大学物理实验

  • 衍射叠加算法在孔缝状结构干涉实验中的应用

    柏鹤卿;程广琪;张皓阳;郭雅;邱淑伟;张沛;

    传统光学实验难以对光束通过复杂结构的成像情况进行准确分析.本文设计了包含电控位移平台、成像光屏以及采集相机等装置的实验平台,基于Matlab衍射叠加算法模拟了激光干涉成像,得到了不同位置下孔缝状结构干涉图样的几何性变化规律.采用不同波长红绿合束激光代替传统单色激光作为光源,得到精确度高、对比度合适的孔缝状结构干涉和衍射图像,实验结果和仿真结果特点相吻合,揭示了光的干涉、衍射特点.将实验设计和程序仿真相结合,为复杂光学仪器的设计和光学实验教学提供了思路指导.

    2026年01期 v.46;No.425 1-8+24页 [查看摘要][在线阅读][下载 998K]
  • BaFe12-2xNixRuxO19的磁性能、本征铁磁共振及其引发的宽频带微波吸收

    樊泽宇;李书琦;李昭萱;王晨曦;张勖;常虹;

    本研究旨在探究Ni~(2+)和Ru~(4+)共掺杂对BaFe_(12)O_(19)的离子占位、磁性能及其本征铁磁共振特性的影响.通过X射线衍射图谱精修,确定了Ni~(2+)和Ru~(4+)在晶格中的择优占位行为.结果表明,随着掺杂含量(x)的增加,材料的饱和磁化强度降低,矫顽力显著减小,而本征铁磁共振的固有频率略有上升.由于本征铁磁共振可吸收并耗散大量电磁波,BaFe_(12-2x)Ni_xRu_xO_(19)表现出优异的微波吸收性能.当x=0.7时,在厚度低于3mm的条件下,材料在6.6~16.7GHz频率范围内的反射损耗低于-10dB,吸收带宽为10.1GHz,覆盖部分C波段、全部X波段及部分Ku波段.该研究表明,x=0.5,0.7时的化合物可作为厚度较薄的高性能微波吸收材料,在实际应用中具有良好潜力.

    2026年01期 v.46;No.425 9-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 1092K]
  • 光纤马赫-曾德尔干涉仪的温度变化测量

    高宇航;吴宇豪;马春光;王海林;王雪珍;

    采用光纤通信常用器件搭建MZI干涉仪温度测量系统,引入涂覆层与套管的放大系数B,系统具有高灵敏度,且可通过光纤长度调节.实验表明:工作在40~60℃时,示波器脉冲数和频率与温度变化量成正比(6.68℃~(-1),6.63Hz/℃);低温、高温区段(0~20℃,80~100℃)仍保持良好的线性关系;采用聚酰亚胺等耐高温涂层可改善高温区B值波动.本研究内容为温度变化测量提供了简易方案,可丰富光纤传感的教学内容.

    2026年01期 v.46;No.425 17-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 682K]
  • 基于永磁体的磁致旋光效应实验研究

    安永钊;徐红昌;宋柏君;刘露;裴佳仪;郑大怀;王晓杰;

    传统的磁致旋光效应实验使用电磁铁产生磁场,由于电磁铁在通电时发热较明显,磁场强度不稳定,导致测量结果误差较大.本文使用永磁铁重新设计了磁致旋光效应实验装置,测量NaCl溶液的质量分数灵敏度为0.04rad~(-1).基于磁致旋光增强效应,设计了四镜蝶形旋光增强结构,该结构能够使光多次通过样品实现磁致旋光增强效应,灵敏度提高至0.141rad~(-1),实现了3倍以上的灵敏度提升.本装置有利于加深学生对磁致旋光增强效应的理解与应用,同时具有测量稳定、精度高、成本低等特点,有利于进行教学推广.

    2026年01期 v.46;No.425 25-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 343K]
  • 光声断层成像中延时叠加与通用反投影算法实验对比研究

    殷杰;冯英杰;何君君;金玮;项四平;

    光声断层成像因兼具光学对比与超声分辨率而受到广泛关注,其中图像重建算法是影响成像质量的核心因素.本文从理论分析、数值仿真实验及动物活体实验3个层面比较了延时叠加与通用反投影2种典型算法的性能差异.实验显示,通用反投影在理想成像条件下更能保留细节,重构精度优于延时叠加;而延时叠加在噪声存在时具有更强鲁棒性,且成像速度优于通用反投影;此外,低频信号成分对两者的重构质量均具有重要影响.研究结果表明,2种算法在不同成像条件下各具优势,可为光声断层成像实际应用中的算法选择提供参考,同时也为声学实验教学中展示波动理论与成像方法的结合提供了范例.

