1、近代物理基礎與實驗教學大綱一、課程基本信息課程代碼：12140108課程英文名：Modern Physics and Experimentation 電子信息教研室面向?qū)I(yè)：電子信息科學與技術專業(yè)課程類型：專業(yè)基礎課先修課程： 高等數(shù)學 大學物理大學物理實驗學分： 4總學時： 64學時（理論32學時、實驗32學時）二、課程性質(zhì)與目的二十世紀初開始的物理學基礎理論體系的重大變革近代物理學的誕生是自然科學的一個革命性飛躍。以相對論、量子理論為先導，形成高能物理學、核物理學、低溫物理學、凝聚態(tài)物理學、激光物理學等學科，促成了核裂變、核聚變、半導體、晶體管、激光器等重大科技成果的出現(xiàn)，形成諸多促進人類

2、社會生產(chǎn)力的高新產(chǎn)業(yè)。它改變了物理學乃至自然科學的面貌，掀開了人類自然觀和科學觀的新的一頁。在電子信息科學領域，現(xiàn)代光電信息采集、傳輸和處理的新型器件、介質(zhì)是基于物質(zhì)宏觀性質(zhì)的突破，而這樣的突破是對物質(zhì)和微觀結構及規(guī)律的認識的突破為前提的。近代物理學的知識理論的學習及典型性、綜合性實驗內(nèi)容的實踐性訓練對于本專業(yè)學生的專業(yè)課程的學習有很大的幫助。三、課程教學內(nèi)容與要求理論部分：第一章 緒論 1、教學內(nèi)容與要求（1）內(nèi)容第一節(jié)量子物理學發(fā)展簡史概述黑體輻射、光電效應、康普頓效應、原子光譜與原子結構第二節(jié)量子力學的研究對象及其特點第三節(jié)微觀粒子的波粒二象性德布羅意假設及其實驗驗證（2）要求了解近代物

3、理的發(fā)展簡史，理解量子力學和相對論對現(xiàn)代社會發(fā)展的重要意義，掌握有關黑體輻射、光電效應、康普頓效應、原子光譜與原子結構等經(jīng)典實驗及德布羅意關系式。2、重點光電效應等經(jīng)典實驗和德布羅意關系式3、難點量子性和德布羅意關系式的理解第二章 波函數(shù)和薛定諤方程1、教學內(nèi)容與要求（1）內(nèi)容第一節(jié)波函數(shù)：自由粒子的波函數(shù)，波函數(shù)的統(tǒng)計解釋第二節(jié)態(tài)的疊加原理第三節(jié)薛定諤方程： 薛定諤方程的建立 定態(tài) 定態(tài)薛定諤方程 波函數(shù)的標準條件第四節(jié)一線無限深勢阱第五節(jié)測不準關系第六節(jié)線性諧振子第七節(jié)勢壘慣穿（2）要求了解波函數(shù)和薛定諤方程的意義，理解波函數(shù)的統(tǒng)計解釋，掌握定態(tài)薛定諤方程和一線無限深勢阱、測不準關系等。2

4、、重點波函數(shù)及其統(tǒng)計解釋、定態(tài)薛定諤方程3、難點薛定諤方程及線性諧振子第三章 量子力學中的氫原子1、教學內(nèi)容與要求（1）內(nèi)容第一節(jié)球坐標系中氫原子薛定諤方程的解;第二節(jié)量子數(shù)與簡并度第三節(jié)氫原子波函數(shù)與能級（2）要求了解氫原子中的幾個量子數(shù)，理解并掌握用量子力學描述的氫原子的圖像。2、重點球坐標系中氫原子薛定諤方程的解3、難點球坐標系中氫原子薛定諤方程的解第四章 軌道與自旋1、教學內(nèi)容與要求（1）內(nèi)容第一節(jié)角動量第二節(jié)電子的自旋和磁矩第三節(jié)斯特恩格拉赫實驗第四節(jié)電子自旋共振第五節(jié)塞曼效應第六節(jié)雙共振與光泵，光學躍遷的一般規(guī)律（2）要求了解角動量以及自旋的概念，理解自旋的提出對解釋一些現(xiàn)象的重要

