《普通物理實驗四》課程教學大綱課程編號：0602034課程總學時/學分：18學時/1學分（其中理論0學時，實驗18學時）課程類別：學科基礎與專業必修課一、教學目的和任務教學目的：本課程是物理科學與工程技術學院學生進行科學實驗基本訓練的一門必修基礎課，本課程教學內容包括幾何光學與物理光學的主要內容，是進入大學后系統學習基本實驗知識、實驗方法和實驗技能的繼續和深入。光學實驗是物理學的基礎，對其基本內容進行較深入的學習與研究，可以為以后科研打下一個良好基礎。教學任務：理論聯系實際，培養學生提出問題、思考問題及解決問題的能力，培養學生科學的世界觀、思維方法和創新能力，培養學生認真嚴謹的工作態度。了解光學實驗的特點，了解常見光學儀器的使用和注意事項，學習光學現象觀察方法、測量手段及數據處理技術。結合光學理論課教學，學習掌握幾何光學、波動光學（干涉、衍射、偏振）及光的量子性等內容中的基本實驗規律和某些應用。為進一步學習一系列光學專業課程、或從事光學或光電子學相關工作打下堅實的基礎。二、教學基本要求教學要求：⑴掌握光學實驗誤差計算的基本知識，具有正確處理光學實驗數據的初步能力。⑵熟悉光學實驗工作的主要步驟：預習（實驗準備）操作（光學儀器調整）⑶掌握基本量的測量方法及常用光學儀器的正確使用。⑷具有良好的工作作風與基本的實驗能力。⑸初步具有綜合實驗知識和部分相關實驗的設計能力。教學重點：（一）幾何光學（1）重點：基本光路調整及光學元器件使用，常用幾何光學儀器的原理、調整使用及應用。（2）難點：光路共軸調節。（3）解決辦法：學生事先閱讀教材相關內容，教師重點講解和示范，學生利用實驗室開放多次練習，通過多個實驗項目進行強化。（二）波動光學（1）重點：光波動性的概念、宏觀表現方式，及其觀察、測量和應用。例如：①光的相干性與相干條件，實現光波干涉的方法和典型實驗裝置，典型光學干涉儀器的原理、調整使用和應用；②光波衍射的本質、觀測，光柵衍射及其分光原理和特性，光柵光譜儀器的原理、調整使用及應用；③光波偏振態的檢測，偏振光學器件的使用。（2）難點：實驗儀器、實驗光路的調整，實驗結果的觀測和數據處理，以及如何建立這些教學重點內容與實際應用的聯系。（3）解決辦法：通過靈活多樣的教學方式解決實驗光路與儀器調整的難點；通過使用現代光電探測技術和計算機信息處理技術改進實驗技術手段，解決實驗結果觀測和數據處理問題；通過充實實驗內容、增加選做性實驗、綜合設計性實驗、研究創新性實驗等辦法，解決教學重點內容與實際應用的聯系的問題。三、教學內容及學時分配（一）課程內容緒論課：1．教學目的和教學要求教學目的（1）提高學生的科學素質（2）培養學生的科學實驗能力（3）通過實驗現象的觀察和物理量的測量，加深對物理學原理的理解和客觀認識。教學要求（1）掌握光學實驗誤差計算的基本知識，具有正確處理光學實驗數據的初步能力。（2）熟悉光學實驗工作的主要步驟：預習（實驗準備）操作（光學儀器調整）（3）握基本量的測量方法及常用光學儀器的正確使用。（3）具有良好的工作作風與基本的實驗能力。（4）初步具有綜合實驗知識和部分相關實驗的設計能力。2.教學內容：（1）介紹本課程應該學習和掌握的內容是：學習光學中基本物理量的測量方法；學會使用一些常用的光學儀器；學習分析光學實驗中的基本光路；繼續學習分析誤差的方法和提高對實驗數據的處理能力。（2）安排實驗分組循環情況，按基礎實驗、綜合性實驗和設計性實驗各3學時安排教學，每個學生應完成不少于6個實驗。布置考試和實驗報告的書寫要求。（3）實驗的基礎知識（包括實驗的基本方法、數據處理、基本測量儀器使用與基本物理量測量）的掌握；實驗的條件控制、參數選擇、誤差分析能力的培養；分析解決實際問題的科學思維能力和創新能力，具體包括：能夠通過閱讀實驗教材或資料，作好實驗預習準備；能夠借助教材或儀器說明書正確使用常用儀器；能按指定的測量方法，參考教材提示的實驗步驟完成測量任務；能夠運用物理學理論對實驗現象進行初步分析判斷；能夠正確記錄和處理實驗數據，繪制曲線，說明實驗結果，撰寫合格的實驗報告；能夠完成具有部分設計內容的實驗。能夠創造性地設計新實驗。

