法和实验技能训练的开端。
本教程是根据《非物理类理工学科大学物理实验课程教学基本要求》(2010版),在《大学物理实验教程》第1版的基础上,由有多年教学实践经验的教师编写而成的。
《大学物理实验教程》第2版在内容结构上未做改变,对原有项目进行了修订,增加了一些实验项目,各类型的实验项目共计40个。全书共分5章:第1章介绍了测量不确定度的基础知识,本书所列实验项目的数据处理方式,都采用了符合国家标准的测量不确定度评定方法。第2章介绍了物理实验及科学实验的基本方法。第3章是预备实验,主要介绍各类基本实验仪器的使用方法。第4章是基础实验,所列实验项目涉及经典物理的各个方面,是教学的重点所在。第5章是综合设计性实验项目,在完成所述实验项目的基本内容之后,给出了拓展实验;拓展实验部分只给出基本理论和方法提示,更多地需要学生进行带有创新性质的工作。
书中只对实验装置进行了原理性的描述介绍,教学过程中应向学生提供与具体仪器型号对应的使用说明书。
使用本书的教师可以根据不同的教学内容和课程体系选择实验项目,也可以由各个不同学科的学生根据专业特点和兴趣爱好选择。
本书由马颖、梁鸿东、徐丽琴主编,马颖对全书进行了统稿和校核。参加编写的有:詹康生、刘筱燕、贾兰伟、彭智伟、王金等。
在编写过程中,参阅了国内许多高校正式出版的教材和网络资源,在此谨致深深的谢意。
限于编者水平,书中难免存在不妥甚至错误之处,欢迎广大读者批评指正。
好的,这是一本聚焦于天体物理前沿研究的专著的详细简介: 《星际介质的动态演化与恒星形成:基于多波段观测的新视角》 作者: 资深天体物理学家团队 出版社: 宇航科学出版社 出版年份: 2024年 页数: 约980页(包含大量图表与最新观测数据) 定价: 380元人民币 --- 内容概要 本书是对当前星际介质(Interstellar Medium, ISM)的结构、化学成分及其在恒星形成过程中的核心作用进行的一次深入而全面的综述与前沿探讨。全书立足于近十年间由新一代望远镜(如ALMA、JWST、Gaia、Event Horizon Telescope等)提供的革命性观测数据,系统性地阐述了从星系尺度到分子云核心的物质循环、能量耗散以及复杂化学反应链条。 本书不仅回顾了经典的辐射传输理论和磁场动力学模型,更着重于解析当前悬而未决的重大科学问题,如低温、高密度区域的气体冷却机制、宇宙射线在分子云中的耦合效应,以及超新星爆发遗迹对周围星际介质的重塑作用。 核心章节与专题深度解析 本书共分为六大部分,二十章内容,设计结构严谨,层次递进。 第一部分:星际介质的宏观结构与成分(第1-4章) 本部分奠定了理解星际介质的基础。重点探讨了星际介质的“三相模型”(冷、温、热)在不同星系环境下的修正与扩展。 第1章:星际介质的定义与历史回顾: 追溯从银河系外围气体到致密分子云的发现历程。 第2章:多波段成像技术在ISM研究中的应用: 详细介绍了从射电波段(21cm线、CO谱线)到红外/可见光(消光、散射)的观测策略。重点解析了Gaia数据如何精确描绘银河系旋臂结构与气体云的三维分布。 第3章:弥散介质中的元素丰度与化学演化: 探讨了不同生命周期恒星(大质量星与低质量星)向星际介质释放重元素的过程,并对比了星系团外围气体与星系盘内气体的金属度差异。 第4章:星际磁场——动力学的隐形推手: 结合法拉第旋转测量和偏振谱线技术,重建了旋臂中磁场拓扑结构,并讨论了磁场对气体湍流和云坍缩的抑制作用。 第二部分:分子云的形成与湍流动力学(第5-8章) 分子云是恒星诞生的温床,本部分专注于其初始条件的物理过程。 第5章:冷中性介质(CNM)向分子云的相变: 深入分析了气相中氢分子(H2)的形成效率,特别是表面催化反应在低激发温度下的重要性。 第6章:分子云内部的湍流特征: 基于ALMA对CO、CS等分子谱线的观测,量化了分子云内的速度色散谱。