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出版者:

作者:陈媛梅

出品人:

页数:162

译者:

出版时间:2007-7

价格:11.90元

装帧:

isbn号码:9787040218039

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• 化学
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• 实验
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• 化学实验
• 高等教育
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• 教学参考
• 实验指导
• 基础化学

物理光学实验指导 本书涵盖了经典光学和现代光学领域的基础实验，旨在引导学生深入理解光的本性、传播规律以及其在现代科技中的应用。 第一章：光的波动性基础 本章聚焦于光的波动特性，是理解后续复杂光学现象的基石。 1.1 光的干涉现象观察与分析 本实验通过薄膜干涉（如肥皂膜、牛顿环）和双缝干涉（杨氏实验）两种经典配置，让学生亲身体验光的叠加原理。实验中，需要精确测量干涉条纹的间距，利用已知的波长或缝距，计算出其中一个未知量。重点在于理解干涉条纹的形成条件（光程差）以及其与观测距离、光源波长的定量关系。对于牛顿环实验，实验台的稳定性和温度控制是保证测量精度的关键，需要详细记录环的直径变化与级数的关系，并绘制相应的函数图，通过拟合曲线确定光的波长。 1.2 光的衍射效应研究 内容涵盖单缝衍射和光栅衍射。单缝衍射实验侧重于观察中央亮纹的宽度与其缝宽之间的反比关系，这是波动光学中最直观的证明之一。学生需要使用微米级的单缝，通过精确测量不同级次极小值出现的位置，验证衍射公式。光栅衍射部分则要求学生掌握光栅方程，利用已知刻线密度的光栅，测定不同光源（如钠光灯）的波长。实验中需特别注意不同级次衍射谱的重叠问题，以及光栅与棱镜分光原理的区别与联系。 1.3 偏振光的产生与性质检验 本章通过偏振片、起偏器和检偏器的组合，系统研究光的偏振现象。首先是马吕斯定律的验证，即光强随检偏器旋转角度的变化规律。随后引入布儒斯特角（偏振角）的测定，学生需要通过精确转动起偏器，找到使检偏器出射光强度降至最小的角度，从而计算出待测透明介质的折射率。此部分强调光的横波性质，并简要介绍起偏和检偏的物理机制。 第二章：几何光学的精确测量 本章回归到光的射线模型，但强调在实验中对几何光学定律的定量验证。 2.1 折射定律的精确验证与不确定度分析 使用高精度棱镜或半圆形玻璃砖，学生需要通过激光入射，精确测量入射角和折射角。实验要求学生记录多组数据，并利用最小二乘法对实验结果进行线性拟合，得出介质的绝对折射率。引入不确定度分析，要求学生计算测量误差对最终结果的影响，培养严谨的科学态度。 2.2 透镜成像规律的实验探究 本实验使用标准凸透镜和凹透镜组合，探究成像的基本规律，包括焦距的测量、物距、像距与焦距的关系（高斯成像公式的验证）。实验中需要使用光具座，确保光路共线。特别关注当物距接近焦距时，像的成像特性变化。同时，会引入共轭点和自成焦点（即对物点与像点互易性）的验证。 2.3 反射定律与平面镜成像的几何分析 虽然反射定律是基础，但实验要求学生使用光斑法或激光束，精确描绘光路图，并计算反射角与入射角的偏差。着重于通过多次测量，消除人为画线引入的误差，从而确认反射定律的普适性。 第三章：现代光学与激光技术基础 本章引入现代物理背景下的光源——激光，并进行相关的测量实验。 3.1 激光器参数的测量与光束分析 本实验以常见的氦氖（He-Ne）激光器为光源，学习安全操作规程。核心任务是测量激光束的发散角。学生需要记录激光束在不同传播距离处的束腰直径，通过数据拟合计算出激光的远场发散角，并讨论其与衍射极限的关系。 3.2 迈克尔逊干涉仪的原理与应用 迈克尔逊干涉仪是分析相干光干涉的典范仪器。学生将学习如何调整仪器的四个旋钮以获得稳定的圆形或直线干涉条纹。主要应用包括： a) 利用移动动镜，通过计数通过某一参考点的条纹数，精确测量镜面的微小位移量。 b) 测量特定光源（如钠灯）的波长。此项要求学生掌握光程差与条纹移动的对应关系。 3.3 光电效应的初步探究 本实验模拟爱因斯坦的光电效应，使用光电池或真空光电管。通过改变入射光的频率（使用不同颜光的滤光片）和强度，测量光电流的变化。关键目标是验证光电流与光强成正比、以及存在截止电压（对应于光电子最大动能）的现象，为光子概念提供实验佐证。需要使用高灵敏度的微安计来记录微弱的电流信号。 第四章：光学仪器性能评估 本章侧重于将理论知识应用于实际光学系统的性能评估。 4.1 棱镜色散和分辨本领的测定 使用高精度棱镜和测角仪，系统测量不同色光通过棱镜时的偏转角度，绘制色散曲线。计算出该棱镜材料的阿贝数（Vd），以此评估其色散性能。随后，通过观察双线光源（如汞灯或钠灯的D线），确定该棱镜和配套望远镜组合的最小分辨角，理解分辨本领与仪器孔径的关系。 4.2 成像系统的分辨率测试 本实验使用分辨率样板（如星形靶或平行狭缝板），通过显微镜或望远镜观察。学生需要确定在不同放大倍率下，能够清晰区分的最小细节尺寸。将实验结果与瑞利判据进行对比，探讨衍射对成像质量的限制作用。 附录：常用光学仪器操作与数据处理规范 详细介绍了激光安全操作规程、光学台的搭建与校准、数据采集的记录格式、以及如何使用最小二乘法进行线性回归和误差传播的计算方法。 总要求： 所有实验报告必须包含实验目的、实验原理、实验设备清单、详细的实验步骤、原始数据记录（含单位和不确定度）、数据处理过程（包含图表绘制）、结果分析与讨论（与理论值的对比及误差来源分析）以及结论。