項目編號：060203401實驗名稱：薄透鏡焦距的測定1.實驗目的：（1）觀察薄透鏡成像的規律。（2）學習光學裝置的共軸調節技術。（3）掌握根據物像位置關系測定薄透鏡焦距的幾種方法。2.實驗內容：（1）用自準直法測會聚透鏡的焦距（2）用物距和像距法測會聚透鏡的焦距（3）用二次成像法測會聚透鏡的焦距（4）發散透鏡焦距的測定3.實驗要求:（1）自擬表格記錄所有實驗數據，并求出透鏡焦距及其不確定度（2）總結測定透鏡焦距的的方法及各有優缺點4.實驗儀器：光具座、米尺、光源、平面物，平面反射鏡、光屏、待測透鏡等。項目編號：060203402實驗名稱：分光儀的調節及三棱鏡頂角的測定1.實驗目的：（1）了解分光儀的結構和各部分的作用；（2）能獨立進行分光儀的調整，學會角游標的讀數方法；（3）掌握用分光儀測角的方法。2.實驗內容：（1）分光計的調整（2）調節三棱鏡的主截面與儀器轉軸垂直（3）三棱鏡的頂角的測定3.實驗要求:（1）掌握分光計的調整，獨立調節分光計。（2）掌握三棱鏡的調節。（3）自擬表格記錄所有實驗數據。4.實驗儀器：分光儀，納光燈，雙平面反射鏡，三棱鏡。項目編號：060203403實驗名稱：分光儀的調節及三棱鏡折射率的測定1.實驗目的：（1）熟悉分光儀的結構，掌握其調節和使用方法；（2）觀察復色光的色散現象；（3）用最小偏向角法測量透明介質的折射率。2.實驗內容：（1）分光計的調整（2）平行光管的調節（3）測最小偏向角3.實驗要求:（1）掌握分光計的調整，獨立調節分光計。（2）以最小偏向角法表示結果4、實驗設備：分光儀、三棱鏡（待測物）、平面鏡（雙面反射鏡）、汞燈、及電源。項目編號：060203404實驗名稱：用牛頓環測曲率半徑1、實驗目的：（1）觀察牛頓環的等厚干涉現象，加深對干涉原理的理解；（2）掌握用干涉法測定球面曲率半徑的方法；（3）掌握讀數顯微鏡的使用方法。2、實驗內容：（1）輕調牛頓環裝置，使條紋中央暗斑處于中央（2）調節顯微鏡目鏡，使叉絲清晰（3）放置好儀器，通過調節觀察到清晰的干涉條紋（4）調節牛頓環位置和顯微鏡目鏡中的十字叉絲（5）測定牛頓環的半徑rm、rn3、實驗要求:（1）自擬表格記錄所有實驗數據（2）掌握逐差法處理數據的方法4、實驗儀器：鈉光燈、牛頓環裝置、讀數顯微鏡、紙片。項目編號：060203405實驗名稱：用透射光柵測定光波波長1.實驗目的：（1）加深對光的衍射以及光柵分光作用基本原理的認識和理解（2）用透射光柵測定光柵常數、光波波長和光柵角色散。（3）熟悉分光儀的使用方法，學會演示透射光柵所產生的光譜2.實驗內容：（1）熟悉分光儀的使用方法，學會演示透射光柵所產生的光譜分光計的調整（2）平行光管的調節，光柵的調整（3）光柵常數的測定（4）測鈉黃光波長λ1、λ23.實驗要求:（1）掌握分光計的調整，獨立調節分光計。（2）獨立設計表格記錄數據，表示結果。4.實驗儀器：透射光柵、分光計、汞燈等。項目編號：060203406實驗名稱：邁克爾遜干涉儀的調節和使用1.實驗目的：（1）掌握邁克爾遜干涉儀的構造原理和使用方法。（2）理解薄膜的等傾干涉和等厚干涉。（3）利用邁克爾遜干涉儀測量光的波長。2.實驗內容：（1）調整儀器，觀察非定域干涉條紋。（2）測量He—Ne激光的波長。（3）觀察等傾干涉條紋和等厚干涉條紋，測量鈉雙線的波長差。