近代与综合实验

• 利用直线等离子体装置STEP中的朗缪探针测量氘等离子体参数

  程龙;崔家铜;蒋韫哲;宋汉丰;于倩楠;彭加官;胡地;袁悦;金硕;吕广宏;

  直线等离子体装置能够产生高于10~(22) m~(-2)·s~(-1)的高通量等离子体，是模拟聚变堆边界等离子体与材料相互作用的重要实验手段，而朗缪探针是测量等离子体通量等参数的重要技术方法.本文介绍了基于北京航空航天大学直线等离子体装置STEP中朗缪探针系统开展的实验测量工作：基础实验部分，可以完成等离子体的电子温度、电子密度、通量的测量；扩展实验部分，可以获得电子温度、电子密度和通量随磁场、等离子体源等外界参数的变化关系.通过分析上述外界条件和等离子体参数的关系，使学生掌握基于朗缪探针的高通量等离子体参数实验测量方法.

  2025年07期 v.45;No.419 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1039K]
  

普通物理实验

• 基于超声光栅测量液体浓度和声速

  郭永利;童童;王红理;常凯歌;朱鹏羽;王智辉;

  基于超声光栅研制了测量液体浓度和声速的实验装置，该装置避开了测量超声光栅与光屏之间的距离，并使用CCD相机拍摄图像测量条纹间距.利用Python开发了集数据计算、数据拟合、数据输出为一体的配套软件，以实现实验结果的快速输出.本装置制作简单，成本较低，容易操作，此外其原理简单易于理解，数据处理结果还可以进行数字化显示.利用该装置还可以研究温度对声速的影响规律.

  2025年07期 v.45;No.419 9-12+18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1000K]
  

• 高精度测量冰的导热系数

  张倩;李加乐;宋一帆;张玄启;朱皓天;高博;张俊武;

  探究了冰面准一维传热熔化过程的物理机制，设计了测量冰的导热系数的方法.该方法利用数值模拟将传热的冰块在一维方向无限微分切片，数字化薄片的温度、位置、时间等要素，将冰块视为结构体数组，建立新的理论模型，简化了传统传热模型复杂且难以计算的数学问题处理.根据该理论模型自制了实验平台，并验证了该系统可实现冰的导热系数的高精度测量，实现了数字化、可视化的智能监测.与常用的热线法相比，该实验平台无需实时测温，且结构简单易操作，性能稳定可靠.

  2025年07期 v.45;No.419 13-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1060K]
  

课程·教材·教法

• 半导体瞬态反射光谱实验的教学设计与实践

  侯文鑫;王誉焯;汪波;王引书;常青;

  瞬态反射光谱是研究材料表界面电荷动力学的有力工具.本文设计了半导体材料如Ge和GaAs瞬态反射光谱的教学实验，旨在引导学生认识半导体材料的瞬态反射特性.通过实验设计、装置搭建和实验数据分析等教学环节，使学生能够深入了解半导体材料的激发态动力学过程.

  2025年07期 v.45;No.419 19-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1189K]
  

• 热电转换与热力学第二定律实验设计与教学实践

  薛玉琪;李祝;何振辉;

  利用半导体致冷片(TEC)内热电热机热路与固体传热热路并联的模型，构建有限时间热力学的自主学习实验平台，开设多变量相互作用实验.教学实践表明，该实验的教学促进了学生深入理解热电效应和热力学第二定律等知识，并提升了学生的实验动手能力.

  2025年07期 v.45;No.419 27-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1396K]
  

学生园地

• 超构表面电磁调控的教学实验设计与研究

  于竣亦;赵倞;周磊;俞熹;何琼;

  超构表面能够在亚波长尺度下实现对电磁波诸多特性的高效调控，从而成为了近年来微纳光学领域的研究热点.将超构表面相关的前沿科研成果引入近代物理实验课程，设计了以均匀型各向异性反射式超构表面和反射式梯度相位超构表面为主要研究对象的完整教学实验流程.在展示超构表面对反射相位和电磁波波前的调控能力的同时，引导学生利用电动力学相关知识理解和掌握超构表面基于惠更斯原理实现功能性电磁调控的核心物理思想，开展数值仿真模拟、微波远场实验和处理与分析数据的基本科研技能训练.

  2025年07期 v.45;No.419 35-42+62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1781K]
  

• 基于面阵CCD的转镜法测光速实验

  陆俊辰;李朝希;徐铖喆;周伟杰;杨智慧;王晓峰;

  基于几何光学原理，利用普通物理实验室中常见的仪器和元件搭建转镜法测量光速的实验装置.以高速旋转的反射镜为核心，采用大焦距凸透镜+平面反射镜替换凹面反射镜，降低了装置成本；采用横置双电机，提高了转动过程中装置的稳定性.转镜法测量光速的实验装置较为简单，可与传统的光拍法互为补充，使学生学习和了解测量同一物理量的多种方法.

  2025年07期 v.45;No.419 43-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1275K]
  

• 单轴环形磁通门磁强计的性能探究

  张聪;韩建卫;景昱桥;符宏军;王拴;钟瑞;过聪;

  环形磁通门传感器在微弱磁场测量领域应用广泛，其灵敏度的提高具有重要研究意义.采用锁相放大器替代电路板构建实验装置，结合数值计算与实验，探究了磁芯厚度、激励电压大小及频率对单轴环形磁通门传感器灵敏度的影响.经参数优化，单轴环形磁通门传感器的灵敏度为0.551 6 mV/μT,精度为0.1μT,采用该传感器实现了对微弱磁场环境的高精度测量.

  2025年07期 v.45;No.419 48-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1534K]
  

• 复杂孔径衍射图样分析与透镜焦距测量

  朱康安;李毅涵;李浩;杨文革;高大强;冯娟娟;

  通过理论分析、仿真模拟和实验测量，探究了利用复杂孔径衍射图样精确快速测量凸透镜焦距的方法.实验观察到泡沫镍衍射图样中的条纹消失现象，分析实验数据发现其物距-像距变化规律与高斯公式近乎一致，但是有偏差.基于傅里叶光学原理进行理论分析及推导，修正了焦距计算公式.对多块透镜测量的结果表明，该方法对焦距较大透镜的测量相对偏差小于0.50%,其中焦距为10.00 cm透镜的焦距测量相对偏差仅为0.06%,优于位移法、自准法以及使用规则结构作为衍射屏的测量结果.

  2025年07期 v.45;No.419 54-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1733K]
  

• 物理学师范专业国家级实验教学示范中心(东北师范大学)

  <正>东北师范大学物理学师范专业国家级实验教学示范中心前身为2000年建立的物理系实验教学中心,历经2007年吉林省示范中心、2015年国家级示范中心两次跨越,2018年获批省级科普教育基地。2022年牵头建设教育部首批大学物理实验课程虚拟教研室。中心依托学院“国家一流本科专业”、国家“双一流”学科等优质平台,秉承学校“尊重的教育”“创造的教育”育人理念,构建以立德树人为根本、课程思政为灵魂、“两性一度”为内涵、教学模式为载体、评价改革为杠杆的实验教学体系,践行“理论与实验结合、教学与科研融合”教改思路、“目标导向”“PPBL教学模式”“过程评价”教学思想,建立分层次系统化的“六级模块化课程体系”,每年为全校约20个专业、2500余名学生提供教学服务,年总人时数超60万。

  2025年07期 v.45;No.419 63页 [查看摘要][在线阅读][下载 1029K]
  
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