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第1章　测量误差 1

1.1　测量与误差 1

1.1.1　直接测量与间接测量 1

1.1.2　最佳估计值与偏差 2

1.1.3　误差的分类 3

1.2　系统误差处理 4

1.2.1　发现系统误差的方法 4

1.2.2　系统误差的减小与消除 4

1.3 随机误差处理 5

1.3.1　随机误差及其分布 5

1.3.2　标准差 7

1.3.3　坏值的剔除 8

1.3.4　仪器误差 9

1.4　测量值的有效数字 11

1.4.1　有效数字的一般概念 11

1.4.2　直接测量量的有效数字读取 11

1.4.3　间接测量量有效数字的运算 12

1.4.4　有效数字尾数的舍入法则 12

1.5　测量结果的不确定度 13

1.5.1　测量不确定度的基本概念 13

1.5.2　直接测量结果的不确定度评定 14

1.5.3　间接测量量的不确定度评定 16

练习题 18

第2章　数据的表示与处理 21

2.1　数据的表示 21

2.1.1 列表法 21

2.1.2　作图法 22

2.2　线性回归 23

2.2.1 图解法 23

2.2.2　最小二乘法 24

2.2.3 曲线改直 26

2.3　Excel用于处理物理实验数据 27

2.3.1　Excel用于误差计算 27

2.3.2 Excel用于绘制实验曲线 27

练习题 31

第3章　物理实验常用仪器的使用 33

3.1 基本物理量测量及实验室常用器具 33

3.1.1　长度的测量及常用器具 33

3.1.2　质量的测量及常用器具 36

3.1.3　时间的测量及常用器具 37

3.1.4　电学量的测量及常用器具 38

3.1.5　温度的测量及器具 45

3.1.6　光源 46

3.2　基本操作技术 47

3.2.1　仪器调整与通用操作技术 47

3.2.2　电学实验和光学实验的专门技术 49

3.3　预备性操作练习 50

3.3.1　游标卡尺测金属杯体积 50

3.3.2　千分尺测钢珠体积 51

3.3.3　读数显微镜测毛细管内外径 51

3.3.4　流体静力称衡法测物体密度 52

3.3.5　焦利秤研究谐振动 53

3.3.6　单摆测重力加速度 54

3.3.7　在气轨上测量加速度 55

3.3.8　电势差计的使用 57

3.3.9　黑盒子实验 57

3.3.10　混合法测固体的比热容 58

3.3.11　测薄透镜焦距 59

3.4　常用仪器使用实验 61

3.4.1　滑线变阻器与二极管伏安特性 61

3.4.2　示波器的使用 63

3.4.3　分光计的调整和使用 72

3.4.4　杨氏模量的静态法测量 80

3.4.5　刚体转动惯量的测量 84

3.4.6　等厚干涉测量与读数显微镜的使用 89

第4章　物理实验基本方法 94

4.1　基本实验方法 94

4.1.1　比较测量法 95

4.1.2　放大测量法 96

4.1.3　平衡测量法 96

4.1.4　补偿测量法 97

4.1.5　模拟测量法 98

4.1.6　转换测量法 98

4.2　共振法实验 99

4.2.1　声速测量 99

4.2.2　共振法测杨氏模量 103

4.3 电桥法实验 108

4.3.1　电桥法测电阻 109

4.3.2 电阻应变片研究与杨氏模量的测量 114

4.3.3　直流非平衡电桥的原理及应用 118

4.4　磁场和磁性能测量 122

4.4.1　软磁材料磁滞回线和基本磁化曲线 125

4.4.2　用冲击电流计测螺线管内磁场 129

4.4.3　霍耳效应测磁场 133

4.5　温度的测量及其应用 137

4.5.1　不良导体热导率的测量 140

4.5.2　PN结正向压降的温度特性研究 145

4.5.3　高温超导电阻——温度特性的测量 148

4.6　波动光学实验 151

4.6.1　双棱镜干涉测量光波波长 152

4.6.2　迈克尔孙干涉仪测量激光波长 156

4.6.3　偏振光及其应用 160

4.6.4　利用超声光栅测定液体中声速 168

4.7　微电流测量及数字技术 171

4.7.1　光电效应 172

4.7.2　弗兰克-赫兹实验 179

第5章　专题实验 184

5.1 电子特性 184

5.1.1　用密立根油滴仪测量电子电量 185

5.1.2　金属电子逸出功的测定 190

5.1.3 电子在电场磁场中的运动及电子比荷的测定 194

5.2　波的衍射 200

5.2.1　光波的夫琅和费衍射 201

5.2.2　透射光栅衍射 204

5.2.3　微波布拉格衍射 206

5.2.4　X射线晶体衍射 210

5.2.5　电子衍射 213

5.3 光源光谱 216

5.3.1　棱镜光谱与光栅光谱 217

5.3.2　小型棱镜读（摄）谱仪测氢原子光谱 219

5.3.3　光栅光谱仪测光谱 223

5.4　超声波原理及应用 226

5.4.1　超声波的产生与传播 227

5.4.2　固体弹性常数的测量 232

5.4.3　超声波探测 235

5.4.4　超声波成像基本原理 238

5.5　迈克尔孙干涉仪 241

5.5.1　测量钠光双线的波长差 242

5.5.2 白光干涉测量平板玻璃折射率 243

5.5.3　法布里-珀罗干涉仪测钠光双线波长差 245

5.6　光纤技术 249

5.6.1 光源与光纤特性 250

5.6.2　光信号传输 253

5.6.3　光纤传感 255

第6章　设计性实验 259

6.1 实验设计基础知识 259

6.1.1　物理模型的建立 260

6.1.2　物理模型的比较与选择 260

6.1.3　实验方法的选择 261

6.1.4　测量仪器的选择与配套 261

6.1.5　测量条件与实验参数的确定 262

6.1.6　实验参数的拟定 262

6.1.7　实验设计报告 263

6.1.8　实验操作 263

6.1.9　数据处理及撰写报告 263

6.1.10　实验设计举例 263

6.2　设计性实验题目 265

6.2.1 玻璃折射率的测定 265

6.2.2　测量不规则物体的密度 266

6.2.3 电容和电感的测量 266

6.2.4　冲击法测量软磁材料静态磁特性 267

6.2.5　超声波测量液体浓度 267

6.2.6　重力加速度的测定 268

6.2.7　用非接触法测距 268

6.2.8　霍耳传感器的应用 269

6.2.9　液位的测量 269

6.2.10　光敏器件的研究 270

6.2.11　碰撞时瞬态力的研究 270

6.2.12　乐器（吉他）弦振动的研究 271

6.2.13　全息光栅的制作 271

6.2.14　万用表的设计与组装 272

6.2.15　弦驻波法测量交流电频率的装置 273

6.2.16　显微镜和望远镜的组装 273

6.2.17　电子温度计的组装 274

常用物理常量表 275