物理学实验Ⅲ(061B0350)

课程编号: 061B0350

适用对象: 物理学系、竺可桢学院本科生

学分: 1.5课时: 48

任课教师: 陈星 郑远 杨波

课程详情

本课程使学生在物理实验的基本知识、基本方法和基本技能方面受到较系统的训练,理论联系实际,培养学生初步的实验能力和良好的实验习惯以及严谨的科学风尚,学习用实验的方法去观察、分析、研究现象和物理规律,通过实验加深对某些物理现象和规律的认识和理解。使学生逐步成为具有良好的实验素质,强调实验素养的培养和提高,提高学生分析问题和解决问题的能力,同时又为后继的实验课程,为进入科研工作打好基础。


教学目标

本课程是研究性实验,以科研实践为主题,教学与科研的结合,将科学研究工作的思想、方法、技术等注入实验教学,将一些科研成果转化为具体的实验教学内容。学习用实验的方法去观察、分析、研究和物理现象和规律,能在实验技能、科学素养等方面给学生各种学习锻炼的机会。培养学生独立从事科学研究工作能力特别是创新能力。本实验所需的基础知识除一部分是通过学生在《物理学实验Ⅰ,Ⅱ》学习过程中获得的,还有一部分还需要学生阅读相关文献资料和其它学科的相关教材获得,在这个过程中学生的自学能力得到了显著地提高。在老师指导下进行科研选题、这些课题来自于平常的实验教学或研究前沿,具有一定的创新性。通过文献查阅确定实验方案,在自己设计实验方案的过程中,学生要分析别人的研究内容和研究方法,然后提出自己的研究问题,设计研究路线,使学生的创新能力和科研能力得到了较大的提高。在对实验布置时,学会对设备搭建改造,自己解决实验中出现的问题,独立完成实验,使学生的动手能力和分析问题解、决问题的能力得到了有效的训练。通过数据处理、实验结果分析,实验报告撰写,使学生的归纳总结能力和文字表达能力得到明显的提高。对于培养学生的创新精神和科研能力具有重要的作用。

基本要求

1、课程要求:该课程是在物理学实验Ⅰ、Ⅱ的基础上,加强综合性、设计性实验,注重学生科研能力的培养,给学生更大的自由空间,全面实行学生自由选取研究性实验小课题和拓展性实验,激发学生的创新意识和创新能力,为后续的专业课实验和以后研究工作打下扎实的基础。

2、实验室安全(根据课程提出相应的安全要求)

为保证实验室的安全,本实验课程需要遵守以下几条规定:

(1)不能穿拖鞋上课。

(2)不准带进食物、饮料、口香糖。

(3)严格遵守实验室规章制度。



教学内容与安排

Ø   授课方式:

