高压的获得与测量实验
- 实验负责人:代如成
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1、科学素养
高压物理学是研究物质在高压作用下物理行为的学科。高压是一种极端条件,它泛指一切高于常压的压力条件。在1762年,坎顿(J. Canton)就进行了水的压缩性实验;直到十九世纪末,高压实验基本上仅限于对液态压缩性观察。1960年以后,布里奇曼(P. W. Bridgma)大大推动了高压试验技术的发展,并对固体的压缩性、熔化现象、力学性质、相变、电阻变化规律、液体的黏度等宏观物理行为的压力效应进行广泛地系统研究,开创了现代高压物理研究的先河,获得1946年的诺贝尔物理学奖。随着激光技术、同步辐射以及金刚石压砧型高压技术的出现,高压物理学得到了迅速发展。高压技术与物理、化学、材料工程的结合,取得了巨大的进展,正在改变人们对物质世界的认识。
2、分层次实验教学内容
a)基础内容
- 金刚石对顶砧的装配与调整
- 金刚石对顶砧压腔的垫片制作与安装
b)提升内容
- 液体样品装样:水的装样
- 金刚石压腔原位观察:水的液-固、固-固相转变观察
c)进阶内容
- 固体样品装样:固体荧光材料和红宝石粉的装样
- 高压光谱测量:a.红宝石的高压荧光光谱测量;b.荧光材料的高压原位荧光与原位拉曼光谱测量
d)高阶内容
- 气体样品装样:惰性气体和红宝石粉的装样
- 高压光谱测量:a.红宝石的高压原位荧光光谱测量;b.惰性气体的高压原位红外光谱与原位吸收光谱测量
3、能力培养
- 了解高压实验基本装置及其工作原理,掌握金刚石对顶砧装置的组装与调整方法以及压力的标定方法
- 了解高压实验原位光谱测量技术,主要涉及荧光光谱、拉曼光谱、吸收光谱和红外光谱等测量
4、知识点
金刚石对顶砧实现高压的基本原理,金刚石对顶砧压腔内压力标定方法,金刚石对顶砧高压实验原位观察和研究方法
5、学科关联
物理学、化学、材料科学等
6、延伸实验
高温高压实验与测量技术