首届全国大学生物理实验竞赛试题解答与考试评析首届全国大学生物理实验竞赛试题解答与考试评析.pdf

第31卷 第11期 物 理 实 验 Vol-31No．1l 2011年11月 PHYSICSEXPERIMENTATIONNov．，2011 首届全国大学生物理实验竞赛试题解答与考试评析 陶小平，张 权，祝 巍，张增明，孙腊珍 (中国科学技术大学物理实验教学中心，安徽合肥230026) 摘 要：首届全国大学生物理实验竞赛中的基础性试题为“测量霍尔片的电学性质和锑化铟片的磁阻特性”和“用双 光栅Lau效应测量平板玻璃的折射率”两道题。综合性、研究性试题为“用两种方法研究光在不同浓度罗丹明6G溶液中 0 的传播速度”和“研究氧化铟锡(Indium—Tinxide)lT0薄膜的电阻特性”两道题．本文介绍竞赛试题的实验内容、实验 原理及部分答案，并对参赛学生的实验考试结果进行分析． 关键词：物理实验竞赛；霍尔效应；磁阻效应；Lau效应；折射率；表面等离激元共振(SPR) 中图分类号：G424．79 文献标识码：A 文章编号：1005—4642(2011)11一0030—07 进行了分析，希望对促进各高校进一步加强学生 l 引 言 实践能力的培养，促进物理实验教学改革提供有 益的借鉴． 首届全国大学生物理实验竞赛于20lo年12 月24日至12月26日在中国科学技术大学物理 2基础性试题的解答与评析 学院物理实验教学中心举行．本次竞赛由教育部 高等教育司主办，高等学校国家级实验教学示范 基础性实验题为“测量霍尔片的电学性质和 中心联席会协办，中国科学技术大学物理实验教 锑化铟片的磁阻特性”和“用双光栅Lau效应测 学中心承办．竞赛的宗旨是激发大学生对物理实 量平板玻璃的折射率”两道题，均在独立实验台上 验的兴趣与潜能，培养大学生的创新能力、实践能 的装置完成，每道题时限4h． 力和团队协作意识，促进高等学校物理实验教学 2．1 试题l 测量霍尔片的电学性质和锑化铟 的改革．来自全国34个国家级物理实验教学示 片的磁阻特性 2．1．1 引言 范中心的34个代表队(4人／代表队)共136名大 Herbert 学生选手参加了本次竞赛．竞赛命题紧紧围绕大 1879年，美国物理学家霍尔(Edwin 赛宗旨，试题分为基础性物理实验和综合性、研究 Hall)发现了霍尔效应(HaUeffect)．霍尔效应是 性物理实验题两大类．每代表队由2人分别单独 指在金属或半导体中通以电流，并在垂直于电流 参加2个4h的基础性物理实验题；另2名选手 方向加一磁场时，在物体中既与磁场又和电流垂 合作参加8h的综合性、研究性物理实验题．经 直的方向上会产生电势差的现象．1857年，英国 Thomson)发现 过评审专家组的评审和竞赛组委会审议，评选出 物理学家威廉·汤姆逊(william effect)．磁阻效 一等奖20名(基础性试题8名，综合性、研究性试 了磁阻效应(Magnetoresistance 题12名)；二等奖36名(基础性试题16名，综合应是指半导体在外加磁场作用下电阻率增大的现 性