5、性，掌握磁矩與角動量的關系及斯特恩格拉赫、電子自旋共振、塞曼效應等實驗。2、重點角動量和自旋的概念3、難點斯特恩格拉赫、電子自旋共振、塞曼效應等實驗第五章 分子物理1、教學內(nèi)容與要求（1）內(nèi)容第一節(jié)分子結構與光譜的初步分析第二節(jié) 雙原子分子的振動、轉(zhuǎn)動及振動轉(zhuǎn)動能級第三節(jié)拉曼效應（2）要求了解用光譜分析分子結構的方法及拉曼效應，理解雙原子分子的振動、轉(zhuǎn)動情況2、重點光譜分析雙原子分子的結構3、難點理解雙原子分子的振動、轉(zhuǎn)動情況第六章 凝聚態(tài)和宏觀量子效應1、教學內(nèi)容與要求（1）內(nèi)容第一節(jié)晶體結構第二節(jié)晶體中電子的能帶與導電性質(zhì)第三節(jié)超導電性及其應用（2）要求了解晶體結構和晶體中電子的能帶與導電

6、性質(zhì)，了解超導電性及其應用2、重點晶體結構3、難點晶體中電子的能帶與導電性質(zhì)相對論與宇宙學初步1、教學內(nèi)容與要求（1）內(nèi)容第一節(jié)狹義相對論與廣義相對論第二節(jié)宇宙學初步（2）要求了解相對論及其對宇宙的描述2、重點狹義相對論3、難點對廣義相對論的理解 測試與應用技術1、教學內(nèi)容與要求（1）內(nèi)容第一節(jié)電子顯微分析第二節(jié)STM第三節(jié)核磁共振的原理與應用第四節(jié)電子順磁共振第五節(jié)拉曼散射譜（2）要求了解幾種測試分析的方法及應用2、重點電子顯微分析及STM、核磁共振3、難點核磁共振實驗部分教學內(nèi)容與要求實驗項目名稱實驗目的及要求實驗一光學多道分析器1了解多道分析的基本原理和多道分析器的基本結構及使用方法；2

7、掌握用已知光源的標準光譜線定標來測量未知光源譜線的方法；3研究發(fā)光二極管的發(fā)光特性。實驗二光的色度研究1了解并掌握測色原理；2了解1931CIExyz色度圖的作用；3計算三個樣品濾色鏡的色度值；4研究幾個不同顏色反射物的反射譜并計算其色度值。實驗四激光拉曼及熒光光譜實驗1了解激光拉曼的基本原理和基本知識以及用激光拉曼的方法鑒別物質(zhì)成分和分子結構的原理；2掌握LRS II激光拉曼/熒光光譜儀的系統(tǒng)結構和操作方法；3研究四氯化碳CCL4、苯C6H6等物質(zhì)典型的振動轉(zhuǎn)動光譜譜線特征。實驗五核磁共振1了解核磁共振（NMR）基本原理和實驗方法；2以含氫核的水為樣品，觀測影響氫核NMR吸收信號大小及線寬的

8、因素；3以含氫核的水為樣品，學會利用NMR法測磁場；4測量其它原子核的核磁矩。實驗六微波電子自旋共振1觀察電子自旋共振現(xiàn)象，學習用微波頻段檢測共振信號的方法；2測量標準樣品DPPH中自由基的因子和共振線寬；3學習利用ESR測量微波波導波長。實驗七塞曼效應1利用高分辨光譜儀器研究汞546.1nm光譜線的塞曼效應，并測量塞曼分裂的波長差；2學習用光譜學的方法，測定電子比荷的值。實驗八光拍頻法測量光速1光拍概念及其獲得2掌握光拍頻法測量光速技術。實驗九半導體泵浦綠光激光器1了解激光原理及倍頻技術。2觀測倍頻現(xiàn)象，測量倍頻效率 、相位匹配角。四、課程內(nèi)容與學時分配序號教學內(nèi)容學時課堂講授實驗課習題課討論課其它1第一章2322第二章63第三章44第四章65第五章46第六章27第七章28第八章6小計3232合計64五、考核方式閉卷筆試，占60%，主要考核近代物理知識和實驗原理；實驗開卷，占40%，主要考核近代物理實驗的動手能力。六、教材與教學參考書 教材：楊桂林近代物理和自編近代物理實驗講義教學參考書：1. 量子物理趙凱華2量子力學導論曾謹言3 近代物理實驗戴樂山4近代物理實驗