大学物理实验及创新实训（电磁学、光学部分） 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

本书为大学物理实验教材（电磁学、光学部分），共分29章，由数学软件应用和28个实验内容构成。第1章介绍数学软件在数据处理中的应用；第2～18章阐述电子元件、电路特性、材料电磁特性等的测量及电磁仪表应用；第19～29章阐述光的传播、光与物质相互作用规律和光学器件及其应用。本书以测量物质的电磁学和光学性质及其在解决实际问题中的应用为重点，可供物理学及其他理工科专业本科生使用，也可供物理实验竞赛师生参考。

第1章数学软件在实验数据处理中的应用001

1．1运用Maple求直接测量值、误差及不确定度/001

1．1．1Maple程序的起动和准备/001

1．1．2求实验测量值的算术平均值/002

1．1．3计算测量列的标准偏差和合成不确定度/003

1．1．4测量值坏数据的判断和剔除/003

1．1．5直接测量不确定度的计算/005

1．1．6直接测量结果的表示/005

1．2间接测量值、误差及不确定度的估算/005

1．2．1间接测量物理量值的估算方法/006

1．2．2间接测得物理量误差的传递与合成方法/009

1．3线性回归与作图/010

第2章电子元件伏安特性的测量013

2．1实验目的/013

2．2实验仪器和用具/013

2．3实验原理/014

2．3．1电子元件的伏安特性/014

2．3．2实验线路的比较与选择/015

2．4实验内容/016

2．4．1线性电阻伏安特性的测量/016

2．4．2二极管正向伏安特性的测定/017

2．5方法延伸和创新实训/017

第3章电表改装与校准019

3．1实验目的/019

3．2实验仪器/020

3．3实验原理/020

3．3．1电流计/020

3．3．2电流计改装成电流表/021

3．3．3电流计改装成电压表/021

3．4实验内容/022

3．4．1测定电流计的量程Ig和内阻Rg/022

3．4．2改装电流计为5　mA或10　mA量程的电流表/022

3．4．3改装电流计为1　V量程的电压表/023

3．4．4改装电流计为欧姆计/023

3．5方法延伸和创新实训/024

第4章直流平衡电桥法测电阻及其应用研究025

4．1实验目的/025

4．2实验仪器和用具/026

4．3实验原理/026

4．3．1单臂直流电桥工作原理/026

4．3．2双臂电桥测低值电阻原理/027

4．3．3单、双臂电桥参数选择/029

4．4实验内容/030

4．4．1用单臂（惠斯通）电桥测中值电阻/030

4．4．2用双臂电桥测低值电阻/031

4．5方法延伸和创新实训/032

第5章非平衡电桥的原理和应用033

5．1实验目的/033

5．2实验仪器/033

5．3实验原理/034

5．3．1非平衡电桥的桥路形式/035

5．3．2非平衡电桥的输出/035

5．4实验内容/036

5．5方法延伸和创新实训/037

第6章用稳恒电流场模拟静电场的实验研究039

6．1实验目的/040

6．2实验仪器/040

6．3实验原理/040

6．3．1同轴圆柱形电缆静电场模拟/041

6．3．2电位测绘方法/043

6．4实验内容/043

6．5方法延伸和创新实训/043

第7章数字万用表的原理及应用045

7．1实验目的/045

7．2实验仪器/045

7．3实验原理/046

7．3．1ICL7107芯片简介/046

7．3．2用ICL7107制作数字万用表的基本原理/049

7．4实验内容/055

7．4．1测量交直流电压及频率/055

7．4．2测量交直流电流及频率/056

7．4．3测量电阻/056

7．4．4测量二极管正向压降/057

7．4．5测量电容/057

7．4．6测量三极管的放大倍数/057

7．4．7测量电磁感应强度/057

7．5方法延伸和创新实训/058第8章电容式传感器的位移特性实验059

8．1实验目的/059

8．2实验仪器/059

8．3实验原理/060

8．4实验内容/061

8．5方法延伸和创新实训/062

第9章示波器原理和应用研究063

9．1实验目的/063

