2009近代物理实验绪论1.pptVIP

近 代物理实验　绪论 漳州师范学院 物电系 内容提要 一、实验误差与数据处理 1、实验结果的表示方法 一、实验误差与数据处理 由于真值无法确定，所以用平均值代替 一、实验误差与数据处理 测量的结果应表示为： 一、实验误差与数据处理 2、间接测量中误差的传递 如果间接测量量N是k个直接测量量y1，y2，y3，…，yk的函数。 一、实验误差与数据处理 例：通过测量直径D及高度h求园柱体的体积V。 已知：D=0.8cm，h=3.2cm只考虑偶然误差，问： （1）D和h的误差σD和σh对σv的影响如何？ （2）如果用米尺测量的误差σ米≈0.01cm，用游标尺测量的误差σ游=0.002cm，用螺旋测径器测量的误差σ螺=0.001cm，问若要求σv/v≈0.5%，应如何选用仪器？ 一、实验误差与数据处理 解： (1) 如果σD=σh，则带有σD项的分误差对σv的影响远大于带有σh项的分误差的影响，故项可略去不计，即使σh=2.5σD，16σD2/0.25σh2≈10σh可略去不计。 一、实验误差与数据处理 (2) 一、实验误差与数据处理 3、用最小二乘法作曲线拟合 设被观测的物理量x、y之间有如下函数关系： y=b0+b1x (1) 其中b0、b1为未知的参数。从实验测得k组数值 (x1，y1)、(x2，y2)、……(xk，yk) (2) 后，即可在平面上得到k个点。由于测量存在误差，这k个点并不分布在理论曲线——方程（1）给定的直线上。用作图法可以求得b0(截距)、b1（斜率），但曲线的描绘总有一定的任意性，因此用作图法求得的未知系数很难说是它们的最佳估计值，曲线拟合是一种直接从实验数据（2）算得未知系数b0、b1的最佳估计曲线。曲线拟合问题也称为方程回归问题。 一、实验误差与数据处理 物理实验常遇到函数形式未知的情形，这种情形的曲线拟合问题首先要拟定一种函数形式，函数形式的拟定一般是根据理论推断或者数据变化趋势。例如推断物理量y与x是线性关系。函数形式可写成： y= b0+b1x1+b2x2+……bmxm 如果推断的是指数关系则写成 y= b0eb1x+b2 等等。有些函数关系实在无法推断，常常用多项式表示为 y= b0+b1x+b2x2+……bnxn 式中b0、b1、……bn 为待定常数。 一、实验误差与数据处理 若实验测量的物理量x、y的函数关系为 y=b0+b1x （3） 自变量x只有一个，称为一元线性回归问题。 根据推导可得： 一、实验误差与数据处理 用回归法得出的数据是否合理，取决于拟定的函数形式是否正确。为判断这一点，需计算相关系数γ。对于一元线性回归，γ定义为 可以证明γ值在零和1之间，γ值接近于1，实验数据越接近求得的直线。说明拟定的线性关系合理。γ接近于零，实验数据求得的直线很分散，说明用线性回归不妥。必须重新拟定函数。 一、实验误差与数据处理 作业： 习题一、三(1)、五(2) 请于下周做实验时由学习委员统一收齐交上来。 二、实验简介 第一轮四个实验，分别是氢光谱、塞曼效应、γ闪烁谱仪和真空镀膜实验。 实验地点在达北104和达北105 第二轮四个实验，分别是夫兰克－赫兹实验、微波实验、椭偏法实验和霍尔实验。 实验地点在达理中区203 三、课程要求 遵守实验准则，上课不准穿拖鞋、背心。不能迟到。若迟到10分钟以上，不允许参加实验，本实验以0分计算。请同学们准时到实验室，互相之间提醒一下。如确实有事情，可与其他同学调换一下，而且要事先征求老师的意见，否则实验一律以0分计算。 三、课程要求 近代实验有一部分实验需要两个单位的时间来完成，第一次是到实验室进行预习，第二次是自己进行实验的操作。还有一部分实验是自己预习然后直接做实验。 三、课程要求 对于有安排预习的实验，第一次先按规定的时间到实验室预习。到了实验室之后自己看讲义和参考资料，并按照讲义上的预习要求预习实验，此时不能自行对仪器进行操作，如果你有需要要操作仪器，须经过指导老师的同意，请切记。对讲义上提出的问题，同学之间可以互相讨论一下。有不理解的地方做个记号，最后一起把问题弄清楚。如果同组的每位同学都认为对实验已经基本理解，这时可以告诉指导老师，我们将会在同组的同学当中随机的抽取几位同学进行提问。根据提问的结果决定实验的平时成绩。预习完后，经指导老师同意即可离开实验室。 三、课程要求 第二次到实验室是进行实验的操作，如果没有特殊情况，应自己独立完成实验。对于预习时已经说过的问题，我们将不再进行解答。如果规定的时间内完不成实验，就自行再找时间做实验，直到完成实验。实验完成后必须记录实验数据(每个人都要有一份