a. 自行查阅文献、设计实验方案,学生在教师指导下独立完成小课题项目研究。

b.每学期安排开题报告和中期检查。

c.期末进行答辩并完成实验研究论文一篇。


实验课程内容

序号

实验项目名称

实验内容

学时分配

指导

教师

是否为探究性实验

1

新型超导体制备与结构表征

学习利用固相反应法制备超导材料,利用X-射线衍射表征结构,学习低温电阻率测量,探究新的超导材料。

48

许祝安

2

低维材料生长及物性调控

48

王业伍

3

超导量子比特的实验调控

a、理解超导量子电路的构成、哈密顿量和调控原理。

b、测量超导量子比特的能量弛豫和相位退相干过程。

c、掌握单比特量子门的调试。

d、初步掌握基于pythonmatlab的数据分析

48

王浩华

4

强关联电子材料与物理

关联电子材料的制备与表征,极端条件物性测量,电子能带结构的测量与计算

48

袁辉球

5

新型光束传输特性研究

了解空间光调制器的原理和应用,了解产生涡旋光束的产生方法,进一步利用空间光调制器来产生高质量新型光束,实验上测量其传输和变换特性。

48

赵道木

6

基于单层MoS2的光电探测器研究

48

郑毅

7

新型超导和拓扑材料探索

各类材料合成,在不同磁场下低温电阻、磁化率和比热测量

48

方明虎

8

1锂硫电池正极材料的制备及电化学性能测试

2 锂离子电池负极材料的制备与测试

1制备锂硫电池复合正极材料,完成测试用电池的组装、电化学性能的测试及结构的分析与表征。

2制备纳米复合材料作为锂离子电池负极,组装成电池,利用电化学工作站和恒电流测试仪对其性能进行测试。

48

王淼

9

二极管泵浦铷蒸气激光的动力学和输出特性

测量分析窄线宽780nm半导体激光的输出特性、偏振度和稳频特性,分析780nm激光通过铷蒸气池随温度变化的吸收光谱特性,探究二极管泵浦铷蒸气激光的出光实验。

48

潘佰良

10

1超导量子器件微波调控

2低温扫描隧道显微镜研究

1 a学习微波调控原理.b参与超导量子比特相关实验.c设计制备滤波器等微波器件

2 a学习扫描隧道显微镜的原理b

参与超导材料的相关低温实验c学习制备针尖准备样品等操作

48

尹艺


11

新型稀磁半导体的制备和表征

学习固态反应法合成制备多晶样品;学习封管,马弗炉,手套箱的使用;运用X射线衍射仪和超导量子干涉仪测量多晶样品的晶格结构和磁化率。

48

宁凡龙

12

1光镊实验初探

2涡旋光场动力学研究

3RLC电路仿真人工原子类量子干涉

1主要涉及学习光镊的基本原理、了解光镊的基本光路,并进行实验操作实现, 通过实验测量光阱参量。

2设计新型涡旋光场、产生并探究涡旋动力学特性。

3在于利用谐振电路特性与二能级原子色散特性的相似性,通过观察幅频、相频曲线,设计不同RLC频率与相位关系,进而仿真多能级量子干涉效应产生的新奇现象。

48

王立刚

13

固体激光器输出特性研究

测量激光输出的特性,输出激光的阈值测试,输出激光功率与泵浦电流的关系,固体激光器的效率

48

黄凯凯

14

CPT原子钟实验研究

测量热原子系统中的CPT信号,系统评估各种因素对频率稳定度的影响。

48

颜波

15

大分子扩散性质的模拟

用计算机模拟方法(Monte Carlo,分子动力学)模拟大分子物质(高分子、蛋白质、DNA等)在不同环境中的扩散,研究影响大分子扩散的因素,分析物理原因。

48

罗孟波

16

分子结构和电子态的模拟计算

(1)学习使用一种重要的计算软件(DMol3),构建分子的结构,计算其电子态。(2) 所研究的分子来自当前科学界的热点领域,所以也将学习相关领域的一些基础知识。(3)分析和探究分子的电子态与实际应用之间的联系。

48

李宏年

17

金属纳米结构中局域表面等离激元

通过matlab/python数值和实验的方法,研究金属纳米结构中局域表面等离子体的激发,分析激发场的电场分布等特性

48

阮智超

18

随机噪声的模拟及其在量子热力学和动力学中的应用

1)采用计算机模拟的方法实现白噪声和一般色噪声的随机过程(stochastic processes),理解时间关联函数的物理意义。(2)通过引入随机噪声,研究量子体系在外界环境影响下的热力学性质和动力学行为。(3)结合上述研究,初步掌握MathematicaMatlabFortran等科学计算软件和语言。