对比了Kolmogorov谱与自引力驱动湍流模型的差异。 第7章:磁化气体中的重力坍缩: 阐述了磁化气体如何通过磁场冻结或磁扩散过程,实现对引力坍缩的调控,引入了磁临界质量的概念。 第8章:星际云的破碎与多尺度结构: 探讨了湍流激发引起的局部密度不均匀性如何引导原始云块向多子结构演化。 第三部分:复杂分子化学与冷中性区域(第9-12章) 化学在极端低温环境下扮演了关键角色,直接影响了后续恒星与行星的形成。 第9章:低温(T < 20 K)下的离子分子反应网络: 详细介绍了宇宙射线和紫外光激发下的离子链反应,特别是复杂有机分子(COMs)的形成路径。 第10章:冰壳的形成与光谱特征: 分析了尘埃表面上水冰、甲醇冰等挥发物的沉积过程,以及利用红外光谱(如JWST MIRI数据)对冰混合物组分的精细反演。 第11章:原恒星喷流与激波对化学的影响: 研究了年轻恒星活动释放的喷流与周围分子云相互作用时产生的局部高温区,及其对化学混合和分子丰度的瞬间改变。 第12章:可观测分子谱线的物理意义: 建立了一套从观测到的谱线强度、线宽到气体密度、温度的精确转换模型,强调了非局部热力学平衡(Non-LTE)效应的处理。 第四部分:恒星形成与反馈过程(第13-16章) 本部分聚焦于分子云核心向原恒星和新形成恒星系统的转化,以及恒星对周围环境的反作用力。 第13章:原恒星吸积盘的形成与演化: 结合毫米波观测,分析了原恒星吸积盘的质量分布、角动量传输机制(如磁场陀螺不稳定性)。 第14章:高分辨率成像下的初始质量函数(IMF): 从分子云核心尺度的密度分布出发,探讨如何用物理模型解释观测到的恒星质量分布。 第15章:大质量恒星的诞生与辐射反馈: 深入分析了电离前沿的推移过程,以及大质量恒星高能辐射如何清除周围气体,限制自身成核效率。 第16章:超新星遗迹(SNR)的冲击波与星际介质加热: 探讨了SNR的激波穿过不同密度环境时,如何将动能转化为热能和宇宙射线,并重建了星系盘的垂直结构。 第五部分:星系尺度上的物质输运与循环(第17-18章) 扩展视角至整个星系,关注星际介质的动态平衡。 第17章:星系尺度上的气体流出与回流(Outflows and Inflows): 分析了恒星形成活动(SFB)和活动星系核(AGN)驱动的定向外流,以及这些物质如何被星系晕捕获后重新回落(Galactic Fountain)。 第18章:星系晕中的热气体与温/冷气体相互作用: 利用X射线望远镜数据,描绘了星系晕内高温气体($10^6$ K)的分布和它与星系盘冷气体的热交换过程。 第六部分:前沿挑战与未来展望(第19-20章) 第19章:宇宙尘埃的性质与消光模型: 讨论了尘埃的组成(硅酸盐、石墨、碳质)以及它们在星际介质中经历的吸积、侵蚀与碎裂过程的最新研究。 第20章:下一代观测计划与理论前沿: 总结了在引力波天文学(如黑洞-中子星并合产生的物质喷流对ISM的瞬时影响)和高精度VLBI观测(如EHT对超大质量黑洞周围吸积流的成像)背景下,星际介质研究的未来方向。 适用读者 本书面向天体物理、等离子体物理、化学物理等相关专业的研究生、博士后研究人员及资深科研工作者。其深度和广度要求读者具备扎实的经典物理基础和光谱学知识。它也可作为高年级本科生的进阶选修教材,辅助学生理解当代天体物理研究的复杂性和前沿性。 本书特色 1. 数据驱动: 全书核心论点均基于近年来的前沿观测证据,特别是对ALMA、JWST和Gaia数据的深入挖掘和引用。 2. 跨学科融合: 紧密结合了辐射传输、磁流体力学、低温化学动力学和粒子物理学等多个领域的前沿理论。 3. 问题导向: 针对当前星际介质研究中公认的“未解之谜”设置专题进行剖析,引导读者思考。 4. 详尽的数学推导: 对关键物理模型(如湍流耗散率、辐射加热函数)提供了清晰的推导过程和参数敏感性分析。