- •Введение в методику экспериментов по физике атома, атомных явлений, ядра и элементарных частиц
- •Хронология экспериментов по исследованию структуры атома
- •1. Научные методы исследования в физике микрочастиц
- •1.1 Спектральный анализ
- •1.1.1 Предмет спектрального анализа. Структура атомных спектров.
- •1.1.2 Источники света
- •1.1.3 Спектральные приборы
- •1.1.4 Регистрация спектров
- •1.2 Рассеяние микрочастиц
- •1.2.1 Постановка экспериментов по рассеянию
- •1.2.2.Источники частиц
- •1.2.3 Детекторы частиц
- •1.3 Определение значений флуктуирующих величин
- •2. Некоторые явления физики микромира
- •2.1 Неопределенность значений отдельных сопряженных величин
- •2.2 Туннельный эффект
- •2.3 Вынужденное излучение. Лазеры
- •2.4 Изотопический сдвиг
- •2.5 Уширение спектральных линий
- •2.6 Радиоактивность
- •2.6.1 Общая характеристика радиоактивности
- •2.6.2 Радиоактивность
- •2.6.5 Взаимодействие ядерных излучений с веществом.
- •Зависимость максимального пробега -частиц от энергии в алюминии, биологической ткани (или воде) и воздухе
- •Зависимость пробега -частиц от начальной энергии в воздухе,
- •3. Модели
- •3.1 Модели атома
- •1. Основные понятия и определения:
- •2. Полуэмпирическая формула Бете-Вайцзеккера (бв):
- •3. Модель энергетических зон в твердых телах.
- •4. Зонная модель проводимости туннельного диода.
- •3.5 Математическая модель движения частиц в силовых полях
- •4. Методика экспериментальных исследований в лабораторном практикуме для студентов
- •Основное задание каждого исследования
- •Охрана труда и техника безопасности в лабораториях физики микрочастиц.
- •Опасность
- •4.1.2. Сериальная структура спектра водорода
- •4.1.3. Исследование спектральной чувствительности фотоэлемента
- •4.1.4 Оптические квантовые генераторы
- •8. Выполнить основное задание данного исследования
- •4.2. Квантовые явления в полупроводниках.
- •4.2.1. Определение ширины запрещенной зоны полупроводника
- •4.2.3. Особенности вольт-амперных характеристик
- •4.3. Регистрация и количественная оценка ядерных излучений
- •4.3.1. Статистические свойства радиоактивных препаратов
- •4.3.2 Компьютер как элемент экспериментальной установки в исследованиях по физике микрочастиц
- •4.3.3 Счетчик Гейгера-Мюллера и его параметры
- •4.3.4 Исследование b-активности изотопа калия 19к40
- •4.4. Поглощение радиоактивного излучения в газах и твердых телах
- •4.4.1 Свободный пробег a-частиц в воздухе.
- •4.4.2. Исследование явления поглощения b-частиц в металлах
- •4.5. Математическое моделирование
- •4.5.1. Движение микрочастиц в бесконечно глубокой потенциальной яме
- •Творческие задания.
- •4.5.2. Масса и энергия связи атомных ядер
- •Литерарура
4. Методика экспериментальных исследований в лабораторном практикуме для студентов
ПРЕДИСЛОВИЕ
Еще раз обращаем внимание студентов и преподавателей на то, что структура данного пособия несколько отличается от структуры других лабораторных практикумов, изданных на физических кафедрах МГУ им.А.А.Кулешова. Тем не менее, преемственность с ними сохранена: в приведенных ниже описаниях лабораторных работ отсутствует подраздел «Краткая теория», однако ее важнейшие положения для каждой работы сформулированы в предыдущих главах и разделах пособия.
Как правило, в различных практикумах во всех работах содержится задание «Изучить краткую теорию». В нашем случае аналогичное задание формулируется несколько иначе: «Выполнить основное задание данного исследования». Содержание основного задания разрабатывалось с целью закрепления навыков студентов в работе с учебной и научной литературой, представления результатов этой работы преподавателю и однокурсникам, а также с целью формирования опыта публичных выступлений будущих специалистов (педагогов и научных работников). Задание названо основным, потому, что так или иначе оно включает в себя все остальные задания каждой лабораторной работы. Во избежание повторений приведем его содержание здесь один раз в обобщенной форме. Рекомендуем студентам выполнять его в конкретном приложении к каждой работе, даже если этого и не всегда требует преподаватель.
Основное задание каждого исследования
Составьте рассказ по теме лабораторной работы, используя материалы данного пособия, рекомендованной в нем литературы, конспекта лекций, других доступных Вам источников, а также проведенных Вами измерений и расчетов.
Рекомендуется придерживаться следующего плана рассказа:
Выделение и характеристика предмета исследования (закон, явление, физическая величина, свойство, метод, прибор и т.д.). Постановка экспериментальной задачи.
Если данная тема изучалась в школьном курсе физики, опишите, какие новые знания о ней были получены в ходе выполнения лабораторной работы.
Описание экспериментальной методики и соответствующей математической модели (рабочих формул).
Описание экспериментальной установки. Функциональное назначение и характеристики всех ее элементов.
Определение цены деления используемых приборов.
Перечень прямых измерений и оценка их точности.
Порядок проведения измерений. Обоснование способа представления экспериментальных данных.
Порядок проведения расчетов, в том числе и расчетов погрешностей.
Представление конечных результатов и их анализ в количественном и качественном отношениях.
Выводы о решении поставленной экспериментальной задачи
Обратите внимание на то, что наиболее объемными и безусловно необходимыми являются первый и второй пункты плана рассказа. Они могут иметь собственную более или менее сложную структуру. Оставляем возможность самим студентам определить ее на основе своего опыта выполнения лабораторного практикума по физике и смежным дисциплинам в предыдущих семестрах.
Естественно, что в состав рассказа могут входить ответы на контрольные вопросы, а сами контрольные вопросы следует рассматривать как своеобразную программу подготовки к лабораторному занятию и к отчету о ней.
Разумеется, что выполнение основного задания должно проводиться поэтапно: в процессе подготовки к лабораторному занятию, в ходе проведения эксперимента и обработки полученных результатов, во время подготовки к отчету о работе перед преподавателем. Предельно краткое изложение подготовленного рассказа может являться письменным отчетом о лабораторной работе.