48

吴建澜

19

1生物大分子的结构稳定性与动力学行为

2水的结构与动力学行为

1利用计算机模拟研究生物大分子的结构与动力学行为,讨论结构热稳定性、力学稳定性等物理性质

2利用计算机模拟研究受限环境、固液界面、玻璃态等条件下水的结构与动力学行为

48

李敬源

20

半导体材料制备及其光学特性表征

制备半导体材料,用光致荧光谱和拉曼光谱等光学技术表征其发光和声子模等光学,探索在光电器件领域的应用。

48

吴惠桢

21

量子计算

48

游建强

22

激光与原子的相互作用研究

1、激光器的稳定输出;2、激光的光场调控;3、原子对激光的吸收和色散

48

王兆英

23

稀土离子掺杂荧光光学材料制备及其特性研究

用激光加热基座法制备各种稀土离子掺杂荧光光学材料,半导体激光器作为激发光源,研究稀土离子荧光光学特性。

48

叶林华

24

ZnO纳米单晶超薄片制备及其物性研究

化学制备/管式炉生长

48

李健民

25

基于密度泛函理论的计算机模拟实验

在系统了解密度泛函理论的基础上选择一种凝聚态体系进行微观结构,电子态及相关物理特性的模拟实验。结合本课题组的研究项目,实验中将主要选择像典型半导体,二维类石墨烯等研究体系。

48

宋斌

26

混沌动力学研究

混沌存在自然界中复杂系统中,同样存在于生物神经系统中,本实验主要学习混沌神经网络模型,研究神经动力学,探索神经活动的混沌动力学机制。

48

朱萍

27

混沌神经网络

神经网络是实现人工智能的重要方法,本实验主要学习混沌神经网络模型,研究神经动力学,探索混沌神经网络在模式识别、组合优化等智能信息处理中的应用。

48

何国光

28

磁共振数据的分析与处理

利用高场强的磁共振设备(MRI)采集高分辨率的人体大脑的功能、结构数据,进行数据分析,探讨大脑的神经机制

48

陈飞燕

29

大型计算机平行运算效率探究

48

盛正卯

30

随机量子线路的动力学演化

48

万歆

31

界面超导实验研究

48

谢燕武

32

研究群论、张量等数学工具在物理学中的应用

48

朱华星

33

CUPT学术竞赛问题

设计实验,采购材料,完成实验,报告总结

48

杨波

郑远

34

1新型灰度图光阑衍射成像设计和实验研究

2彩色裸眼3D显示

3射线蒙特卡罗模拟及实验探测

1光阑衍射成像是一种新颖的无透镜成像技术,入射光束通过光阑后叠加出复杂的衍射场。如果已知光阑形状与入射光束,可以通过Collins公式求出衍射图案。

2彩色裸眼3D显示

对点云进行360度去遮挡、降采样以及GPU加速使相息图计算更快。提出新的空间叠加方法使RGB叠加成像不依赖小孔过滤。既能大幅度减少单SLM彩色成像调节的复杂度,又能裸眼观察到彩色立体点云模型。相息图加载空间光调制器构造到它的真实位置。透镜能将衍射波集中在一个合适观察距离区域。

3到达地面的宇宙射线中80%都是μ子,利用了一块大面积闪烁探测器在示波器中直观观察到μ子“到达”、“衰变”物理信号,拟合出μ子平均衰变寿命.

48

陈星




考核方式

考核方式:

1.实验课的考核方式:考核成绩由开题报告、中期检查、期末答辩及实验研究论文成绩组成。


2.实验课考核成绩确定:

完成开题报告10%,在指导教师指导和安排下,完成开题报告,上传“学在浙大”上;

中期检查报告10%,指导教师对学生进行中期检查(包括:文献阅读、实验进展10分)。中期检查报告上传“学在浙大”上。

参加期末组织的答辩并撰写论文一篇(按发表论文格式)和1000字探究性实验感想、意见、建议,占80%。上传“学在浙大”上。由指导教师答辩成绩结合平时实验给出成绩


使用教程

指导教师提供课题相关文献资料。


1.《物理实验教程》丁慎训 张连芳 主编 高等教育出版社 清华大学出版社 2002年9月

2.《基础物理实验》吕斯骅 段家祗 主编 高等教育出版社 北京大学出版社   2002年3月

3.《大学物理拓展与应用》严燕来 叶庆好 主编 高等教育出版社 2002年12月

4.《大学物理实验》吴泳华 霍剑青 熊永红 主编  高等教育出版社 2001年6月

5.《设计性研究性物理实验教程》沈元华 主编 复旦大学出版社 2004年6月

6. 《大学物理实验Ⅰ Ⅱ》李海洋 主编 高等教育出版社 2014年1月


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