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林伟华，邹勇，周嘉萍 编

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• 大学物理
• 物理实验
• 实验教学
• 高等教育
• 理工科
• 物理学
• 实验报告
• 教学参考书
• 大学生
• 实践教学

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040487084

版次：1

商品编码：12282842

包装：平装

丛书名： 高等学校物理实验教学示范中心系列精品教材

开本：16开

出版时间：2017-11-01

用纸：胶版纸

页数：359

字数：560000

正文语种：中文

内容简介

　　《大学物理实验》是武汉大学物理科学与技术学院为大学物理实验课程编写的教材。
　　《大学物理实验》共分五章，第1章讲述物理实验基础知识，主要包括测量误差、不确定度、数据处理和常用实验仪器介绍；第二章、第三章、第四章按照力学与热学、电磁学、光学进行分类，介绍了31个基础性物理实验，以巩固和加强学生的实验技能训练；第五章介绍了25个综合性与设计性实验。这些实验中，既有经过长期教学实践、内容比较成熟的实验，又有自行研发的新实验，这有利于使学生在实验方法、实验技术方面得到训练，以及培养其个性发展和提高创新能力。
　　《大学物理实验》可作为高等学校理工科非物理专业大学物理实验课程的教材或参考书，也可以供其他专业和社会读者阅读。

内页插图

目录

绪论
第一章 物理实验基础知识
第1节 测量与误差
第2节 测量不确定度
第3节 物理实验有效数字处理
第4节 常用实验数据处理方法
第5节 常用物理实验仪器
第6节 物理实验安全常识
习题

第二章 力学与热学实验
实验2．1 用三线摆测物体的转动惯量
实验2．2 弹簧振子的简谐振动
实验2．3 声速的测定
实验2．4 光杠杆装置测定钢丝的杨氏模量
实验2．5 用拉脱法测液体的表面张力系数
实验2．6 液体黏度的测定
实验2．7 冷却法测量金属的比热容
实验2．8 金属线膨胀系数的测量
实验2．9 热电偶温度计的标度

第三章 电磁学实验
实验3．1 电学元件伏安特性的测量
实验3．2 电表的改装与校正
实验3．3 用补偿法测量电压、电流和电阻
实验3．4 示波器的原理及应用
实验3．5 直流电桥测电阻
实验3．6 交流电桥
实验3．7 交流电路的谐振
实验3．8 RLC串联电路的测量与分析
实验3．9 RLC电路的稳态特性
实验3．10 RLC电路的暂态特性
实验3．11 用电磁感应法测交变磁场
实验3．12 霍耳效应

第四章 光学实验
实验4．1 薄透镜焦距的测定及透镜成像的应用
实验4．2 分光计的调节与使用
实验4．3 等厚干涉及应用
实验4．4 迈克耳孙干涉仪
实验4．5 用双棱镜测定光波波长
实验4．6 衍射光栅
实验4．7 超声光栅及应用
实验4．8 光的偏振
实验4．9 光电效应
实验4．10 光电探测器基本特性的测量

第五章 综合性与设计性实验
实验5．1 音叉的受迫振动
实验5．2 超声测厚
实验5．3 杨氏模量的动态法测定
实验5．4 多普勒效应综合实验
实验5．5 易溶于水的颗粒状物质的密度测定
实验5．6 密立根油滴实验
实验5．7 氩原子第一激发电势的测定
实验5．8 pn结特性综合实验
实验5．9 用非线性电路研究混沌现象
实验5．10 非平衡直流电桥及应用
实验5．11 数字温度计的设计与制作
实验5．12 用示波器测量铁磁材料的磁滞回线
实验5．13 太阳能电池性能研究综合实验
实验5．14 风力发电实验仪
实验5．15 利用双光栅Lau效应测量折射率
实验5．16 利用Lau效应测量凸透镜焦距
实验5．17 利用双光栅Lau效应测量光波波长
实验5．18 基于表面等离激元共振测量液体折射率
实验5．19 空气折射率的测定
实验5．20 光学材料折射率的测定
实验5．21 用光学多道分析器研究氢原子光谱
实验5．22 光纤温度传感特性的研究
实验5．23 光纤位移／压力传感特性的研究
实验5．24 压电器件特征参数的光学测定
实验5．25 光拍频法测量光速

