random books / коллектив авторов - Оптика и квантовая физика _ лаб. практикум по физике
.pdfгниверситет - О • г ж ^ т г "
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ ЭЛЕКТРОНИКИ
И ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
тшшАтштшшттштттяштштятттттштттяттттттвшщт
Кафедра «Физики»
В.Я. Варгашкин, Н.М. Ростовцев, СИ. Матюхкн, Т.С. Рогожина, И.М. Ростовцев, М.А. Тарасова, Л.Ю. Фроленкова, И.Ф. Шадрин, В.В. Щербин
ОПТИКА И КВАНТОВАЯ ФИЗИКА
Лабораторный практикум по физике
под редакцией В.Я. Варгашкина
Печатается но решению редакционноиздательского совета ОрелГТУ
Орел 2004
ййР |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ |
|
|
|
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ |
|
ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ |
|
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ |
|
ФАКУЛЬТЕТ ЭЛЕКТРОНИКИ |
|
И ПРИБОРОСТРОЕНИЯ |
Кафедра «Физики»
В.Я. Варгашкин, Н.М. Ростовцев, СИ. Матюхин, Т.С. Рогожина, Н.М. Ростовцев, М.А. Тарасова, Л.Ю. Фролеикова, И.Ф. Шадрин, В.Н. Щербин
ОПТИКА И КВАНТОВАЯ ФИЗИКА
Лабораторный практикум по физике под редакцией В.Я. Варгашкина
Печатается по решению редакционноиздательского совета ОрелГТУ
Орел 2004
Авторы: к.т.н., доцент, чл.-корр. МАЭН |
В.Я. Варгашкин; |
к.ф.-м.н., доцент, лауреат ВВЦ |
СИ. Матюхин; |
к.ф-м.н., доцент кафедры физики, |
Т.С. Рогожина; |
к.ф.-м.н., доцент, заслуженный работник |
|
высшей школы Российской Федерации |
Н.М. Ростовцев; |
к.т.н., доцент кафедры физики |
М.А. Тарасова; |
к.ф.м.-н., доцент кафедры физики |
Л.Ю. Фроленкова |
к.ф -м.н., доцент кафедры физики |
И.Ф. Шадрин; |
Ст. преподаватель кафедры физики |
В.Н. Щербина; |
Рецензент: д. ф.-м. н., профессор, заведующий |
|
кафедрой физики ОрелГТУ |
В.Ф. Харламов |
Настоящие методические указания являются дополнительными главами по выполнению работ лабораторного практикума по физике и предназначены в помощь студентам младших курсов. Методические указания соответствуют государственным образовательным стандар там высшего профессионального образования по специальностям тех нического профиля обучения ОрелГТУ, а также рабочим программам по курсу физики.
Редактор М.В. Одолеева Технический редактор Н.А. Соловьева
Подписано к печати: 20.07.2004. Формат 60x84 1/16. Печать офсетная. Уч. изд.л. 12,2. Усл. печ. л. 11,0.Тираж 200 экз.
