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金陵师范大学,物理学院。
全国中国学生物理竞赛,江东省赛区复赛实验考试的考场。
地下二层,恒温恒湿的精密物理实验室。
这里没有窗户,没有喧嚣,只有新风系统低沉的“嗡嗡”声,和空气中那股混合着淡淡消毒水与金属仪器特有的冰冷气息。
上百个独立的实验台,如同沉默的岛屿,整齐地排列在这片寂静的海洋里。
林允宁坐在自己的“岛屿”前,感受着从中央空调风口吹来的、带着一丝凉意的风,缓缓吐出一口浊气。
他看了一眼墙上那巨大的电子钟,冰冷的红色数字显示着倒计时:2小时00分00秒。
“叮——”
清脆的电铃响彻整个大厅,如同宣告着一场无声战争的开始。
林允宁伸出手,撕开了面前那个用牛皮纸袋密封的实验考卷。
动作不疾不徐,指尖划过纸张的轻微摩擦声,在这片极致的安静中,显得格外清晰。
【实验题目:霍尔效应的精密测量】
【实验目的:1.测量N型半导体砷化镓(GaAs)样品的霍尔系数R_H(已知厚度 t);2.计算其载流子浓度n。】
【实验器材:……】
【实验要求:……提交一份完整的实验报告,包括原始数据、数据处理过程、不确定度评定。】
“霍尔效应……”
不远处的许嘉诚看到题目,紧绷的嘴角微微上扬,一直悬着的心,终于落了地。
这是他训练过无数次的经典实验,每一个步骤,每一个可能的误差来源,他都早已烂熟于心。
身旁的周衍也同样松了口气,他推了推金丝眼镜,眼神中闪过一丝自信。
然而,当他们按照步骤,小心翼翼地将四探针测试夹具与样品压接,打开直流稳压源和高斯计,接通电路后……
两人脸上的从容,瞬间凝固了。
实验台上的数字万用表,读数像是喝醉了酒的醉汉,在一个毫伏级的范围内,进行着巨大且无规律的疯狂跳动,如同地震仪的指针。
数字不断闪烁,根本无法读取。
那根本不是信号,那是一群在你耳边嗡嗡乱飞,却怎么也打不死的电子苍蝇!
“怎么回事?!”
“不等位电势差……比讲义上的大了一个数量级!”
许嘉诚的眉头瞬间锁紧,他立刻检查了一遍所有的接线,确认无误后,再次测量,结果依旧。
“不对,这不是简单的噪声,这是陷阱!”
周衍也发现了问题的关键,脸色变得无比凝重。
“这不是常规的霍尔效应测量实验。这块砷化镓样品,是经过精心处理后的‘残次品’!内部电势分布极不均匀。
“常规的测量方法,在这里几乎完全失效!”
与此同时,整个考场响起一片窃窃私语。
“完了……这数据根本没法读……”
“指针一直在跳,怎么可能找到平衡点?”
这种不按常理出牌的实验考题,是他们从未经历过的。
恐慌,如同病毒般在考生之间迅速蔓延。
主考官——一位头发雪白的金陵师范大学老教授钱立群,正抱着手臂在场内缓缓踱步。
他看着那些手忙脚乱的学生,浑浊的眼眸里,闪过一丝不易察觉的失望。
这道实验题,却是比以往的复赛难。
但好歹也走到这一步了,怎样也不应该毫无头绪才对。
在短暂的试探后,林允宁也确认了这片“噪声海洋”的存在。
但他没有像其他人一样,陷入与噪声的搏斗。
他只是静静地靠在椅背上,看着万用表上那疯狂跳动的数字,眼神平静得像是在欣赏一场抽象的电子艺术。
【心灵手巧】的被动天赋,让他对仪器的任何一丝微弱反馈都极其敏感。
【抽象建模】的能力,则让他在脑海中瞬间构建了这片“混沌”背后的物理图像。
“不等位电势差、接触热电势、能斯特效应……呵,出题人这是把误差的全家桶都端上来了啊。”
就在他思考该怎么设计实验的时候,离他不远处的许嘉诚和周衍,已经陷入了苦战。
许嘉诚开始了最笨拙,也最坚韧的战斗——
他采用标准的“单换向法”,开始进行大量的重复测量,
目的是试图用海量的数据,硬生生淹没那个看不见的“敌人”——误差。
然而每一次换向,每一次读数,都伴随着一次读数随机跳动的诅咒。
许嘉诚的额角青筋暴起,指尖因为反复调节旋钮而微微泛白,像一个试图用茶杯舀干泳池的囚徒。
奋力挣扎,却依旧无法从这片数据的泥潭中挣脱。
而周衍则更进一步,他草稿纸上建立一个包含线性温漂的简易修正模型,试图用数学的“捕网”,去捕捉那条滑不溜手的“误差之鱼”。
但在建模的过程中,他很快就发现,误差的来源远不止一种,模型根本无法完美拟合。
他低声自语,声音里带着一丝不甘:
“只做B反转的反对称化,但热致项含I²,在单换向下仍残留……”
林允宁没有过多关注其他人的实验,在整整一刻钟的思考过后。
他举起了手。
“我想申请使用跳线夹、弹簧针或者其他的转接夹具。”