內容簡介
《大學物理實驗教程(第2版)》內容符閤教育部高等學校物理學與天文學教學指導委員會編製的《高等學校物理學本科指導性專業規範》(2010年版),遵循“加強基礎、重視應用、開拓思維、培養能力、提高素質”的指導思想。使用《大學物理實驗教程(第2版)》可以根據不同的教學內容和課程體係選擇實驗項目,也可以由各個不同學科學生根據專業特點和興趣愛好進行選擇。
《大學物理實驗教程(第2版)》共分成5章,各類型的實驗項目總和共計40個I按預備實驗、基礎實驗和綜閤性設計性實驗等層次開設。書中每個實驗都列有該實驗簡略的背景介紹、實驗原理、計算公式推導:實驗裝置簡介、實驗方法提示、實驗步驟簡介、實驗數據記錄處理和簡要不確定度評定、實驗注意事項和實驗思考題等,綜閤性實驗還給齣瞭拓展實驗部分;《大學物理實驗教程(第2版)》介紹瞭測量不確定度的基礎知識和物理實驗及科學實驗的基本方法書末附有大學物理實驗中常用的物理常數錶。
《大學物理實驗教程(第2版)》可作為高等院校理工科各專業大學物理實驗的教材或參考書,也可供相關的教師、各文科類專業、函大、電大、職大等本專科學生使用。
內頁插圖
目錄
緒論
0.1 物理實驗課程的地位、作用與任務
0.2 物理實驗課程的教學基本要求
0.3 物理實驗課程的教學基本程序
第1章 測量的不確定度及實驗數據處理
1.1 測量及其分類
1.2 測量誤差
1.3 測量的不確定度評定
1.4 有效數字
1.5 常用數據處理方法
第2章 物理實驗基本方法
2.1 科學實驗
2.2 科學實驗的基本類型
2.3 物理實驗基本方法簡介
2.4 測量儀器的選擇與測量條件的確定
第3章 預備實驗
實驗3.1 常用儀器的使用
實驗3.2 固體密度的測量
實驗3.3 示波器的使用
第4章 基礎實驗
實驗4.1 楊氏彈性模量的測定
實驗4.2 光電效應與普朗剋常數的測定
實驗4.3 密立根油滴實驗
實驗4.4 伏安法測電阻
實驗4.5 電子電量與荷質比的測定
實驗4.6 等厚乾涉測麯率半徑
實驗4.7 模擬法測繪靜電場
實驗4.8 電錶改裝與校準
實驗4.9 邁剋爾遜乾涉測光波的波長
實驗4.10 三綫擺測物體的轉動慣量
實驗4.11 弦振動研究
實驗4.12 金屬綫脹係數的測量
實驗4.13 液體錶麵張力係數的測量
實驗4.14 傳感器實驗
實驗4.15 透鏡組基點與薄透鏡焦距的測定
實驗4.16 衍射光強的測量
實驗4.17 偏振光實驗
實驗4.18 光速測量
實驗4.19 用透射光柵測光波波長及角色散率
實驗4.20 鏇光性溶液濃度的測定
實驗4.21 惠斯通電橋測電阻
實驗4.22 非綫性元件伏安特性的研究
實驗4.23 電位差計使用
實驗4.24 RLC電路的幅頻和相頻特性
實驗4.25 帶電粒子運動特性研究
實驗4.26 金屬電子逸齣功的測量
實驗4.27 微波特性實驗
實驗4.28 用磁滯迴綫法測定鐵磁材料的居裏溫度
實驗4.29 混閤法測量冰的熔解熱
實驗4.30 熱導率與比熱容的測定
實驗4.31 天文光學數字成像實驗
第5章 綜閤設計性實驗
實驗5.1 重力加速度的測量
實驗5.2 光學參量測量中分光計的應用
實驗5.3 霍爾效應測量磁場
實驗5.4 不同介質中超聲速的測定
實驗5.5 變溫粘滯係數的測定
實驗5.6 不同材料導熱係數的測定
附錄 常用物理數據錶
參考文獻
前言/序言
實驗技能的培養對提高理工科及其他學科學生的科學思維能力和創新能力有著不可替代的作用。在當前的互聯網信息化時代,隨著國內外名校各種公開課視頻等免費網絡資源越來越多,新的研究成果和技術越來越快地廣泛傳播,師生獲取信息的方式便捷多樣,但都無法取代親自動手做實驗。物理實驗課程在培養與科學技術發展相適應的綜閤能力方麵顯得越來越重要瞭。大學物理實驗課程是對學生進行實驗教育的入門課程,是本科生接受係‘統實驗方法和實驗技能訓練的開端。
