由国家级实验教学示范中心联席会物理学科组、全国高等学校实验物理教学研究会、中国物理学会物理教学委员会主办，南昌大学承办，《物理实验》杂志协办的2021年全国大学生物理实验竞赛（创新）决赛于11月27-28日线上举行，中山大学物理学院三支队伍参加比赛，经过ppt陈述、实验演示和问辩三个环节的比拼，最终获得2项一等奖和1项二等奖。该项赛事于2021年3月启动，设有命题类、自选类和讲课类三个类别，共有来自全国480所高校的1644支队伍参赛。
唐健副教授指导李菁彤和林煜森同学设计制作的参赛作品“利用锁相放大器的微弱磁场测量系统”，借助锁相放大器和磁光晶体实现了精度为10μT的磁感应强度测量，从590支队伍中脱颖而出，获得命题类一等奖。
利用锁相放大器的微弱磁场测量系统 李菁彤和林煜森
王福娟和李佼洋实验师指导党培海、卢宇煌和岳衍锦三位同学设计制作的参赛作品“基于玻璃球的虹与霓及高阶彩虹实现”获得命题类二等奖。
基于玻璃球的虹与霓及高阶彩虹实现 党培海、卢宇煌和岳衍锦
王福娟和李佼洋实验师指导廖乔林、梁子东、刘致远、彭有和刘笑鹏五位同学设计制作的“迈克尔逊干涉综合实验仪”，实现了白光LED时间相干性和空间相干性的实验演示和定量测量，在614支队伍的激烈角逐中名列前茅，获得自选类一等奖。
迈克尔逊干涉综合实验仪 廖乔林、梁子东、刘致远、彭有和刘笑鹏
本次参赛得到学院党委、物理实验教学中心和物理学拔尖人才培养基地的大力支持，从实验仪器配件等硬件设施、实验场地和经费，以及师资和技术支持等各方面保证了参赛的顺利进行。
李菁彤和林煜森同学的参赛过程和心得
五月份得知有全国大学生物理实验竞赛后，我们就决定要参加，选定磁场这一题目后，我们马上开始了文献调研。测量磁场的方法有很多种，如磁通门法，光子晶体光纤法，霍尔效应法等等。在与唐健老师多次讨论，并考虑了可操作性和成本后，我们最终选择了法拉第旋光效应法和磁流体衍射光谱法，并开始准备实验材料。
7月中旬，我们开始搭建实验仪器，进行预实验。
8月初，根据预实验的结果，我们最终选定了法拉第旋光效应法。但由于测量精度不够，我们计划加上磁调制模块，用锁相放大器提升测量精度。
8月末，初步得到了精度为10μT的结果。9-11月，我们改进光路，并将实验仪器放到暗箱中，得到一套较为成熟的仪器。
在改进实验的过程中，我们充分利用周围资源条件解决遇到的问题，如利用3D打印制作晶体支架，利用型材搭建硅光电探测器支架，自主设计了小型化的仪器。
3D打印晶体支架 小型化仪器设计
在比赛过程中，我们锻炼了实践能力，思考能力，拓展了视野。参赛过程中得到唐健副教授的悉心指导，也得到王自鑫副教授、文锦辉副教授、赵福利教授、李潮锐副教授及其课题组的仪器和技术支持。陆祐堂的黄臻成、庞晓宁等老师们，在实验平台与技术支持上提供了很大的帮助，保障了实验的顺利进行和答辩的成功演示。在各位老师的帮助与指导下，实验顺利进展，并取得了较理想的结果。在此，非常感谢本次备赛过程中提供平台与仪器支持的各位老师！
廖乔林、梁子东、刘致远和刘笑鹏同学的感悟
廖乔林:利用实验室各种光机电器件从头设计和搭建一个光路是十分有意思的事。在最开始迈克尔逊干涉光路的搭建中，我有了与课程实验完全不同的体验：没有详尽的原理和实验步骤提供参考，我们要从零开始利用现有的元器件设计和搭建光路，并根据实际情况不停地修改完善。还记得一开始由于没有经验，我们搭建的光路准直性非常差，以致在相当长的一段时间内我们都是在不断地重复调试光路，对于出现的干涉信号的调控我们也只能是以一种碰运气的心态进行。而几个月后，我们对于这个光路系统已经是了如指掌，即使突发意外光路被弄乱，我们现在也能在短时间内调节回初始状态。还有一件令我记忆深刻的事是在一开始，我们从光谱数据得出的相干长度理论值与我们实验测量得到的实验值总是相差大概一倍。我们为此不断优化实验的测量，还探索出利用激光波长标定压电陶瓷移动速度的手段，但一直无法解决问题。直到后来我们仔细检索文献，才发现在最原始的那篇文献中相干长度的定义与我们的定义就是相差一倍的关系，是理论值的问题而不是我们实验测量的失误，我心里的那块石头才最终放下，我也因此对我们的仪器充满了信心。