附录

前言/序言

　　大学物理实验课程是高等学校理、工、农、医等专业必修的基础课程，是大学生进入大学后接受实验方法和实验技能系统训练的开始，是培养学生的创新能力和实践能力、提高学生科学素质的极其重要的教学环节。武汉大学国家级物理实验教学示范中心在“激发兴趣、夯实基础、增强能力、探索创新”的教学方针引导下，紧跟时代步伐，积极改革实验教学内容，大力引进新技术、新成果开设新实验，使基础实验在与时俱进中不断更新，取得了一定的效果。本教材就是总结这些经验并吸收兄弟院校的宝贵经验编写而成的。
　　全书共分为五章，第一章讲述了测量误差、不确定度和数据处理的基础知识，以及常用物理实验仪器和实验安全常识，所涉及的内容以本课程必须掌握的基本要求为主。第二至第四章为基础物理实验（共选编了31个实验），包含了力、热、电、磁、光方面的基本实验内容。第五章为综合性与设计性实验（共选编了25个实验），这类实验涉及相关的综合知识或综合性实验方法、手段，是对学生的知识、能力、素质形成的综合培养，特别是设计性实验，是在学生做了一定数量的基本实验，能对实验方法、仪器使用等方面做出恰当评价后，为培养学生自主地进行科学实验的初步能力而设置的。这样分层次的安排，既保证了基本训练，又提高了‘物理实验的综合性和实用性，既能促使学生更积极地完成实验，又有利于学生的个性发展和创新能力的培养。
　　本书主要面向高校非物理类的理、工、农、医等专业的学生，考虑到物理实验课的独立性和面向低年级学生的特点，对于基础实验（第二章至第四章），编写时力求将实验原理叙述清楚，计算公式推导完整，使学生在学习实验时能掌握理论依据；实验内容与步骤亦尽可能具体，以加强对基本实验技能和基本实验方法的指导和训练；另外，大部分基础实验项目还提供了不确定度的计算步骤。一般来说，每个基础性实验的课堂学习任务可在3~4学时内完成，部分实验有多个学习内容，教师可在安排时进行取舍，也可供学有余力的优秀学生选做。对于综合性和设计性实验，编写时不局限在统一的格式上，有的重点放在新概念、新思路或原理的阐述上，有的则不过分强调理论上的完整，而将主要内容放在实验方法和技巧的指导上，特别是设计性实验，有的只提出研究对象、实验任务和基本要求，让学生查阅相关资料，自行设计实验方案，选择仪器用具，完成实验测试，以更多地发挥学生的主观能动性和创造性。这部分实验根据各题目内容的不同，一般可安排课内4-12学时完成，当然也允许有兴趣的学生利用课外开放时间进一步深入探索。全书的多数实验项目附有思考题和习题，以引导学生在预习时开展思考，实验后进一步分析讨论，巩固和开阔所学知识。
　　武汉大学物理科学技术学院物理实验教学中心经历几十年的教学实践，期间对物理实验室和大学物理实验项目进行多次调整、更新和扩充，才达到目前的规模和水平。实验教材也在不断更新，本教材是在武汉大学马茂清教授主编的《物理实验教程》、潘守清教授主编的《大学物理实验》、周殿清教授主编的《大学物理实验教程》以及李长真教授主编的《大学物理实验教程》的基础上，吸收我校近九年来物理实验教学改革的成果和兄弟院校实验教学的经验而编写的。本书是集体创作的结晶，它凝聚了武汉大学物理实验教学中心全体教师和实验技术人员的智慧和辛勤劳动。参加本次编写工作的教师除主编外，有邹勇（第三章：实验3.1、3.4、3.5、3.6、3.7、3.11、3.12，第五章：实验5.7、5.10）、周嘉萍（第二章：实验2.2、2.3、2.4、2.6、2.8，第五章：实验5.1、5.3、5.5）、程放（第三章：实验3.2，第五章：实验5.2、5.4、5.8、5.13、5.14）、黄慧明（第四章：实验4.2、4.3、4.4、4.6、4.8、4.9，第五章：实验5.24）、艾志伟（第二章：实验2.1、2.5、2.7、2.9）、蔡光旭（第四章：实验4.1、4.10，第五章：实验5.20、5.21、5.22、5.23、5.25）、王豪（第三章：实验3.3、3.8、3.9、3.10，第五章：实验5.6、5.9、5.11、5.12）。全书由林伟华统稿。
　　本书在编写过程中征求了许多实验指导教师的意见，参考并吸收了兄弟院校的有关资料和经验；武汉大学物理科学与技术学院的领导和许多资深教授对本书的编写给予了极大的支持和鼓励；高等教育出版社的编辑们为本书的出版做了巨大的贡献；借此表达对他们的诚挚敬意和衷心感谢！
　　由于编者水平有限，编写时间仓促，书中难免有疏漏谬误之处，恳请读者和同行专家批评指正。