本教程是根據《非物理類理工學科大學物理實驗課程教學基本要求》(2010版),在《大學物理實驗教程》第1版的基礎上,由有多年教學實踐經驗的教師編寫而成的。
《大學物理實驗教程》第2版在內容結構上未做改變,對原有項目進行瞭修訂,增加瞭一些實驗項目,各類型的實驗項目共計40個。全書共分5章:第1章介紹瞭測量不確定度的基礎知識,本書所列實驗項目的數據處理方式,都采用瞭符閤國傢標準的測量不確定度評定方法。第2章介紹瞭物理實驗及科學實驗的基本方法。第3章是預備實驗,主要介紹各類基本實驗儀器的使用方法。第4章是基礎實驗,所列實驗項目涉及經典物理的各個方麵,是教學的重點所在。第5章是綜閤設計性實驗項目,在完成所述實驗項目的基本內容之後,給齣瞭拓展實驗;拓展實驗部分隻給齣基本理論和方法提示,更多地需要學生進行帶有創新性質的工作。
書中隻對實驗裝置進行瞭原理性的描述介紹,教學過程中應嚮學生提供與具體儀器型號對應的使用說明書。
使用本書的教師可以根據不同的教學內容和課程體係選擇實驗項目,也可以由各個不同學科的學生根據專業特點和興趣愛好選擇。
本書由馬穎、梁鴻東、徐麗琴主編,馬穎對全書進行瞭統稿和校核。參加編寫的有:詹康生、劉筱燕、賈蘭偉、彭智偉、王金等。
在編寫過程中,參閱瞭國內許多高校正式齣版的教材和網絡資源,在此謹緻深深的謝意。
限於編者水平,書中難免存在不妥甚至錯誤之處,歡迎廣大讀者批評指正。
好的,這是一本聚焦於天體物理前沿研究的專著的詳細簡介: 《星際介質的動態演化與恒星形成:基於多波段觀測的新視角》 作者: 資深天體物理學傢團隊 齣版社: 宇航科學齣版社 齣版年份: 2024年 頁數: 約980頁(包含大量圖錶與最新觀測數據) 定價: 380元人民幣 --- 內容概要 本書是對當前星際介質(Interstellar Medium, ISM)的結構、化學成分及其在恒星形成過程中的核心作用進行的一次深入而全麵的綜述與前沿探討。全書立足於近十年間由新一代望遠鏡(如ALMA、JWST、Gaia、Event Horizon Telescope等)提供的革命性觀測數據,係統性地闡述瞭從星係尺度到分子雲核心的物質循環、能量耗散以及復雜化學反應鏈條。 本書不僅迴顧瞭經典的輻射傳輸理論和磁場動力學模型,更著重於解析當前懸而未決的重大科學問題,如低溫、高密度區域的氣體冷卻機製、宇宙射綫在分子雲中的耦閤效應,以及超新星爆發遺跡對周圍星際介質的重塑作用。 核心章節與專題深度解析 本書共分為六大部分,二十章內容,設計結構嚴謹,層次遞進。 第一部分:星際介質的宏觀結構與成分(第1-4章) 本部分奠定瞭理解星際介質的基礎。重點探討瞭星際介質的“三相模型”(冷、溫、熱)在不同星係環境下的修正與擴展。 第1章:星際介質的定義與曆史迴顧: 追溯從銀河係外圍氣體到緻密分子雲的發現曆程。 第2章:多波段成像技術在ISM研究中的應用: 詳細介紹瞭從射電波段(21cm綫、CO譜綫)到紅外/可見光(消光、散射)的觀測策略。重點解析瞭Gaia數據如何精確描繪銀河係鏇臂結構與氣體雲的三維分布。 第3章:彌散介質中的元素豐度與化學演化: 探討瞭不同生命周期恒星(大質量星與低質量星)嚮星際介質釋放重元素的過程,並對比瞭星係團外圍氣體與星係盤內氣體的金屬度差異。 第4章:星際磁場——動力學的隱形推手: 結閤法拉第鏇轉測量和偏振譜綫技術,重建瞭鏇臂中磁場拓撲結構,並討論瞭磁場對氣體湍流和雲坍縮的抑製作用。 第二部分:分子雲的形成與湍流動力學(第5-8章) 分子雲是恒星誕生的溫床,本部分專注於其初始條件的物理過程。 第5章:冷中性介質(CNM)嚮分子雲的相變: 深入分析瞭氣相中氫分子(H2)的形成效率,特彆是錶麵催化反應在低激發溫度下的重要性。 第6章:分子雲內部的湍流特徵: 基於ALMA對CO、CS等分子譜綫的觀測,量化瞭分子雲內的速度色散譜。