iao本学期实验安排。
本学期还有四个实验，两个在实验室做（1、拉曼光谱；2光电**管特性测量；），两个在计算机机房（1、扭称法测量万有引力常数；2、弗兰克-赫兹实验；3、γ能谱；4、电子自旋共振。 四选二，报告要求：基本原理、实验现象、应用领域）。
专业实验这个学期就结束了，每个学生写一篇**，题目自己确定。
可以是： 1 、实验总结：
总结从误差理论、普通物理实验、到专业物理实验；自己的收获；物理实验课程体系的结构应该如何？对实验课改进的想法、建议满分70）
2、专题讨论：
针对一个具体的实验题目，谈自己的收获；例如《麦克尔逊实验》、《密里根油滴实验》等等，它的起因？基本原理？实验过程？
实验结果？结论？给后人的启迪？
应用？可否改进？ …满分80）
3、实验意义：
实验在过去科学发展中的地位、作用？有人说：实验是检验真理的唯一标准。
那么实验前的一切准备不就都等同于胡说八道吗？那么实验仅仅是个标准或试金石吗？实验在今后科学发展中的发展方向？
…满分90）
4、哲学讨论：
苏格拉底、毕达哥拉斯、亚里士多德、柏拉图……他们都是在用思维讨论世界并做出了巨大贡献的。如果说他们都太久远了，那么麦克斯韦应该离我们很近很近，他不仅建立了统一的电磁场理论，在热学、分子动力学方面都很有成就。但他却是一个纸上谈兵的专家，他的绝大多数成就都是纸上推演得出的。
与其这样还要实验干啥？实验究竟有多大意义？ …满分 …）
应用物理实验室。
2010 年8月23日。
拉曼光谱。拉曼光谱（raman spectra），是一种散射光谱。拉曼光谱分析法是基于印度科学家拉曼（raman）所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。
2024年拉曼实验发现，当光穿过透明介质被分子散射的光发生频率变化，这一现象称为拉曼散射，同年稍后在苏联和法国也被观察到。在透明介质的散射光谱中，频率与入射光频率υ0相同的成分称为瑞利散射；频率对称分布在υ0两侧的谱线或谱带υ0±υ1即为拉曼光谱，其中频率较小的成分υ0－υ1又称为斯托克斯线，频率较大的成分υ0＋υ1又称为反斯托克斯线。靠近瑞利散射线两侧的谱线称为小拉曼光谱；远离瑞利线的两侧出现的谱线称为大拉曼光谱。
瑞利散射线的强度只有入射光强度的10-3，拉曼光谱强度大约只有瑞利线的10-3。小拉曼光谱与分子的转动能级有关， 大拉曼光谱与分子振动-转动能级有关。拉曼光谱的理论解释是，入射光子与分子发生非弹性散射，分子吸收频率为υ0的光子，发射υ0－υ1的光子，同时分子从低能态跃迁到高能态（斯托克斯线）；分子吸收频率为υ0的光子，发射υ0＋υ1的光子，同时分子从高能态跃迁到低能态（反斯托克斯线 )。
分子能级的跃迁仅涉及转动能级，发射的是小拉曼光谱；涉及到振动-转动能级，发射的是大拉曼光谱。与分子红外光谱不同，极性分子和非极性分子都能产生拉曼光谱。激光器的问世，提供了优质高强度单色光，有力推动了拉曼散射的研究及其应用。
拉曼光谱的应用范围遍及化学、物理学、生物学和医学等各个领域，对于纯定性分析、高度定量分析和测定分子结构都有很大价值。
拉曼散射光谱具有以下明显的特征 a.拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同，但对同一样品，同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关，只和样品的振动转动能级有关； b. 在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧， 这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。
c. 一般情况下，斯托克斯线比反斯托克斯线的强度大。这是由于boltzmann分布，处于振动基态上的粒子数远大于处于振动激发态上的粒子数。
