工科物理實驗教程（簡體書）

《21世紀高等學校規劃教材:工科物理實驗教程》可作為理工科非物理類各專業大學物理實驗課程的教材或參考書，也可作為成人教育工科專業的教材和供社會讀者閱讀參考。

緒論 1
第一節 工科物理實驗課的地位、作用和任務 1
第二節 學習工科物理實驗課的基本程序 2
第一章 測量誤差與數據處理的基礎知識 4
第一節 測量與誤差 4
第二節 隨機誤差的處理 6
第三節 測量不確定度及其估算 10
第四節 有效數字及運算規則 13
第五節 實驗數據處理基本方法 16
第六節 用Excel軟件進行實驗數據處理 22
第二章 預備知識 27
第一節 物理實驗基本知識 27
第二節 設計性實驗基礎知識 31
第三節 光學實驗基礎知識 32
第四節 電磁學實驗基本儀器的使用 34
第三章 基礎實驗 44
實驗一 質量與密度的測定 44
實驗二 氣墊導軌上的力學實驗 52
實驗三 薄透鏡焦距的測定 59
實驗四 拉伸法測金屬絲的楊氏模量 64
實驗五 絕熱膨脹法測定空氣的比熱容比 68
實驗六 不良導體導熱系數的測定 71
實驗七 惠斯登電橋測電阻 75
實驗八 電表的改裝與校正 79
實驗九 電子束的偏轉與聚焦 84
實驗十 示波器的原理與使用 91
實驗十一 霍爾效應實驗 98
實驗十二 顯微鏡、望遠鏡組裝與測定 104
實驗十三 分光計的調節與使用 109
實驗十四 分光計測量三棱鏡折射率 115
實驗十五 等厚干涉—牛頓環、劈尖 119
實驗十六 夫瑯禾費衍射 124
實驗十七 菲涅爾圓孔衍射 130
實驗十八 偏振現象的觀察與分析 133
第四章 綜合和應用性實驗 138
實驗十九 邁克爾遜干涉儀的調整與使用 138
實驗二十 光電效應及普朗克常數的測定 143
實驗二十一 金屬電子逸出功的測定 149
實驗二十二 密立根油滴實驗 154
實驗二十三 夫蘭克—赫茲實驗 159
實驗二十四 半導體P？N結的物理特性及弱電流測量 163
實驗二十五 剛體轉動慣量的測定 166
實驗二十六 聲速測定 171
實驗二十七 動態法測量固體的楊氏模量 175
實驗二十八 箔片式電阻應變片性能——應變電橋 179
實驗二十九 太陽能電池基本特性的測定 186
實驗三十 RLC串聯電路暫態過程的研究 190
實驗三十一 用非線性電路研究混沌現象 195
第五章 設計性實驗 200
實驗三十二 測量電流計的內阻和量程 200
實驗三十三 分壓電路輸出特性研究 200
實驗三十四 直流電壓表的設計 201
附錄 202
附錄A 中華人民共和國法定計量單位 202
附錄B 常用物理常量表 204
參考文獻 210

二、物理實驗的基本測量方法
物理實驗是以一定的物理現象、物理規律和物理學原理為依據，確立合適的物理模型，研究各物理量之間關系的科學實驗。物理實驗與物理量測量既有區別又有聯系，現代的物理實驗都離不開定量的測量和計算。所以，實驗方法包含測量方法和數據處理方法兩個方面。
物理實驗待測的物理量非常廣泛，包括力學量、熱學量、電磁學量、光學量等，測量的方法也很多，本節僅介紹幾種具有共性的基本測量方法。這些測量方法是進行物理實驗的思想方法，而不是指具體的測量過程和方式。學習并掌握好這些基本的實驗思想方法，可指導我們進行實驗方案的選擇、實驗測量的進行，有助于提高實驗工作和科學研究的能力。
1.比較法
比較法是最普遍、最常用的測量方法。所謂比較法是將待測量與同類物理量的標準量具或標準儀器直接或間接地進行比較，測出其量值的方法。
例如，用米尺測量物體的長度就是最簡單的直接比較測量。用經過標定的電表、秒表、電子秤測量電量、時間、質量等，其直接測出的讀數也可看做是直接比較的結果。要注意的是采用直接比較法的量具及儀器必須是經過標定的。有些物理量難于直接比較，需要通過某種關系將待測量與某種標準量進行間接比較，求出其大小。例如，用物質的熱膨脹與溫度之間的關系做成的水銀溫度計就是利用一種間接比較法。
實際上，所有測量都是將待測量與標準量進行比較的過程，只不過比較的形式不都是那么明顯而已。
2.放大法
實驗中經常需要測量一些微小物理量，由于待測量太小，以至無法被實驗者或儀器直接感覺和反映，此時可設計相應的裝置或采用某種方法將被測量放大，然后再進行測量。放大法包括積累放大、光學放大、電子學放大等。
例如，螺旋測微計和讀數顯微鏡都是利用螺旋放大法進行精密測量的，將與被測物關聯的測量尺面與螺桿連在一起，螺桿尾端加上—個圓盤，稱為鼓輪，其邊緣等分刻成50格，鼓輪每轉一圈，恰使測量尺面移動0.5mm，那么鼓輪轉動一小格，尺面移動了0.01mm。若鼓輪外徑為16mm，則周長約為50mm，鼓輪上每一格弧長相當于1mm的長度，也就是說，尺面移動0.01mm時，則反映在鼓輪上變化了1mm，于是微小位移被放大了100倍，測量精度也就提高了100倍。
又如，用秒表測量單擺擺動周期，一般都是測量累計擺動50或100個周期的時間。