1、復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)物理實驗理論知識復(fù)習(xí)物理實驗復(fù)習(xí)一、什么是普通物理實驗？?最基本的物理實驗，包括力、熱、電、光及近代物理實驗?理科、工科、醫(yī)科各專業(yè)都普遍要做的物理實驗。二、物理實驗對物理學(xué)在其他學(xué)科中應(yīng)用的意義?材料：物性測試、新材料的發(fā)現(xiàn)、制備?化學(xué)：光譜分析、放射性測量、激光分離同位素?生物：各類顯微鏡（光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡、X光顯微鏡、原子力顯微鏡），DNA操縱、切割、重組以及雙螺旋結(jié)構(gòu)的分析?醫(yī)學(xué)：診斷一一X光、CK核磁共振、超聲波治療一一放射性、激光、微波、丫刀結(jié)論：物理實驗是物理學(xué)在其他學(xué)科中應(yīng)用的橋梁。第二章：實驗數(shù)據(jù)的處理一、為什么要處理數(shù)據(jù)？1、大多物理規(guī)律是用物理量之間的定

2、量關(guān)系來表述的。2、實驗得到的數(shù)據(jù)只有經(jīng)過正確的處理才能得到公認的、合理的結(jié)論。二、誤差分析與不確定度評定?測量測量者采取某種測量方法用某種測量儀器將待測量與標準量進行比較。（質(zhì)量、長度、體積）?誤差測量值與真值的差?誤差的成因：1 .測量方法（伏安法測電阻、熱電偶測溫度）2 .測量者（經(jīng)驗、估讀、疏忽）3 .測量儀器及標準量（定標、環(huán)境、時效）?誤差分析的重點在測量方法（體溫計、單擺測g）o?測量者的估讀、儀器和標準量的不確定程度是可以用一定的方法評定的，稱為“不確定度評定”。三、關(guān)于測量不確定度的評定方法?不確定度-被測量分散性的表征。?分為兩類：A類一由多次測量統(tǒng)計分析評定的不確定度B類

3、一其他方法評定的不確定度1）A類不確定度的評定方法：對待測量x進行n次全同測量：測量次數(shù)n越多，uA越小。一般可在科學(xué)型計算器上直接得出計算結(jié)果。1物理實驗復(fù)習(xí)2）B類不確定度的評定方法：（1）測量不確定度（與測量方法和測量經(jīng)驗有關(guān)），可取:物1=%I最好）（中等）其中笈是儀器的分度值%=%（很差）(多次測量時，uB1由uA代替)(2)儀器不確定度(與儀器種類、級別及使用條件有關(guān))口閡分布).正志分鬧其中口是儀器不確定度的限值.(三庫分布)au,B2c?不確定度的合成：1)單次測量：22u(x),u(x),u(x)12BB在長度測量中，長度值是兩個位置讀數(shù)x1和x2之差，其不確定度合成公式為：

4、222u(x),u(x),u(x),u(x)B11B12B22)多次測量：22uxuxux()()(),AB2?不確定度的傳遞：在間接測量時，待測量是由直接測量的量通過計算而得的。此時，待測量的不確定度由各直接測量的量的不確定度傳遞而得。1)加減法：T=,W3)=(馬)2)乘除法：、'=出或j4-*/k1/-2/3)乘方：22n,u(y)u(x),y,x,n,yx一，2物理實驗復(fù)習(xí)4） 一般傳遞公式:V = /(.Vr A,.Vv,.四、測量結(jié)果的表示方法：1）測量結(jié)果的一般表示法：x,u（x）如，長度為（1.05?0.02）cm,2）測量結(jié)果的百分比表示法：u（x）,100%x如，長

5、度為1.05cm,相對不確定度2%。3）測量結(jié)果的有效數(shù)字表示法（簡略表示）五、有效數(shù)字表示法?有效數(shù)字-從第一個不為0的數(shù)開始算起的所有數(shù)字。如，0.35（2個）；3.54（3個）；0.003540（4個）；3.5400（5個）。?不確定度本身一般只取一個有效數(shù)字，測量值的末位有效數(shù)字應(yīng)與不確定度的有效數(shù)字對齊。即：測量值的末位有效數(shù)字是不確定的。?計算結(jié)果的舍入原則：4舍6入，遇5末偶如，計算值為3.54835;3.65325若不確定度為0.0003,則取x=3.5484;3.6532若不確定度為0.002,則取x=3.548;3.653若不確定度為0.04,則取x=3.55;3.65大于

6、5入，小于5舍；若不確定度為0.1,則取x=3.5;3.7剛好是5時，若前一位為奇數(shù)則入，為偶數(shù)則舍。?有效數(shù)字的運算規(guī)則:1: 如：57.310.01562.24342(=55.08218)=55.082: 如：57.31X0.0156?2.24342(=0.398514767)=0.399注意：在前兩種不確定度表示方法中，測量值也必須按有效數(shù)字的規(guī)定來表示。六、如何讀圖1、從圖上讀數(shù)據(jù)點的值(X,Y)時，應(yīng)正確反映有效數(shù)字。2、從圖上讀某點的單一坐標值(X或Y)時，不僅應(yīng)正確反映有效數(shù)字，還要標明單位。3、從圖上求直線斜率時，取兩數(shù)據(jù)點的距離應(yīng)遠些，但不超過實驗點的范圍；斜率應(yīng)有相應(yīng)的單位

7、。3物理實驗復(fù)習(xí)七、最小二乘法直線擬合最小二乘法認為：假設(shè)各xi的值是準確的，所有的不確定度都只聯(lián)系著yi，若最佳擬,合的直線為：，則所測各值與擬合直線上相應(yīng)的各估計值y,kx，by,kx，biiyi之間的偏差的平方和最小，即：直線方程中：n,2iis,(y,y),min,i,解方程得：11l,(x,x)(y,y),(xy),xy,xyiiiiiinlxyk,1222ll,(x,x),x,(x)xx,xxiiinb,y,kx相關(guān)系數(shù)：lxy212r,2，l,y,y,y,y,yyiiil,lxxyyn如果y和x的相關(guān)性好，可以粗略考慮b的有效位數(shù)的最后一位與y的有效數(shù)字最后一位對齊，k的有效數(shù)字與yn-y1和xn-x1中有效位數(shù)較少的相同。八、最小二乘法直線擬合的不確定度估算：以為例在假設(shè)只有存在隨機誤差的條件下(且y的儀器不確定度遠小