拉曼光谱技术的优越性
提供快速、简单、可重复、且更重要的是无损伤的定性定量分析，它无需样品准备，样品可直接通过光纤探头或者通过玻璃、石英、和光纤测量。此外。
1 由于水的拉曼散射很微弱，拉曼光谱是研究水溶液中的生物样品和化学化合物的理想工具。
2 拉曼一次可以同时覆盖50-4000波数的区间，可对有机物及无机物进行分析。相反，若让红外光谱覆盖相同的区间则必须改变光栅、光束分离器、滤波器和检测器
3 拉曼光谱谱峰清晰尖锐，更适合定量研究、数据库搜索、以及运用差异分析进行定性研究。在化学结构分析中，独立的拉曼区间的强度可以和功能集团的数量相关。
4 因为激光束的直径在它的聚焦部位通常只有0.2-2毫米，常规拉曼光谱只需要少量的样品就可以得到。这是拉曼光谱相对常规红外光谱一个很大的优势。
而且，拉曼显微镜物镜可将激光束进一步聚焦至20微米甚至更小，可分析更小面积的样品。
5 共振拉曼效应可以用来有选择性地增强大生物分子特个发色基团的振动，这些发色基团的拉曼光强能被选择性地增强1000到10000倍。
拉曼光谱仪一般由以下五个部分构成。 光源。
它的功能是提供单色性好、功率大并且最好能多波长工作的入射光。目前拉曼光谱实验的光源己全部用激光器代替历史上使用的汞灯。对常规的拉曼光谱实验，常见的气体激光器基本上可以满足实验的需要。
在某些拉曼光谱实验中要求入射光的强度稳定，这就要求激光器的输出功率稳定。
外光路。外光路部分包括聚光、集光、样品架．滤光和偏振等部件。
1) 聚光：用一块或二块焦距合适的会聚透镜，使样品处于会聚激光束的腰部，以提高样品光的辐照功率，可使样品在单位面积上辐照功率比不用透镜会聚前增强105倍。
2) 集光：常用透镜组或反射凹面镜作散射光的收集镜。通常是由相对孔径数值在1左右的透镜组成。为了更多地收集散射光，对某些实验样品可在集光镜对面和照明光传播方向上加反射镜。
3) 样品架：样品架的设计要保证使照明最有效和杂散光最少，尤其要避免入射激光进入光谱仪的入射狭缝。为此，对于透明样品，最佳的样品布置方案是使样品被照明部分呈光谱仪入射狭缝形状的长圆柱体，并使收集光方向垂直于入射光的传播方向。
几种典型样品架的空间配置参见右图。
4) 滤光：安置滤光部件的主要目的是为了抑制杂散光以提高拉曼散射的信噪比。在样品前面，典型的滤光部件是前置单色器或干涉滤光片，它们可以滤去光源中非激光频率的大部分光能。
小孔光栏对滤去激光器产生的等离子线有很好的作用。在样品后面，用合适的干涉滤光片或吸收盒可以滤去不需要的瑞利线的一大部分能量，提高拉曼散射的相对强度。
5) 偏振：做偏振谱测量时，必须在外光路中插入偏振元件。加入偏振旋转器可以改变入射光的偏振方向；在光谱仪入射狭缝前加入检偏器，可以改变进入光谱仪的散射光的偏振；在检偏器后设置偏振扰乱器，可以消除光谱仪的退偏干扰。
色散系统。色散系统使拉曼散射光按波长在空间分开，通常使用单色仪。由于拉曼散射强度很弱，因而要求拉曼光谱仪有很好的杂散光水平。
各种光学部件的缺陷，尤其是光栅的缺陷，是仪器杂散光的主要**。当仪器的杂散光本领小于10-4时，只能作气体、透明液体和透明晶体的拉曼光谱。
拉曼光谱。接收系统。
拉曼散射信号的接收类型分单通道和多通道接收两种。光电倍增管接收就是单通道接收。
信息处理。为了提取拉曼散射信息，常用的电子学处理方法是直流放大、选频和光子计数，然后用记录仪或计算机接口软件画出图谱。
拉曼效应。光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射。 弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分。