Заказ № 0 j / g j "
Отпечатано с готового оригинал-макета на полиграфической базе ОрелГТУ, 302030, г.Орел, ул. Московская, 65
©ОрелГТУ, 2004
©Варгашкин Владимир Яковлевич, 2004
©Матюхин Сергей Иванович, 2004
©Рогожина Татьяна Сергеевна, 2004
©Ростовцев Николай Михайлович, 2004
©Тарасова Маргарита Александровна, 2004
©Фроленкова Лариса Юрьевна, 2004
©Шадрин Владимир Федорович, 2004
©Щербина Валентина Николаевна, 2004
СОДЕРЖАНИЕ
|
|
с. |
ВВЕДЕНИЕ |
7 |
|
1 ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТ |
|
|
ПРАКТИКУМА |
9 |
|
1.1 Указания по работе над отчетом |
9 |
|
1.2 Требования по оформлению отчета |
13 |
|
1.3 Контрольные мероприятия |
23 |
|
2 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3-24. ОПЫТЫ ФРАНКА- |
|
|
ГЕРЦА |
24 |
|
2.1 Цель работы |
24 |
|
2.2 Оборудование |
25 |
|
2.3 Подготовка к работе |
25 |
|
2.4 Теоретическая часть |
25 |
|
2.5 Описание лабораторного оборудования |
32 |
|
2.6 |
Выполнение работы |
36 |
2.7 |
Контрольные вопросы |
49 |
2.8 |
Рекомендуемая литература |
49 |
3 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3-25. ИЗМЕРЕНИЕ |
|
|
КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ. ПРОВЕРКА |
|
|
ЗАКОНА БУГЕРА |
50 |
|
3.1 |
Цель работы |
50 |
3.2 |
Оборудование |
50 |
3.3 |
Подготовка к работе |
50 |
3.4 |
Теоретическая часть |
51 |
3.5 Методика проведения эксперимента |
55 |
|
3.6 |
Контрольные вопросы |
61 |
3.7 |
Рекомендуемая литература |
61 |
4 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3-26. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ |
|
|
РАДИОАКТИВНОГО р-РАСПАДА ЯДЕР |
62 |
|
4.1 |
Цель работы |
62 |
4.2 |
Оборудование |
62 |
4.3 |
Метод измерений |
62 |
4.4 |
Подготовка к работе |
63 |
4.5 |
Теоретическая часть |
63 |
4.6 |
Описание лабораторной установки |
68 |
4.7 |
Методика проведения эксперимента |
70 |
4.8 |
Контрольные вопросы |
76 |
3
4.9 |
Рекомендуемая литература |
|
77 |
5 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3-27. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ |
|
||
РАДИОАКТИВНОГО а-РАСПАДА ЯДЕР |
|
77 |
|
5.1 |
Цель работы |
|
77 |
5.2 |
Оборудование |
|
78 |
5.3 |
Метод измерений |
|
78 |
5.4 |
Подготовка к работе |
|
79 |
5.5 |
Теоретическая часть |
|
79 |
5.6 |
Взаимодействие радиоактивного ос-излучения с |
|
|
веществом |
|
84 |
|
5.7 |
Описание лабораторной установки |
|
86 |
5.8 |
Методика проведения эксперимента |
|
87 |
5.9 Контрольные вопросы |
|
94 |
|
5.10 Рекомендуемая литература |
|
95 |
|
6 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3-28. ИЗУЧЕНИЕ |
|
|
|
ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ РЕШЕТКИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШАГА |
|
||
ДОРОЖЕК КОМПАКТ-ДИСКА |
.' |
95 |
|
6.1 |
Цель работы |
|
?. 95 |
6.2 |
Оборудование |
|
95 |
6.3 |
Метод измерений |
|
96 |
6.4 |
Подготовка к работе |
|
96 |
6.5 |
Теоретическая часть |
|
96 |
6.6 |
Описание лабораторной установки |
|
100 |
6.7 |
Выполнение работы |
|
101 |
6.8 |
Контрольные вопросы |
|
104 |
6.9 |
Рекомендуемая литература |
|
105 |
7 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3-29. ИЗУЧЕНИЕ |
|
|
|
ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ |
|
||
ПРОВОДИМОСТИ МЕТАЛЛОВ И ПОЛУПРОВОДНИКОВ |
105 |
||
7.1 Цель работы |
|
105 |
|
7.2 Оборудование |
|
106 |
|
7.3 Метод измерения |
|
106 |
|
7.4 Подготовка к работе |
|
106 |
|
7.5 Теоретическая часть |
|
106 |
|
7.6 Устройство и принцип работы оборудования |
|
113 |
|
7.7 Порядок проведения лабораторной работы |
|
115 |
|
7.8 |