梁子东:项目执行期间，给我的体会最深的是要善于思考，并主动动手动脑寻找最佳的解决方案。由于我们的实验系统后期需要搬到一个封装箱中。暑假后半段，为了早日将实验仪器装箱，以方便后续的数据测量，我几乎每天都前往实验室进行实验光路改进。这一步是非常耗费时间和精力的，往往花了大量时间搭建了光路，却由于位置不够或不够方便、美观等原因要将已经搭好的仪器拆卸并重新安装，我暑假阶段都在进行将原本实验光路装箱并初步校准这一步骤。尽管这一过程是困难的、繁琐的，也正是由此锻炼了我的耐心和毅力，实验往往不是一步到位的，遇到困难和失败不要放弃，积极主动寻找解决困难的方法，一步一步摸索到能走得通的道路，就是我们在进行科研工作时应当具备的优良素质。
刘致远:在这次比赛中，我最大的收获就是要对自己和团队充满信心，要与小组成员通力配合。在决赛的前一周，我们自认为对仪器已经有了足够的了解，并且对决赛的答辩已经做好了充分的准备。但是，在进行了校内的两次模拟答辩后，我们发现在一些问题上我们了解地还不够深入。面对老师们提出的一些较为深入的问题还无法立刻给出答案。举例来说，我们对仪器的误差、精度和误差来源还没有进行透彻的分析。在经过几个晚上的讨论后，我们对模拟答辩过程中暴露出来的问题进行了较为深入的分析并给出了满意的答案，这也使得我们较好地应对了决赛的答辩。我负责的是宣讲部分，由于时间紧张而且我这方面的经验比较欠缺，导致我在前几次模拟时都不够自信。在队友和老师的鼓励和建议下，我反复修改完善宣讲用的PPT，不断模拟练习，宣讲的质量有了较大的提升。这段经历也给了我不少的信心，正是因为有了充分的准备和足够的信心，我在决赛当天的宣讲中也没有掉链子，高质量地完成了自己负责的部分。在此，我发自内心地感谢组员们以及指导老师们。
刘笑鹏: 这次比赛给我最大的帮助就是我发现了自己的进步，敢于自己动手去修缮光路。决赛的前两天，我们在实验室测量数据时，由于发生了一个意外，导致光路出现了一些问题，整个光路的准直性十分不好，无论是激光光源还是待测光源都明显偏离光轴，这就导致几乎所有器件都要重新安装并校正准直。后面两天都几乎满课，时间这么紧张，我一下慌乱起来，担心不能很好的恢复光路，影响数据测量和比赛当天的演示。必须尽快恢复光路，容不得任何犹豫拖延。重新固定好分光晶体，调整激光光源，调节参考臂样品臂准直，调整待测白光源，调节光谱仪、探测器……大概过了三个小时，从晚上七点到十点，光路修复完毕，重新测量了一些数据，发现实验结果很好，终于成功修复了仪器。这时，我才意识到之前一直躲在“幕后”处理数据的我也可以调整好仪器，这给了我很多信心，也让我明白除了理论了解充分外，也要敢于去动手实验，只有当理论与实验相结合，你才是真正掌握了这个知识。
经过这次实验比赛，让我们知道了设计和搭建一套全新的实验装置并没有想象中的那么容易。尽管这次实验的原理不算复杂，但是我们却用了将近两个月时间来调节和校准仪器、测量数据、分析验证结果，有很多次都呆在实验室处理仪器、拍摄视频、分析问题……工作到很晚，也经常在宿舍加班加点处理视频、数据和文档，过程之辛苦复杂超过了最初的预期。不过也正是通过这次比赛，我们学会了分工合作，发挥出各自的长处，协调每个人的工作，群策群力、集思广益，解决了一个又一个的问题，从而更加高效地完成了各种繁杂任务，我们切身感受到了团体的力量远远比个人更加强大。
本项目在物理实验教学中心光电信息专业实验室完成，得到王福娟、李佼洋、蔡志岗和王嘉辉老师的悉心指导和大力支持。备赛过程中也得到周建英教授、佘卫龙教授、沈韩副教授的指点和帮助，基础物理实验室的黄臻成和冯饶慧老师也向我们提供了仪器和技术支持，特此向物理实验教学中心和各位老师表示衷心的感谢！
--SP·SYSU--
撰稿：王福娟
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