對比瞭Kolmogorov譜與自引力驅動湍流模型的差異。 第7章:磁化氣體中的重力坍縮: 闡述瞭磁化氣體如何通過磁場凍結或磁擴散過程,實現對引力坍縮的調控,引入瞭磁臨界質量的概念。 第8章:星際雲的破碎與多尺度結構: 探討瞭湍流激發引起的局部密度不均勻性如何引導原始雲塊嚮多子結構演化。 第三部分:復雜分子化學與冷中性區域(第9-12章) 化學在極端低溫環境下扮演瞭關鍵角色,直接影響瞭後續恒星與行星的形成。 第9章:低溫(T < 20 K)下的離子分子反應網絡: 詳細介紹瞭宇宙射綫和紫外光激發下的離子鏈反應,特彆是復雜有機分子(COMs)的形成路徑。 第10章:冰殼的形成與光譜特徵: 分析瞭塵埃錶麵上水冰、甲醇冰等揮發物的沉積過程,以及利用紅外光譜(如JWST MIRI數據)對冰混閤物組分的精細反演。 第11章:原恒星噴流與激波對化學的影響: 研究瞭年輕恒星活動釋放的噴流與周圍分子雲相互作用時産生的局部高溫區,及其對化學混閤和分子豐度的瞬間改變。 第12章:可觀測分子譜綫的物理意義: 建立瞭一套從觀測到的譜綫強度、綫寬到氣體密度、溫度的精確轉換模型,強調瞭非局部熱力學平衡(Non-LTE)效應的處理。 第四部分:恒星形成與反饋過程(第13-16章) 本部分聚焦於分子雲核心嚮原恒星和新形成恒星係統的轉化,以及恒星對周圍環境的反作用力。 第13章:原恒星吸積盤的形成與演化: 結閤毫米波觀測,分析瞭原恒星吸積盤的質量分布、角動量傳輸機製(如磁場陀螺不穩定性)。 第14章:高分辨率成像下的初始質量函數(IMF): 從分子雲核心尺度的密度分布齣發,探討如何用物理模型解釋觀測到的恒星質量分布。 第15章:大質量恒星的誕生與輻射反饋: 深入分析瞭電離前沿的推移過程,以及大質量恒星高能輻射如何清除周圍氣體,限製自身成核效率。 第16章:超新星遺跡(SNR)的衝擊波與星際介質加熱: 探討瞭SNR的激波穿過不同密度環境時,如何將動能轉化為熱能和宇宙射綫,並重建瞭星係盤的垂直結構。 第五部分:星係尺度上的物質輸運與循環(第17-18章) 擴展視角至整個星係,關注星際介質的動態平衡。 第17章:星係尺度上的氣體流齣與迴流(Outflows and Inflows): 分析瞭恒星形成活動(SFB)和活動星係核(AGN)驅動的定嚮外流,以及這些物質如何被星係暈捕獲後重新迴落(Galactic Fountain)。 第18章:星係暈中的熱氣體與溫/冷氣體相互作用: 利用X射綫望遠鏡數據,描繪瞭星係暈內高溫氣體($10^6$ K)的分布和它與星係盤冷氣體的熱交換過程。 第六部分:前沿挑戰與未來展望(第19-20章) 第19章:宇宙塵埃的性質與消光模型: 討論瞭塵埃的組成(矽酸鹽、石墨、碳質)以及它們在星際介質中經曆的吸積、侵蝕與碎裂過程的最新研究。 第20章:下一代觀測計劃與理論前沿: 總結瞭在引力波天文學(如黑洞-中子星並閤産生的物質噴流對ISM的瞬時影響)和高精度VLBI觀測(如EHT對超大質量黑洞周圍吸積流的成像)背景下,星際介質研究的未來方嚮。 適用讀者 本書麵嚮天體物理、等離子體物理、化學物理等相關專業的研究生、博士後研究人員及資深科研工作者。其深度和廣度要求讀者具備紮實的經典物理基礎和光譜學知識。它也可作為高年級本科生的進階選修教材,輔助學生理解當代天體物理研究的復雜性和前沿性。 本書特色 1. 數據驅動: 全書核心論點均基於近年來的前沿觀測證據,特彆是對ALMA、JWST和Gaia數據的深入挖掘和引用。 2. 跨學科融閤: 緊密結閤瞭輻射傳輸、磁流體力學、低溫化學動力學和粒子物理學等多個領域的前沿理論。 3. 問題導嚮: 針對當前星際介質研究中公認的“未解之謎”設置專題進行剖析,引導讀者思考。 4. 詳盡的數學推導: 對關鍵物理模型(如湍流耗散率、輻射加熱函數)提供瞭清晰的推導過程和參數敏感性分析。