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这本书的装帧设计挺有意思的，封面采用了深沉的蓝色调，搭配简洁的白色字体，给人一种严谨又不失现代感的感觉。初次翻阅时，我注意到排版非常清晰，章节划分逻辑性强，这对于快速定位信息非常有帮助。实验步骤的描述详尽到几乎不需要额外参考其他资料，每一步的关键点都用粗体标出，这点对于初次接触某个实验的新手来说简直是福音。更让我欣赏的是，它不仅仅停留在“怎么做”的层面，对每个实验背后的化学原理的解释也深入浅出，不像有些教材那样堆砌晦涩的术语，而是用日常的例子来辅助理解，比如在解释滴定终点判断时，它会形象地比喻成“天平达到了完美的平衡”，让人印象深刻。书中的插图质量也很高，不仅是流程图，一些反应机理的示意图也绘制得非常精细，色彩搭配合理，极大地提升了阅读体验。总的来说，这本书在视觉和结构上都做了很多用心的地方，让人感觉这不是一本枯燥的实验手册，而是一个精心制作的学习工具。

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这本书在实验设计和材料准备的清单部分做得极其详尽和务实。我注意到，它没有采用统一的试剂规格，而是根据不同实验对纯度的特殊要求，明确标注了所需试剂的等级，例如，“AR级”或“优级纯”，这在实际操作中避免了因为试剂纯度不够而导致的失败。此外，对于一些通用玻璃仪器，它会给出替代方案的建议，这对于资源有限的实验室环境非常友好。例如，如果缺少特定的容量瓶，它会建议使用精度相近的量筒或烧杯进行粗略操作，并指出由此带来的误差范围，这种“实用主义”的风格非常接地气。甚至连废液处理的规范都写得非常细致，明确区分了酸性、碱性、有机和重金属废液的初步分类指南，体现了极高的环保意识和责任感。这本书的每一个细节似乎都在为“让实验顺利完成”这个目标服务，体现了作者极强的实战经验。

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这本书的难点在于，它对读者的基础知识有一定的要求，特别是涉及到一些热力学和动力学原理的章节，如果对基础理论不够扎实，直接上手可能会感觉吃力。比如，在讲解相平衡实验时，涉及到的吉布斯相律和阿亨巴赫方程的推导过程，作者的处理方式是直接给出结论和应用，对于初学者来说，可能会感觉像是在直接背公式，缺乏一个中间的“桥梁”来帮助理解这些复杂数学模型的来源。当然，这也可能是我个人阅读习惯的问题，或许作者是希望读者将这部分内容与主修的理论化学教材结合起来学习。不过，话又说回来，正是这种对深度的追求，使得这本书在面对进阶实验时依然保持了很高的参考价值。它不是一本用来应付考试的“速成宝典”，而更像是一本需要沉下心来啃读的专业参考书，对于那些渴望深入理解实验本质的人来说，这反而是优点。

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这本书的语言风格透露着一种老派的、对科学的敬畏感，读起来很有年代的厚重感，但又没有因此变得落伍。它的历史背景介绍部分做得非常出色，每次介绍一个经典的化学反应或实验技术时，都会穿插一段简短的“历史沿革”，让你了解到这项技术是如何一步步发展到今天的，这为实验增添了一种人文色彩。比如，讲到重量分析法时，它会提到早期科学家们为了提高精度所做的那些近乎偏执的努力，这激励着我们在使用现代精密仪器时，也不能忘记对基本操作的尊重。我特别喜欢其中对安全规范的强调，它不是那种冷冰冰的规定罗列，而是通过描述一些历史上因操作不当导致的事故案例来告诫读者，让“安全第一”的理念真正深入人心。这种讲述方式比单纯的警告更有效，因为它将抽象的规则具象化成了鲜活的教训。

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我花了整整一个下午的时间来细读其中关于定量分析的部分，发现这本书的侧重点明显偏向于实际操作的严谨性和误差分析。它并没有草草带过实验误差的来源，而是系统地将误差分为系统误差和随机误差两大类，并针对每种误差给出了实际的案例分析，比如仪器校准不当导致的系统偏差，或者读数瞬间的微小波动造成的随机影响。特别是关于数据处理那几章，简直可以算是一本小型的统计学应用指南，对于如何使用最小二乘法拟合数据、如何计算置信区间，讲解得非常到位，甚至还附带了如何利用常用的电子表格软件进行初步处理的指导。对于我这种对数据可靠性要求较高的学习者来说，这种细致入微的讲解非常宝贵。它教会我的不仅是如何完成实验，更是如何对实验结果负责，如何像一个真正的化学家那样去审视自己的数据，而不是仅仅交出一份“看起来正确”的报告。

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