Контрольные вопросы |
." |
120 |
7.9 Рекомендуемая литература |
|
120 |
4
8 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3-30. ИЗУЧЕНИЕ |
|
||
ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО р-n ПЕРЕХОДА И ЕГО |
|
||
ХАРАКТЕРИСТИК |
121 |
||
8.1 Цель работы |
121 |
||
8.2 |
Оборудование |
121 |
|
8.3 |
Метод измерения |
121 |
|
8.4 Подготовка к раббте |
122 |
||
8.5 |
Теоретическая часть |
122 |
|
8.6 |
Устройство и принцип работы измерительной установки |
127 |
|
8.7 |
Последовательность выполнения лабораторной работы |
129 |
|
8.8 |
Контрольные вопросы |
135 |
|
8.9 |
Рекомендуемая литература |
135 |
|
9 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3-31. ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ |
|
||
ВНЕШНЕГО ФОТОЭФФЕКТА. ИЗМЕРЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ |
|
||
ПЛАНКА И РАБОТЫ ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНА ИЗ МЕТАЛЛА |
136 |
||
9.1 |
Цель работы |
136 |
|
9.2 |
Оборудование |
136 |
|
9.3 |
Метод измерений |
136 |
|
9.4 |
Подготовка к работе |
136 |
|
9.5 |
Теоретическая часть |
136 |
|
9.6 |
Методика проведения эксперимента |
141 |
|
9.7 |
Выполнение работы |
142 |
|
9.8 |
Контрольные вопросы |
148 |
|
9.9 |
Рекомендуемая литература |
148 |
|
10 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3-32. ИЗМЕРЕНИЕ |
|
||
ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ПЛАСТИНЫ |
|
||
ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ В ПРОХОДЯЩЕМ |
|
||
СВЕТЕ |
148 |
||
10.1 |
Цель работы |
148 |
|
10.2 |
Оборудование |
149 |
|
10.3 |
Метод измерений |
149 |
|
10.4 |
Подготовка к работе |
149 |
|
10.5 |
Теоретическая часть |
149 |
|
10.6 |
Интерферометр Маха-Цендера |
155 |
|
10.7 Измерение показателя преломления пластины |
156 |
||
10.8 |
Порядок выполнения работы |
157 |
|
10.9 |
Указания по оформлению вывода |
159 |
|
10.10 Контрольные вопросы |
159 |
5
10.11 Рекомендуемая литература |
|
160 |
|
11 Лабораторная работа № 3-33. ОПТИЧЕСКИЕ СЕКТРЫ |
|
||
АТОМОВ ВОДОРОДА И РТУТИ |
|
160 |
|
11.1 Цель работы |
|
160 |
|
11.2 |
Оборудование |
|
160 |
11.3 |
Подготовка к работе |
|
160 |
11.4 |
Теоретическая часть |
|
...161 |
11.5 |
Описание установки |
|
168 |
11.6 |
Методика проведения эксперимента |
: |
171 |
11.7 |
Контрольные вопросы |
|
175 |
11.8 |
Рекомендуемая литература |
....... |
175 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ |
176 |
||
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ОБРАЗЕЦ ОФОРМЛЕНИЯ ТИТУЛЬНОГО |
|
||
ЛИСТА ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ |
|
177 |
|
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ТАБЛИЦА ЗНАЧЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТА |
|
||
СТЬЮДЕНТА t№95% ДЛЯ ДЕВЯНОСТОПЯТИПРОЦЕНТНОЙ |
178 |
||
ДОВЕРИТЕЛЬНОЙ ВЕРОЯТНОСТИ |
|
6
ВВЕДЕНИЕ
Лабораторные работы общего физического практикума по оптике и квантовой физике курса "Физика" проводятся в соответствии с требованиями государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования по специальностям обучения ОрелГТУ и действующими на основе этих стандартов рабочими программами курса физики.
Выполнение лабораторных работ состоит из двух обязательных этапов - этапа самостоятельной домашней подготовки и аудиторных занятий. Аудиторные занятия проходят в строго регламентированное учебное время, обозначенное в расписании. В случае неявки студента на занятия по уважительной причине преподаватель по представлению деканата назначает студенту дополнительное аудиторное время для отработки и отчета лабораторной работы.