《现代量子力学基础与前沿研究》 内容简介： 本书旨在为高等院校物理专业本科生、研究生以及相关领域的研究人员提供一套系统而深入的量子力学教材与参考资料。全书结构严谨，内容覆盖了量子力学的基本原理、核心理论框架、重要的应用领域，并对当前量子科学的前沿研究方向进行了较为详尽的阐述。本书力求在保持理论严密性的同时，注重物理图像的构建和对复杂数学工具的清晰讲解，使读者能够扎实掌握量子力学的精髓，并具备运用量子理论解决实际问题的能力。 第一部分：量子力学的基本原理 本部分从历史背景和实验现象出发，引入了量子力学的核心概念，如量子化、波粒二象性以及不确定性原理。 第一章：从经典物理到量子世界：回顾了黑体辐射、光电效应、康普顿散射等关键实验如何动摇了经典物理学的根基。详细讨论了普朗克假设和爱因斯坦的光量子概念，为理解能量的离散性奠定基础。 第二章：薛定谔方程与波函数：系统阐述了非相对论性薛定谔方程的构建及其物理意义。深入剖析了波函数的概率诠释（玻恩诠释），讨论了归一化条件、概率流密度以及定态与含时方程的区别与联系。 第三章：一维势场问题：通过对无限深势阱、有限深势阱、阶梯势和势垒等典型一维势场问题的精确求解，使读者直观理解能级的量子化、隧穿效应及其重要的工程和物理意义。 第四章：角动量理论：这是量子力学中至关重要的理论分支。本章详细推导了角动量算符的对易关系，定义了升降算符，并求解了球坐标系下的角动量本征值和本征函数（球面谐函数）。重点讨论了轨道角动量的量子化及其在原子结构中的作用。 第五章：中心势场问题与氢原子：将角动量理论应用于中心对称势场问题，特别是库仑势。完整求解了氢原子能级和本征函数，详细解释了量子数（$n, l, m$）的物理含义、电子排布以及精细结构（不含洛伦兹修正的塞曼效应）。 第二部分：核心理论框架与方法 本部分聚焦于量子力学中的数学工具和近似方法，这些是处理复杂量子系统所必需的。 第六章：自旋与全同粒子：引入了电子的内禀角动量——自旋的概念，推导了泡利不相容原理，并讨论了自旋角动量算符的性质。随后，详细阐述了费米子和玻色子的统计特性，以及全同粒子波函数的对称性要求在多粒子系统中的应用。 第七章：微扰理论（含时与不含时）：针对薛定谔方程在精确求解困难时所采用的强大近似方法。详细介绍了一阶和二阶不含时微扰理论，用于计算能级修正和波函数修正。随后，深入讲解了含时微扰理论，推导了费米黄金法则，这是计算辐射跃迁概率的基石。 第八章：变分法与WKB近似：介绍了变分原理作为一种有效的能量下界估计方法，以及WKB（Wentzel–Kramers–Brillouin）近似在处理势能壁垒和周期势问题中的独特优势。 第九章：散射理论：从物理图像出发，定义了散射截面和微分截面。系统介绍了费希姆定律、散射波函数展开以及波恩近似。重点阐述了低能散射中的里根悖论和相位差法，为理解粒子间的相互作用提供了定量工具。 