9．2实验仪器和用具/064

9．3实验原理/064

9．3．1模拟示波器基本结构和原理/064

9．3．2模拟双踪示波器原理/072

9．3．3数字双踪示波器原理/075

9．4实验内容/076

9．4．1信号发生器的调节和使用/076

9．4．2用模拟双踪示波器测信号参数/077

9．4．3用数字双踪示波器测信号参数/079

9．5实验方法延伸和创新实训/079

第10章地磁场水平分量的测量081

10．1实验目的/082

10．2实验仪器和用具/082

10．3实验原理/083

10．3．1地磁场与地磁要素/083

10．3．2正切电流计和测定地磁场水平分量的原理/084

10．4实验内容/086

10．5实验方法延伸和创新实训/087

第11章电磁感应法测量磁场分布089

11．1实验目的/090

11．2实验仪器和用具/090

11．3实验原理/091

11．3．1载流圆线圈与亥姆霍兹线圈的磁场/091

11．3．2用电磁感应法测磁场的原理/092

11．4实验内容/093

11．4．1圆电流线圈轴线上磁场分布测量/093

11．4．2亥姆霍兹线圈轴线上磁场分布测量/094

11．4．3亥姆霍兹线圈沿径向磁场分布测量/094

11．4．4验证角度对感应电动势的影响/095

11．4．5研究励磁电流频率对磁场强度的影响/095

11．5实验方法延伸和创新实训/096

第12章铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线的测量097

12．1实验目的/098

12．2实验仪器和用具/098

12．3实验原理/099

12．3．1铁磁物质磁化规律/100

12．3．2铁磁材料的磁滞回线和基本磁化曲线实验方案设计/102

12．4实验内容/103

12．5实验方法延伸和创新实训/106

第13章霍尔效应及其应用108

13．1实验目的/108

13．2实验仪器和用具/109

13．3实验原理/110

13．3．1霍尔效应/110

13．3．2霍尔效应应用原理/111

13．3．3副效应及其产生机理/113

13．3．4霍尔电压的测量方法/114

13．4实验内容/114

13．4．1霍尔器件输出特性测量/114

13．4．2测量霍尔电压与磁场关系曲线/116

13．4．3测绘亥姆霍兹线圈轴线附近的磁感应强度分布/116

13．5实验方法延伸和创新实训/118

第14章介电常数和偶极矩的测量方法研究119

14．1实验目的/119

14．2实验仪器和用具/120

14．3实验原理/120

14．3．1偶极矩与极化度/120

14．3．2介电常数的测定方法/122

14．3．3极化度与偶极矩的测定/123

14．4实验内容/125

14．4．1测量溶质分子在外加高频电场（可见光）时的

摩尔折射度/125

14．4．2测量溶质分子在无外加高频电场时的摩尔极化度/127

14．4．3计算溶质分子的偶极矩/129

14．5实验方法延伸和创新实训/129

第15章RLC电路的谐振特性分析与应用130

15．1实验目的/130

15．2实验仪器和用具/130

15．3实验原理/131

15．4实验内容/134

15．5实验方法延伸和创新实训/135

第16章RLC电路的稳态过程分析与应用137

16．1实验目的/137

16．2实验仪器和用具/137

16．3实验原理/138

16．4实验内容/141

16．5实验方法延伸和创新实训/143第17章RLC电路的暂态过程分析与应用145

17．1实验目的/145

17．2实验仪器和用具/145

17．3实验原理/145

17．3．1RC串联电路的充放电规律/146

17．3．2RL串联电路的充放电规律/149

17．3．3RLC串联电路的充放电特性/151

17．4实验内容/158

17．4．1RC串联电路的暂态过程/160

17．4．2RL串联电路的暂态过程/160

17．4．3RLC串联电路的暂态过程/161

17．5实验方法延伸和创新实训/162

第18章交流电桥法测量非线性电子元件的探索164

18．1实验目的/164

18．2实验仪器和用具/164