非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分， 统称为拉曼效应。 当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、液体或透明试样时，大部分的光会按原来的方向透射，而一小部分则按不同的角度散射开来，产生散射光。在垂直方向观察时，除了与原入射光有相同频率的瑞利散射外，还有一系列对称分布着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线，这种现象称为拉曼效应。
由于拉曼谱线的数目，位移的大小，谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光谱的研究，也可以得到有关分子振动或转动的信息。目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定，分子结构的研究谱线特征。
分析技术。种类。
几种重要的拉曼光谱分析技术
1、单道检测的拉曼光谱分析技术
2、以ccd为代表的多通道探测器用于拉曼光谱的检测仪的分析技术
3、采用傅立叶变换技术的ft-raman光谱分析技术
4、共振拉曼光谱分析技术
5、表面增强拉曼效应分析技术
拉曼光谱用于分析的优点和缺点。
优点。1、拉曼光谱用于分析的优点拉曼光谱的分析方法不需要对样品进行前处理，也没有样品的制备过程，避免了一些误差的产生，并且在分析过程中操作简便，测定时间短，灵敏度高等优点
不足。2、拉曼光谱用于分析的不足 (1)拉曼散射面积 (2)不同振动峰重叠和拉曼散射强度容易受光学系统参数等因素的影响 (3)荧光现象对傅立叶变换拉曼光谱分析的干扰 (4)在进行傅立叶变换光谱分析时，常出现曲线的非线性的问题 (5)任何一物质的引入都会对被测体体系带来某种程度的污染，这等于引入了一些误差的可能性，会对分析的结果产生一定的影响
信号选择。拉曼信号的选择
入射激光的功率，样品池厚度和光学系统的参数也对拉曼信号强度有很大的影响，故多选用能产生较强拉曼信号并且其拉曼峰不与待测拉曼峰重叠的基质或外加物质的分子作内标加以校正。其内标的选择原则和定量分析方法与其他光谱分析方法基本相同。 斯托克斯线能量减少，波长变长反斯托克斯线能量增加，波长变短
应用方向 拉曼光谱的应用方向
拉曼光谱分析技术是以拉曼效应为基础建立起来的分子结构表征技术，其信号**与分子的振动和转动。拉曼光谱的分析方向有： 定性分析：
不同的物质具有不同的特征光谱，因此可以通过光谱进行定性分析。 结构分析：对光谱谱带的分析，又是进行物质结构分析的基础。
定量分析：根据物质对光谱的吸光度的特点，可以对物质的量有很好的分析能力。
发展前景。激光技术。
拉曼光谱在最近这些年发展是比较快的，应该来说是受益于两方面吧。 一方面是激光技术的发展，我最近参加了在英国伦敦召开的第21届国际拉曼光谱大会，感受到现在基于超快激光的非线性拉曼光谱技术已经越来越成熟了。这种高精尖和需要昂贵设备的技术，原来仅有很少几个单位可以搞。
特别是激光部分都是靠自己搭建，每天还得调，很不稳定，现在这个状况已经不存在了，而且仪器的**相对也比较低。现在国际上推出的从事非线性光谱研究的超快(飞秒或皮秒)激光器，技术上已经达到比较成熟地步，可以成套购买，也较稳定。非线性拉曼光谱技术已经在生命科学领域研究中发挥它的独特和重要作用。
例如，美国哈佛大学的谢晓亮教授在开拓并运用相干反斯托克斯拉曼光谱显微学（cars microscopy）研究活细胞内部三维结构方面取得一系列重要成果。我觉得高质量的超快激光器还推动了另一个极具前途的表面光谱技术，就是合频（sfg）技术的发展，它作为具有独特的界面选择性的非线性光谱方法，已经在界面和表面科学、材料乃至生命领域研究中发挥着越来越重要的作用。
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