第三部分：相对论性量子力学与量子场论的初步接触 本部分将量子力学扩展到相对论范畴，为深入研究高能物理和量子电动力学打下基础。 第十章：相对论性量子方程：讨论了狭义相对论对量子力学的修正需求。详细推导并分析了克莱因-戈登方程（Klein-Gordon Equation）及其存在的概率密度负值问题。随后，推导出狄拉克方程（Dirac Equation），解释了自旋的自然出现、负能谱的解释（空穴理论）以及反物质的概念。 第四部分：前沿与交叉学科应用 本部分旨在激发读者对现代物理研究的兴趣，展示量子力学在当代科技中的实际应用和最新发展方向。 第十一章：量子信息基础：从量子比特（Qubit）的概念出发，介绍了密度矩阵描述混合态的重要性。详细讨论了量子纠缠现象，并引入了贝尔不等式和CHSH不等式，为理解量子计算和量子通信的非经典特性做铺垫。 第十二章：固体物理中的量子效应：应用已学知识分析晶格的量子行为，包括晶格振动（声子）、能带理论的形成、布洛赫定理的物理图像，以及半导体中的掺杂效应和费米面。 第十三章：量子光学与光与物质的相互作用：讨论了受激辐射、自发辐射的量子本质，光子作为量子化电磁场的描述。介绍了一般激光器的工作原理，并简要涉及了原子冷却与囚禁技术的基础概念。 本书特点： 1. 深度与广度兼顾： 理论推导严格，同时覆盖了从基础理论到前沿应用的广阔领域。 2. 注重物理图像： 在介绍复杂的数学工具时，始终强调其背后的物理意义和直观图像。 3. 问题导向： 每章末尾附有大量精心设计的习题，涵盖了基础计算、概念辨析及小型研究问题，以检验和巩固学习效果。 4. 现代性： 包含了量子信息、量子计算等当前热点内容，使读者能跟上时代步伐。 本书适合作为大学物理专业高年级本科生和研究生的核心教材，也可作为自学者的重要参考读物。阅读本书需要扎实的经典力学、电磁学和线性代数基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度让人感到有些“压力山大”，但同时又充满了一种攀登高峰的兴奋感。我之前对某些高级物理概念的理解总是停留在概念层面，但这本书通过实验案例，强迫你将抽象的数学模型与可观测的物理现象紧密联系起来。例如，在描述量子力学入门实验时，它并没有回避德布罗意波粒二象性的复杂性，而是通过详细的实验装置描述和数据分析步骤，让学生有机会亲手“触摸”到微观世界的奇特行为。这种体验是看纯理论书籍无法比拟的。更让我觉得难能可贵的是，它在最后几章对前沿实验技术的介绍，比如超导测温或者高真空技术的基础知识，这些内容虽然可能超出基础课的要求，但它极大地拓宽了我们对现代物理研究领域的视野。虽然初读时需要花费大量时间去消化那些复杂的仪器参数和操作细节，但每攻克一个难点，都能感觉到自己的物理直觉又精进了一层。它不仅仅是一本实验手册，更像是一本通往专业物理研究的“预备课程”。

