本科生教育

《物理学专业》实验教学大纲

课程编号: 08130002大纲执笔人方亮

课程名称固体材料专业实验大纲审批人甘肇强

英文名称Experimental for Solid State Material

课程学时54学时实验学时54学时

实验室名称固体材料实验室

实验课性质独立设课

适用专业物理学专业

一、本课程实验教学目的与要求

1、学习磁性、半导体材料及电介质材料基本量的测量方法

2、学习、使用掌握电子材料测量的基本仪器

3、学习分析误差来源和提高数据处理的能力

4、培养学生良好的科学作风和实验习惯,提高能独立做实验的能力

二、主要仪器设备及现有台套数

LCCG-1型电感电容测试仪2QBG-3型高频Q2

ZC36型高阻计1SZ85型数字式四探针测试仪1

SX1842型数字式电压表2TH-GSI直流数显恒流源1

CL-2型交流磁性自动记录仪1YS37型音频功率电源1

LZ3-04型函数记录仪2GF8型标准化方圈1

UJ25型高电势直流电位差计22810LCR数字电桥1

电磁铁3SDR-1拉曼光谱仪1

X射线晶体分析仪1XFG-7型高频信号发生器1

测微电极1HITACHI双踪示波器2

各类调压变压器5

三、实验课程内容和学时分配

序号

实验项目名称

目的要求

学时

分配

实验类 型

每组人 数

必开、选开

1

环型样品饱和磁化强度的测量

1、了解环形样品饱和Ms的测量原理。掌握测试方法与测试技术。

2、测量所给样环的饱和Ms值。

3

综合性

2

必开

2

软磁体氧体的温度稳定性的研究

1、掌握LCCG-1型电感电容测试仪测量软磁铁氧体的磁参数的基本原理与实验方法。

2、能根据μ-T曲线确定铁磁性物质的居里温度。

3

综合性

2

必开

3

用Q表和电感电容测试仪测量软磁铁氧体的磁特性

1、会使用Q表,掌握用Q表测量软磁铁氧体在较高频率下的μ和Q的方法。

2、学会LCCG—1型电感电容测试仪的使用方法。

3

综合性

2

必开

4

用形变电阻法测量磁致伸缩

1、掌握铁磁体产生磁致伸缩的基本原理。

2、学会用形变电阻(应变计)法测量磁致伸缩。

3

综合性

2

必开

5

硅钢片交流磁性的测量

1、掌握用方圈装置及伏-安表测量硅钢片的交流磁化曲线的原理与方法。

2、用方圈装置及瓦特表测量硅钢片总损耗的原理和方法。

3

综合性

2

必开

6

磁滞回线的测量

1、通过对铁氧体的磁滞回线的测量,了解并掌握磁滞回线的产生机理。

2、磁滞回线上定量的求出材料的几个主要磁参数Hc(矫顽力)、Bm(饱和磁感应强度)、P(损耗)的数值。

3

综合性

2

必开

7

介电常数、介质损耗的测量

1、了解电介质材料的介电常数、介质损耗及其测量方法。

2、掌握误差修正的方法。

3

综合性

2

必开

8

陶瓷材料热释电系数的测量

1、要求了解材料的热释电效应及其参数的测量方法。

2、测定所给试样的热释电系数。

3、掌握高阻计的使用。

3

综合性

2

选开

9

透明晶体的激光拉曼光谱

1、熟悉并掌握小型激光拉曼光谱仪的使用和调试方法。

2、了解分子振动拉曼光谱的基本原理,测定CCl4分子振动拉曼光谱,掌握测试液体样品拉曼谱图的实验技术。

3

综合性

2

必开

10

X射线衍射分析技术 德拜法

1、掌握拍摄德拜相技术。

2、用德拜粉末法测定对应于各衍射条纹的晶面间距,衍射面指针,晶格常数。

3

综合性

2

选开

11

四探针法测电阻率

1、掌握四探针测试电阻率的原理。

2、了解对样品几何尺寸的修正,了解影响测试结果的诸因素。

3

综合性

2

必开

12

压电陶瓷振子参数的传输法测量

1、通过测量压电振子及压电材料的一些参数,初步掌握传输法测量压电振子及压电材料参数的测试分析方法。

2、了解数字电桥的使用。

3

综合性

2

选开

四:实验项目的内容和要求

实验项目名称:环型样品饱和磁化强度的测量

实验内容:(1)测量样环尺寸,在样环上均匀绕制一定匝数的测量线圈。

(2)在一定的外场范围内,测定样环的χ-1-He关系。

实验要求:(1)获得磁性物理学中的有关饱和磁化强度的相关知识。

(2)掌握利用外推的作图法来处理一些物理问题。

 

 

实验项目名称:软磁体氧体的温度稳定性的研究

实验内容:(1)将样品线圈接至LCCG-1型电感电容测试仪的Lx 测试柱上,并将样品置于实验电炉中,记下室温及室温时的Lx。

(2)用调压变压器控制加热电炉的温度。每隔20ºC测一点,每测一点需保温约5分钟,达到热平衡时方可测量。

(3)作出μ-t曲线,测出居里温度Tc。

实验要求:(1)铁磁、反铁磁、顺磁等磁性物理学综合知识。

(2)掌握居里点在磁性材料中的主要特征。

 