18．3实验原理/165

18．3．1实际电容器和电感的等效电路/165

18．3．2交流电桥的平衡条件/167

18．3．3测量电容的电桥/168

18．3．4西林电桥/168

18．3．5电感电桥/169

18．3．6麦克斯韦电桥/169

18．4实验内容/170

18．4．1自搭电容比较电桥/170

18．4．2自搭西林电桥测量电容/172

18．4．3自搭电感比较电桥测量电感/172

18．4．4自搭麦克斯韦电桥测量电感/172

18．5实验方法延伸和创新实训/173

第19章薄透镜焦距的测定方法研究174

19．1实验目的/174

19．2实验仪器/175

19．3实验原理/175

19．4实验内容/178

19．5实验方法延伸和创新实训/179

第20章透镜组基点的测量方法研究181

20．1实验目的/181

20．2实验仪器/181

20．3实验原理/182

20．3．1光具组的基点及关系/183

20．3．2用测节器测定光具组基点的原理/184

20．4实验内容/185

20．5实验方法延伸和创新实训/186

第21章用分光计测棱镜的顶角和折射率187

21．1实验目的/187

21．2实验仪器/187

21．3实验原理/190

21．3．1三棱镜顶角的测定/190

21．3．2小偏向角法测折射率/191

21．4实验内容/192

21．4．1分光计的调整/192

21．4．2三棱镜顶角的测量/193

21．4．3小偏向角法测三棱镜的折射率/194

21．5实验方法延伸和创新实训/195

第22章光栅衍射测光波波长197

22．1实验目的/198

22．2实验仪器/198

22．3实验原理/198

22．4实验内容/200

22．4．1调节光栅平面与望远镜和平行光管光轴垂直/200

22．4．2测定汞灯第二级（k＝2）谱线衍射角φk/200

22．4．3求光栅常数和光谱波长/201

22．4．4数据处理/201

22．5实验方法延伸和创新实训/202

第23章光的等厚干涉与牛顿环的应用研究203

23．1实验目的/203

23．2实验原理/204

23．2．1牛顿环/204

23．2．2劈尖/205

23．3实验仪器/206

23．4实验内容/207

23．4．1观察牛顿环的干涉图样/207

23．4．2测量牛顿环的直径/208

23．4．3劈尖/209

23．5实验方法延伸和创新实训/210

第24章迈克耳孙干涉仪的调节与应用研究211

24．1实验目的/211

24．2实验仪器和用具/211

24．3实验原理/212

24．3．1等倾干涉/213

24．3．2等厚干涉/215

24．3．3利用迈克耳孙干涉仪测量波长差/216

24．3．4复色光干涉条纹（彩色条纹）/217

24．4实验内容/217

24．4．1迈克耳孙干涉仪的调整/217

24．4．2观察非定域干涉现象和测量入射光波长/218

24．4．3测量钠光的波长差/219

24．4．4观察等厚干涉条纹的变化/220

24．4．5观察白光彩色条纹/220

24．5实验方法延伸和创新实训/220

第25章偏振光的观察与应用研究222

25．1实验目的/223

25．2实验仪器/223

25．3实验原理/223

25．3．1获得偏振光的方法/224

25．3．2偏振光、波片及其作用/224

25．3．3椭圆偏振光的测量/226

25．4实验内容/226

25．4．1用偏振片鉴别自然光与偏振光/227

25．4．2观察布儒斯特角及测定玻璃折射率/227

25．4．3观测椭圆偏振光和圆偏振光/227

25．4．4考察平面偏振光通过1／2波片时的现象/228

25．5实验方法延伸和创新实训/229

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大学物理实验及创新实训目录

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第26章发光二极管和硅光电池的特性与应用研究230

26．1实验目的/231

26．2实验仪器和用具/231

26．3实验原理/233