    2026年01期 v.46;No.425 30-36+41页 [查看摘要][在线阅读][下载 687K]
  • 用平行板电容器测量电荷量

    郭泉威;王中平;韦先涛;赵伟;孙腊珍;张增明;

    基于电磁学理论,使用平行板电容器和COMSOL数值模拟,设计并搭建带电小球的电荷量测试装置.该装置可以测量纳库仑(nC)量级的电荷量,可望能测量皮库仑(pC)量级,并具有良好的可重复性.通过实验加深了学生对静电场和场中物质相互作用的理解,并帮助学生掌握微小电荷量的测量方法.

    2026年01期 v.46;No.425 37-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 258K]

专题

  • 基于MATLAB的谐振子和BEC动力学仿真模拟

    王硕;萧嘉瑞;庄铠瑜;陈小龙;

    以偶极振荡和呼吸振荡为研究对象,基于MATLAB平台开发了交互式仿真系统.该系统实现了对二维谐振子势阱和玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)的可控模拟,重点考察了粒子种类、数量及相互作用强度等参数对系统动力学行为的影响.通过将抽象理论转化为数值模拟与可视化仿真,一方面可加深学生对谐振子、BEC以及集体激发等重要概念的理解,另一方面通过高度可控的交互操作可增强学生学习的趣味性和参与度,有助于培养学生的理论分析能力和数值实践技能.

    2026年01期 v.46;No.425 42-48+56页 [查看摘要][在线阅读][下载 709K]
  • AI赋能前沿物理实验教学的探索与实践

    杨帆;黄淑芬;冯劼;

    基于阿尔法磁谱仪大科学装置设计的“阿尔法磁谱仪触发器分析”是中山大学理学院开设的物理学专业实验课程中的前沿物理实验项目.在教学实践中,通过搭建本地大语言模型协助学生完成复杂的编程和专业软件使用,提升了实验教学的整体效率与学生的学习体验.通过介绍实验内容的设计以及本地大语言模型的使用,分析了AI辅助前沿物理实验教学的可行性与优势,并通过分析问卷探讨了如何更好使用AI辅助实验教学的问题,以期在智能化迅速普及、科技科研飞速发展的时代背景下,为高效优化建设和发展实验课程提供借鉴和参考.

    2026年01期 v.46;No.425 49-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 476K]
  • 基于LabVIEW的双光子量子态层析仿真实验

    何英秋;官爱强;张天怡;丁东;

    基于量子态层析原理,采用LabVIEW编程技术设计和开发了双光子量子态层析仿真实验.在仿真实验的架构中,采用模块化的程序框图设计,构建了5个并行运行的循环模块,包括初始化模块、仪器控制主程序模块、参数设置模块、数据处理模块和实验计时模块.仿真平台能够对输入的实验参数进行公式化数值运算和高效处理,其参数连续可调,再通过智能设置随机数实现对双光子量子态层析技术的实验模拟.这种设计不仅提升了系统的灵活性和可维护性,还确保了仿真实验的高效、准确运行.

    2026年01期 v.46;No.425 57-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 770K]

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    <正>《物理实验》是由教育部主管、东北师范大学主办的学术期刊,是教育部高等学校物理学类专业教学指导委员会会刊,是全国高等学校实验物理教学研究会副秘书长单位,是全国高等学校物理演示实验教学研究会常务理事单位.本刊宗旨主要是交流物理实验研究成果,介绍国内外物理实验教学经验,培养读者的科学精神与创新能力,引领我国物理实验教学的改革与发展.杂志着重刊载对物理实验教学改革与发展具有前瞻性,对实验教学的具体问题具有指导性,对新科技成果应用于实验教学具有深度融合性,对传统实验内容具有拓展性和创新性的论文.目前开设的主要栏目有:前沿导读、大学物理实验、课程·教材·教法、专题等.《物理实验》适合于物理实验工作者、理工科学生以及教学仪器研制技术人员阅读.

    2026年01期 v.46;No.425 29页 [查看摘要][在线阅读][下载 68K]
  • 物理学国家级实验教学示范中心(中山大学)

    <正>中山大学物理实验教学中心(后简称“中心”)初建于2001年,2005年被评为广东省物理实验教学示范中心,2007年被评为国家级物理实验教学示范中心建设点,2012年通过教育部验收,既是中山大学物理学院“国家物理学科理科基础科学研究和教学人才培养基地”的重要组成部分,也是开展物理实验教学和学生课外学习的主要场所.

    2026年01期 v.46;No.425 63页 [查看摘要][在线阅读][下载 770K]
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