 

实验项目名称:用Q表和电感电容测试仪测量软磁铁氧体的磁特性。

实验内容:(1)用Q表测量软磁铁氧体在较高频率下的μ和Q的方法。

(2)用倍频法测量线圈分布电容C0

实验要求:(1)掌握LCR电路中的谐振关系,以及处理寄生电容的方法。

(2)掌握Q表和电感电容测试仪的测试原理

 

实验项目名称:用形变电阻法测量磁致伸缩

实验内容:(1)计算出螺线管中的磁场强度。

(2)以H为横坐标,λ为纵坐标,画出λ-H曲线.并求出饱和磁致伸缩系数λ。

实验要求:(1)掌握铁磁体产生磁致伸缩的基本原理。

(2)掌握形变电阻的作用

 

 

实验项目名称:用形变电阻法测量磁致伸缩

实验内容:(1)计算出螺线管中的磁场强度。

(2)以H为横坐标,λ为纵坐标,画出λ-H曲线.并求出饱和磁致伸缩系数λ。

实验要求:(1)掌握铁磁体产生磁致伸缩的基本原理。

(2)掌握形变电阻的作用

 

 

实验项目名称:硅钢片交流磁性的测量

实验内容:(1)作出交流磁化曲线。

(2)作出损耗曲线。

(3)根据曲线计算出相应的损耗比。

实验要求:(1)掌握用方圈装置及伏-安表测量硅钢片的交流磁化曲线的原理与方法。

(2)用方圈装置及瓦特表测量硅钢片总损耗的原理和方法。

 

 

实验项目名称:磁滞回线的测量

实验内容:(1)采用CL-2交流磁性记录仪,绘制B-H图。

(2)通过B-H图,得到剩磁、矫顽力等磁特性参数。

实验要求:(1)通过对铁氧体的磁滞回线的测量,了解并掌握磁滞回线的产生机理。

(2)磁滞回线上定量的求出材料的几个主要磁参数Hc(矫顽力)、Bm(饱和磁感应强度)、P(损耗)的数值。

 

 

实验项目名称:介电常数、介质损耗的测量

实验内容:(1)采用QBG-3高频Q表,测量电介质材料的介电常数。

(2)采用QBG-3高频Q表,测量电介质材料的介质损耗。

实验要求:(1)掌握电介质材料的介电常数、损耗的定义及其测量方法。

(2)掌握误差修正的方法。

 

 

实验项目名称:陶瓷材料热释电系数的测量

实验内容:(1)测量样品的ip∽T及T∽t关系。

(2)根据测量值计算各个温度点的p值,绘出p∽T关系曲线,确定

20℃时样品的热释电系数p。

实验要求:(1)要求了解材料的热释电效应及其参数的测量方法。

(2)掌握高阻计的使用。

 

 

实验项目名称:透明晶体的激光拉曼光谱

实验内容:(1)采用小型激光拉曼光谱仪测量得到相应的CCl4拉曼谱图。

(2)从记录到的谱图上量出各个散射峰值的波长并换算到频率量值,验证斯托克斯线和反斯托克斯线频移量的对称性、强度之间的差别。

(3)根据各条谱线(斯托克斯线)的频移量计算出CCl4的振动能级差△E。

实验要求:(1)熟悉并掌握小型激光拉曼光谱仪的使用和调试方法。

(2)了解分子振动拉曼光谱的基本原理,测定CCl4分子振动拉曼光谱,掌握测试液体样品拉曼谱图的实验技术。

 

 

实验项目名称:X射线衍射分析技术 德拜法

实验内容:(1)采用JF-1 X射线晶体分析仪,拍摄多晶铜丝的X射线衍射图。

(2)测定对应于各衍射条纹的晶面间距,衍射面指针,晶格常数。

实验要求:(1)掌握拍摄德拜相技术。

(2)用德拜粉末法测定对应于各衍射条纹的晶面间距,衍射面指针,晶格常数。

 

 

实验项目名称:四探针法测电阻率

实验内容:(1)采用用电压测试仪测量样品的电阻率。

(2)用四探针测试仪测量样品的电阻率,并与电压测试仪测量的结果相比较。

实验要求:(1)掌握四探针测试电阻率的原理。

(2)了解对样品几何尺寸的修正,了解影响测试结果的诸因素。

 

 

实验项目名称:压电陶瓷振子参数的传输法测量

实验内容:(1)测出振子的基音串联谐振频率fs,并联谐振频率fp,一次泛音串联谐振频率fs。

(2)在基音串联谐振频率fs处,测量振子最小阻抗绝对值。

(3)用精密LCR数字电桥测出圆片振子的静态电容。

实验要求:(1)通过测量压电振子及压电材料的一些参数,初步掌握传输法测量压电振子及压电材料参数的测试分析方法。

(2)了解数字电桥的使用。

 

五、考核方式

1、实验报告

实验报告的要求:应包括实验目的,掌握的知识点、所使用的设备、实验的内容(其中需要有详细的公式推导过程和详细的图表)

 

2、考核方式

(1)实验课的考核方式:平时实验操作和笔试结合。

(2)实验课考核成绩确定,平时实验课操作成绩占课程总成绩的70%,笔试占30%。

 

六、实验教材、参考书

1、教材固体材料专业实验指导书

 


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