26．3．1发光二极管的工作原理/233

26．3．2硅光电池的工作原理/234

26．3．3硅光电池的偏置工作特性/235

26．3．4硅光电池的零偏和反偏时的幅频特性/237

26．4实验内容/237

26．4．1测量硅光电池零偏和反偏时光电流与

输入光强的关系/237

26．4．2测定硅光电池恒定负载时产生的光伏电压与

输入光强度关系/238

26．4．3测定硅光电池的伏安特性/239

26．4．4硅光电池的幅频响应特性/239

26．5实验方法延伸和创新实训/240

第27章激光双光栅法测量微弱振动幅度242

27．1实验目的/242

27．2实验仪器和用具/242

27．3实验原理/243

27．3．1运动光栅的多普勒频移现象/243

27．3．2光拍的获得与检测/245

27．3．3微弱振动位移量的检测/246

27．4实验内容/247

27．5实验方法延伸和创新实训/249

第28章光电效应及普朗克常数的测量251

28．1实验目的/251

28．2实验仪器和用具/252

28．3实验原理/253

28．4实验内容/256

28．5实验方法延伸和创新实训/258

第29章光纤传输信号的特性及应用探讨259

29．1实验目的/259

29．2实验仪器和用具/260

29．3实验原理/261

29．4实验内容/264

29．5实验方法延伸和创新实训/266

附录Ⅰ智能磁滞回线测试仪结构/268

附录ⅡTHMHC型智能磁滞回线测试仪使用说明书/269

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书摘插图

前言

  本书立足于电磁学和光学中的基本物理规律和数学物理方法在实验中的应用、物理量关系的探索和分析、物理量的测量工具结构和操作、测量结果的数据处理规则和方法；以个性发展，教育、科技产业发展，经济社会对人才的需求，后继课程为导向；联系物理学发展历史和生活中的物理现象，激发学生实验兴趣，培养探索科学技术的精神；延伸实验方法的应用，加强实验设计和创新实训，培养学生的实验技能、创新思维和应用创新能力。

  本书是在笔者多年实验教学和学生创新实践的基础上，结合实验技术、教育、经济、社会发展对人才的需求编著而成的。本书在传统电磁学和光学实验的基础上，构建了新的体系；创新了实验方法的延伸应用和实训；突出了数学物理方法在解决电磁学和光学实验问题中的应用、实验原理的完整性和科学性、实验工具仪器的结构和功能；加强了电磁学和光学实验与生活的联系。每一个实验的开头部分都联系物理学发展历史和生活现象，简介了实验内容的意义，以开阔学生视野、提高认识、激发兴趣。目的是学习物理规律，建立动力、热力学方程和探究问题的方法，掌握实验操作技能和数据处理方法，学会实验方法延伸和培养实验创新能力等。实验仪器部分阐述了仪器的设计思想、构造、功能和使用方法。实验原理部分紧密结合实验装置，详细地分析了实验对象的物理行为、描述应用物理规律和数学物理方法解决问题的过程、探索物理量的函数关系及应用，旨在培养学生理论联系实际的分析能力、数理逻辑思维能力和应用能力。实验内容部分重点引导学生组装和调试实验仪器、选择和设置参数、学习记录和处理实验数据的方法，提升操作技能和学习实验规范。书中采用三种策略设计延伸实验方法和创新实训的问题，种创新实训方法是延伸工具、实验仪器和实验方法，用相同的用具和方法解决不同的问题，培养学生的发散创新思维和技能；第二种是采用不同的用具、实验方法和规律解决同一问题，培养学生的收敛创新思维和技能；第三种是改变问题的因素和难度，培养学生创新思维的广度和深度。

  本书为了适应不同专业对实验内容的基础性、设计性和综合性需要，在实验仪器、原理、操作和数据处理中，满足了基础性要求；在实验方法延伸和创新实训中，又考虑了实验的设计性和综合性。

  本书由杨建荣教授和毛杰键教授主持撰写。各章编写人员如下：　杨建荣负责编著第１章和第8～14章；姚日剑负责编著第2～4章和第6～7章；杨静负责编著第5章和第18章；毛杰键负责编著第15～17章和第24章、第26～29章；曾建华负责编著第19～23章和第25章；杨建荣负责全书的统稿，毛杰键负责全书的实验方法延伸和创新实训的设计。

  由于作者水平及时间所限，本书存在的不足与疏漏之处，敬请读者批评指正。