评分☆☆☆☆☆

如果要用一个词来形容这本书给我的整体感受，那会是“体系化”。它不是零散的实验笔记集合，而是一个精心设计的学习路径图。这本书的巧妙之处在于，它将力学、电磁学、热学、光学乃至初步的原子物理实验，巧妙地串联了起来，让你在不同章节中能发现不同物理领域之间的内在联系。比如，在热学实验中对温度的精确测量方法，其实在后续的电磁学实验中测量电阻随温度变化的规律时就有直接应用。这种交叉引用和知识的迭代，使得学习不再是孤立的模块堆砌，而是一个不断深化的过程。书中的习题设计也极具启发性，很多题目不是让你直接套公式计算结果，而是让你设计一个实验来验证某个理论或者解决一个实际的测量难题。这种开放式的思考训练，远比填鸭式的训练更能激发我们对物理世界的探究欲望。这本书在结构上的这种宏大布局，让学生在完成基础实验的同时，也能对整个物理学殿堂的构建有一个清晰的认识和向往。

评分☆☆☆☆☆

我是一个动手能力比较弱的学生，对电子电路和仪器的操作总有点畏手畏脚。拿到这本书后，最大的惊喜是它在安全操作和基础仪器使用方面所下的功夫。第一章就花了大量篇幅讲解万用表、示波器、电源等常用仪器的正确使用方法和常见误区，配图清晰到连旋钮的刻度方向都标出来了，这对于我们这些“电子小白”来说太友好了。读起来感觉非常踏实，不再担心一上来就把昂贵的设备弄坏。此外，它对实验数据的可视化处理也提供了非常实用的建议。它不仅仅告诉你绘制图表，更教你如何选择合适的坐标轴比例，如何用误差棒来体现测量的不确定性，以及如何利用软件进行快速的回归分析，这些都是在未来学习和工作中都会用到的基本技能。这本书的语言风格非常严谨，但又不失亲和力，逻辑链条环环相扣，让人在学习新知识的同时，能很自然地回顾和巩固前面学过的基础理论，形成了一个完整的知识闭环。

评分☆☆☆☆☆

我最近在准备一个关于光学实验的大作业，手头找了好几本参考书，但说实话，这本书在解决实际问题上的指导性最强。它不像有些理论书那样只会给出公式，然后让你自己去摸索如何搭建装置。这本书里对每一个经典实验，比如迈克尔逊干涉仪或者傅科摆的测量，都提供了至少两种不同的实验思路或者数据采集方案。我特别欣赏它对“实验陷阱”的讨论，很多时候，教科书里只教你标准流程，但实际操作中总会遇到这样那样的干扰，这本书却很坦诚地指出了这些常见的错误源在哪里，比如温度变化对激光波长的影响，或者连接线缆的寄生电容，这些都是只有真正做过实验的人才能体会到的细节。读起来的感觉，更像是一位经验丰富、脾气很好的导师在手把手地教你如何避免踩坑，而不是冷冰冰的知识灌输。我按照书里的建议调整了我的光路设计，结果比预期的误差小了将近一半，这直接提升了我的实验信心。它教会我的不只是“怎么做”，更是“为什么这样做”背后的物理逻辑和工程权衡。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真是太用心了，封面那种哑光纸质的触感，拿在手里沉甸甸的，一看就知道是本厚道的教材。我刚翻开目录，就被那清晰的章节划分给吸引住了。它不是那种把所有理论一股脑堆砌起来的教科书，而是很注重实验操作的实际应用。比如在力学部分，它对误差分析的讲解简直是细致入微，什么系统误差、随机误差的区分，还有如何运用最小二乘法来拟合数据，讲解得非常直观，配图也都是那种高质量的实验装置实拍图，看得出作者在组织材料上花了很多心思，绝不是简单地照搬标准流程。特别是关于数据处理软件的使用，它甚至穿插了一些基础的编程思路，这对我们这些习惯了用电脑处理数据的现代学生来说，简直是福音。我印象最深的是关于电磁学实验的介绍，它没有停留在简单的电路连接上，而是深入到了信号采集和噪声抑制的层面，这让原本枯燥的实验多了一层现代科学研究的色彩。这本书的排版也做得很好，重点内容都有高亮和注解，即便是初次接触实验的同学也能很快抓住关键点，阅读体验非常流畅。总的来说，从物理层面的深度到工程实践的广度，这本书都展现出了极高的专业水准和对学生学习过程的深刻理解。