3.實驗要求:（1）觀察非定域干涉條紋。（2）與真值誤差小于5％。4.實驗設備：邁克爾遜干涉儀、He－Ne激光器、擴束鏡。項目編號：060203407實驗名稱：偏振光現象的觀察1.實驗目的：（1）了解光的各種偏振狀態及其性質；（2）觀察光的偏振現象，加深對偏振光的理解；（3）掌握產生、檢驗、區分各種偏振光的原理和方法2.實驗內容：（1）觀察反射時的偏振；（2）觀察折射時的偏振；（3）觀察雙折射時引起的偏振；（4）觀察偏振狀態的觀察；（5）觀察偏振光干涉。3.實驗要求:觀察到各偏振狀態并能用偏振理論解釋現象4.實驗儀器：激光綜合演示儀、平行光源、He—Ne激光器或鈉燈項目編號：060203408實驗名稱：用陸末-布洛洪光計度比較照度的大小1.實驗目的：（1）熟悉陸末-布洛洪光計的結構原理；（2）掌握用陸末-布洛洪光計測量發光強度的方法；（3）了解相對測量和絕對測量的區別2.實驗內容：（1）調節目鏡使觀察到的物清晰；（2）打開遮光屏，使光線進入儀器；（3）使入射光左強右弱，左弱有強，左右強度相等，進行觀察。3.實驗要求:記錄觀察結果。4.實驗儀器：陸末-布洛洪光計的結構項目編號：060203409實驗名稱：共軸光具組基點的測定1.實驗目的：（1）了解節點測試儀的結構及其工作原理（2）了解光學系統基點的性質，并直觀地驗證節點和主平面的性質（3）通過實驗證明薄透鏡成像公式對透鏡組也是成立的2.實驗內容：（1）調節光具組共軸，光源為平行光；（2）在節點測試儀上測量四個單透鏡的焦點和主點位置；（3）自組透鏡組測量物距，像距，驗證成像公式；（4）比較測量結果3.實驗要求:（1）自擬表格記錄所有實驗數據；（2）比較計算結果與測量結果，并分析誤差原因。4.實驗設備：光具座、鈉光燈、節點測試儀，平面反射鏡、光屏、待測透鏡等。項目編號：060203410實驗名稱：用阿貝折射計測量液體折射率1.實驗目的：（1）了解阿貝折射計的工作原理；（2）掌握用阿貝折射計測定液體折射率的方法。2.實驗內容：（1）學習阿貝折射計的構造原理及其使用（2）分別測定酒精和蒸餾水的折射率3.實驗要求:（1）分別測定酒精和蒸餾水的折射率,并與標準值進行比較；（2）掌握阿貝折射計的構造原理及其使用；（3）掌握極限法測物質的折射率的理論依據。4.實驗設備：阿貝折射儀、待測液體、鈉光燈、毛玻璃。項目編號：060203411實驗名稱：光譜的拍攝和波長測量1.實驗目的：（1）通過拍攝比較光譜，采用線形內插法來測定某一譜線的波長；（2）實習小型棱鏡攝譜儀的原理結構；（3）學會調節方法和拍攝技術。2.實驗內容：（1）小型棱鏡攝譜儀的調節；（2）拍攝比較光譜；（3）測量譜線的波長；（4）拍攝鐵光譜。3.實驗要求:（1）獨立調節小型棱鏡攝譜儀；（2）獨立完成照片的沖洗（3）正確使用交流電弧發生器4.實驗儀器：小型棱鏡攝譜儀，汞燈，氫燈或其他代用光源，鈉燈、電弧發生器。（二）課時分配項目編號實驗內容實驗類型實驗要求實驗學時060203401薄透鏡焦距的測定驗證性必做3060203402分光計調節及三棱鏡頂角的測定設計性選作3060203403分光計調節及三棱鏡折射率的測定驗證性必做3060203404用牛頓環測透鏡的曲率半徑設計性選作3060203405用透射光柵測光波的波長驗證性必做3060203406邁克爾遜干涉儀的調整和使用驗證性必做3060203407偏振光現象的觀察綜合性選作3060203408用陸末-布洛洪光計度比較照度的大小綜合性選作3060203409共軸光具組基點的測定綜合性選作30602034010用阿貝折射計測量液體折射率設計行選作30602034011光譜的拍攝和波長測量設計性選作3四、推薦教