Студенты могут пользоваться консультациями преподавателей в специально отведенных для этого аудиториях и времени, указанных на доске объявлений кафедры физики.
Аудиторные занятия, как правило, строятся по трехступенчатой схеме:
-опрос с допуском к выполнению экспериментальной части;
-выполнение экспериментальной части;
-защита отчета по лабораторной работе.
Последовательность выполнения лабораторной работы должна быть отражена в отчете по лабораторной работе, которым студент может пользоваться на любом этапе ее выполнения, включая допуск к выполнению и защиту. Качество выполнения студентами лабораторных работ и степень их защиты учитывается преподавателем в течение семестра при ежемесячной аттестации по курсу физики.
Защита всех отчетов лабораторных работ цикла осуществляется не позднее указанного в учебных планах и оговоренных преподавателем сроков. Невыполнение студентом лабораторной работы, несвоев ременное или неполное ее выполнение, несвоевременное представление отчета по лабораторной работе или представление неполностью оформленного отчета позволяют считать данного студента не выполнившим требований учебного процесса в части курса физики с последующей простановкой в экзаменационную (зачетную) ведомость отметки "не допущен" по курсу физики.
7
Грамотное составление и оформление лабораторной работы способствует своевременной и успешной ее защите, планомерной работе по другим видам учебной нагрузки курса физики и другим курсам учебной программы, а также успешной подготовке к контрольным мероприятиям.
Настоящие методические указания являются дополнительными главами пособий по выполнению работ общего физического практикума в части оптики и квантовой физики и предназначены в помощь студентам при составлении, оформлении и защите ими отчетов по лабораторным работам. Предлагаемые настоящими методическими указаниями работы расширяют и дополняют круг изучаемых студентами физических явлений, начатый в трех ранее изданных в ОрелГТУ пособиях:
Ростовцев Н.М., Преснецов В.Н. Лабораторный практикум по
физике (часть |
3). Оптика и физика твердого тела / |
ОрелГПИ, |
каф. "Физика". - Орел, 1994. - 77 с: ил. |
|
|
Ростовцев |
Н.М. Лабораторный практикум по физике |
(часть 3). |
Раздел: "Волновая оптика" / ОрелГТУ, каф. "Физика". - Орел, 1999. - 47 с: ил.
Варгашкин В.Я., Матюхин СИ., Рогожина Т.А., Ростовцев Н.И., Сотников В.Н. Лабораторный практикум по физике. Оптика и квантовая физика. Ч. III. Дополнение 2 // Под ред. В.Я. Варгашкина.- Орел: ОрелГТУ, 2001.-164 с.
8
1 ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТ ПРАКТИКУМА
1.1 Указания по работе над отчетом
Настоящие методические указания регламентируют лишь перечень помещаемого в отчет по лабораторной работе материала, необходимого для успешного ее защиты, и правила оформления этого материала. Конкретный отбор требуемого материала, степень его проработки и детализации осуществляется непосредственно самими студентами с учетом требований преподавателей и методических указаний по выполнению лабораторной работы.
Ниже помещена структура отчета по лабораторной работе, где особо оговорены разделы, заполняемые студентами при самостоятельной (домашней) работе, как подготовке к аудиторному опросу и получению допуска к выполнению экспериментальной части.
Отчет по лабораторной работе является законченным документом, для чтения и понимания которого не требуется прибегать к помощи составителя. Текст отчета не должен содержать грамматических ошибок.
Отчет по лабораторной работе должен, как правило, содержать следующее:
1) структурные элементы, подготавливаемые заранее при самостоятельной (домашней) работе:
-титульный лист,
-заголовок с наименованием и номером лабораторной работы;
-цель работы,
-оборудование,
-метод измерения,
-ответы на контрольные вопросы со списком использованных литературных и иных источников информации,
-последовательность выполнения работы;
2) разделы, помещаемые в отчет непосредственно во время аудиторных занятий:
-проведение экспериментов,
-обработка опытных данных,
-выводы.
9