利用Origin 8.6软件处理大学物理实验数据

周 丹，王丽娜，迟建卫，徐建萍，唐茂勇，汪彦军

(大连海洋大学 理学院，辽宁 大连 116023)

利用Origin 8.6软件处理大学物理实验数据

周 丹，王丽娜，迟建卫，徐建萍，唐茂勇，汪彦军

(大连海洋大学 理学院，辽宁 大连 116023)

通过牛顿环实验和夫兰克-赫兹实验两个例子，介绍如何运用Origin 8.6软件进行绘图、曲线拟合及数据处理。针对实验结果进行讨论，并将操作方法推广到其他大学物理实验中，简化了实验数据的处理过程，减少了数据处理过程中的误差。

Origin 8.6软件；牛顿环实验；夫兰克-赫兹实验；数据处理

Origin软件是在Windows平台下用于数据分析、科学绘图的软件。其采用直观的窗口菜单和操作工具栏，无需用户编写任何程序代码即可进行数据处理及绘图[1]。因而，它被广泛地应用到大学物理实验数据的处理及绘图中，例如，应用Origin软件计算实验数据的标准差，进行曲线拟合，进而求得相关参数及绘制特征曲线等[2]。

本文以“牛顿环实验”和“夫兰克-赫兹实验”为例，利用Origin 8.6软件对实验数据进行处理，进而介绍Origin 8.6中数据计算、绘图及曲线拟合的简单方法，展示Origin软件在数据分析和曲线绘制方面的强大功能及应用于大学物理实验中的方便性与准确性[3-5]。

1 实例分析

1.1 实例1——用牛顿环测透镜曲率半径

牛顿环是典型的等厚干涉。牛顿环实验中的牛顿环仪是将一块曲率半径很大的平凸透镜凸面向下叠放在一块平板玻璃上，形成一层以接触点为中心向外厚度逐渐增加的空气膜。当一束单色光垂直照射时，在薄膜上、下表面反射的两束光满足相干条件产生干涉，形成一组同心的干涉圆环[6]。干涉暗环的直径与环的级数之间满足

表1 牛顿环实验的原始数据

用Origin8.6对上表数据进行处理及绘图的步骤如下：

步骤1 启动Origin8.6软件。软件默认打开一个worksheet窗口，在Origin标准工具栏内选择“AddNewColumn”，工作表增加一列。将表中1的暗环级数K和暗环的左右两个位置数值分别键入Data 1中的第1、2、3列。

图1 Origin工作图

步骤3 单击Origin主菜单中的“Analysis”，在下拉菜单中选择“Fit Linear”，Origin软件即可绘制出拟合曲线，同时输出拟合结果，如图2所示。

图关系曲线图

1.2 实例2——夫兰克-赫兹实验

夫兰克-赫兹实验是通过测定氩原子的第一激发电位来证明原子能级的存在[7]。本实验使用成都世纪中科仪器有限公司生产的ZKY-FH-2型智能夫兰克-赫兹实验仪。电源打开后，仪器需预热几分钟，设置好相关参数，调节加速电压，记录72组数据(由于数据较多，数据表格略)。

用Origin8.6绘制实验数据曲线，运用Origin软件中曲线分析的相关功能对曲线进行寻峰，具体步骤如下：

步骤1 启动Origin8.6软件。软件默认打开一个worksheet窗口，将电压值和电流值分别键入Data1中的第1、2列。

步骤2 选中数据，在菜单栏上单击“Analysis”，选择“Fitting”-“FitPolynomial”命令按钮，得到图3。

图3 I-UG2K图

步骤3 选中图形，选择菜单栏“Analysis”上的“PeaksandBaseline”命令按钮，再选择其下拉菜单中的“PeakAnalyzer”命令按钮，得到图形中的峰值记录，分别为：U1=22V,U2=32V,U3=42V,U4=54V,U5=65V。

用逐差法计算每两个相邻峰对应的UG2K之差值ΔUG2K，算出其平均值为：

2 结束语

通过牛顿环实验和夫兰克-赫兹实验，介绍了Origin8.6软件在大学物理实验中对数据处理及绘制图形方面的具体应用。结合计算机软件辅助处理数据克服了大学物理实验中手工处理数据的繁琐、枯燥[8]，可直观形象地展现出物理变化规律[9]，有利于培养学生运用现代科学技术解决实际问题的能力，提高学生的学习兴趣，同时，对于提高大学物理实验教学水平也大有裨益[10]。

[1]王秀峰. 数据分析与科学绘图软件Origin详解[M]. 北京：化学工业出版社，2008.

[2]樊洋，姚陆锋. 计算机辅助数据处理在大学物理实验中的应用[J]. 实验室科学，2013,16(6)：48-49.

[3]王必利，李延标，葛星. 关于转型时期军队院校大学物理实验教学的思考[J]. 大学物理实验，2011,24(3)：99-101.

[4]宋露露. 大学物理实验数据处理的教学问题研究[D]. 武汉：华中师范大学，2006：4-5.

[5]牟中飞，吴福根，胡义华，等.Origin软件在物理实验数据处理中的应用[J].实验科学与技术，2009,7(4)：60-62.

[6]杨桂娟，汪静，胡玉才. 大学物理实验教程[M].北京：中国农业出版社，2013.

[7]张里荃，马艳梅，郝二娟. 弗兰克-赫兹实验最佳实验条件及第一激发电位的研究[J].物理实验，2011,31(8)：37-38.

[8] 刘芬,王爱芳,孙大鹏,等.Origin软件在大学物理实验数据处理中的应用[J].实验科学与技术, 2010, 8(1): 19-22.

[9] 冯学超.Origin对物理实验数据处理重要性的分析[J]. 大学物理实验，2013,26(1):78-80.

[10]吴林涛，张军明.Origin8.0在物理实验数据处理中的应用[J].大学物理实验，2012,25(1):61-63.

Processing the Experimental Data of College Physics Experiment with Origin 8.6

ZHOU Dan, WANG Lina, CHI Jianwei, XU Jianping, TANG Maoyong, WANG Yanjun

(College of Science, Dalian Ocean University, Dalian 116023, China)

Based on the two examples of Newton Circle experiment and Franck-Hertz experiment, some functions of drawing, curve fitting and data processing were introduced using the software of Origin 8.6. This paper also discussed the data processing in detail, and generalized this approach to other college physics experiments. The method can make dataprocessing easier and diminish the errors of data.

Origin 8.6 software；Newton Circle experiment；Franck-Hertz experiment；data processing

2014-05-07；修改日期: 2014-06-30

周 丹(1977-)，女，硕士，副教授，研究方向：大学物理实验，计算机模拟与优化。

TP319；O4.39

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.03.024