
- •Методичні рекомендації
- •Лабораторна робота №16
- •Міри безпеки:
- •1.1.3. Дослідження явища фотоефекту
- •1.1.4. Дослідження спектрів випромінювання атомів
- •1.2. Дослідження структури атома
- •1.2.1. Будова атома за е.Резерфордом.
- •1.2.2 Будова атома за н.Бором
- •1.2.3 Квантова теорія атомів
- •2. Призначення, будова та принцип дії установки для дослджіення спектрів атомів фпк-09.
- •2.1 Призначення установки фпк-09
- •2.2 Будова установки фпк-09
- •2.3 Принцип дії установки фпк-09
- •3.2 Завдання
- •3.2.1 Виконання експериментальних досліджень
- •3.2.2 Виконання розрахунків та побудова спектрів
- •3.2.3 Аналіз результатів досліджень та висновки
- •4. Контрольні запитання та завдання
- •4.1 Контрольні запитання
- •Література
Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
Херсонська державна морська академія
Кафедра природничо-наукової підготовки
Реєстр _________
Шифр _________
Методичні рекомендації
до підготовки і виконання лабораторних робіт
курсантами денної та студентами
заочної форм навчання
з дисципліни Фізика
Верещака М.П.
галузь знань |
0701 Транспорт і транспортна інфраструктура 0507 Електротехніка та електромеханіка |
напрям підготовки |
6.070104 Морський та річковий транспорт 6.050702 Електромеханіка |
Херсон 2013
Методичні рекомендації до підготовки і виконання лабораторних робіт курсантами денної та студентами заочної форм навчання з дисципліни фізика / Укладач: Верещака М.П. – Херсон.: ХДМА, 2013. – 100 c.
Рецензенти: Овдій В.М. кандидат фізико-математичних наук, доцент Херсонського державного Університету.
Методичні рекомендації розглянуто і ухвалено на засіданні кафедри природничо-наукової підготовки
(Протокол № __ від « ___ » вересня 2013р.)
Завідувач кафедри ______ Бабійчук А.М.
природничо-наукової підготовки
Схвалено навчально-методичним відділом академії
Начальник навчально-методичного ____ Черненко В.В.
відділу
Друкується за рішенням Вченої ради ХДМА
(Протокол № __ від « __ » _______ 2013р.)
ЗМІСТ
ВСТУП |
7 |
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1 ‑ Вивчення навчального обладнання лабораторії фізики та правил техніки безпеки при його використанні, а також правил підготовки, виконання, оформлення і захисту звітів лабораторних робіт |
8 |
1. Теоретичні відомості |
8 |
1.1 «Інструкція № 45 «З охорони праці для курсантів під час проведення лабораторних та практичних занять з фізики»» |
|
1.2 Інструкція з пожежної безпеки |
|
1.3 Методичні рекомендації до підготовки, виконання, оформлення та захисту звіту лабораторних робіт |
|
ВСТУП
Методичні рекомендації складаються з рекомендацій до п’яти лабораторних робіт.
Рекомендації до кожної лабораторної роботи включають:
‑ тему, мету, перелік обладнання, міри безпеки;
‑ загальні теоретичні відомості з відповідного розділу фізики (основні
Лабораторна робота №16
Тема: Дослідження закономірностей будови атомів та процесів випромінювання ними світла.
Мета: 1. Формувати уміння проводити експериментальні дослідження.
2. Формувати реальне уявлення про будову атомів і квантовий характер їх параметрів та процесів в них.
Обладнання: Лабораторний стенд, установка для дослідження спектрів випромінювання атомів ФПК-09 (генератор-опромінювач з набором спектральних трубок: Ne, Kr, He, H; спектрометр СУ-1).
Міри безпеки:
1. До роботи з установкою ФПК-09 допускаються особи, ознайомлені з її будовою, принципом дії, мірами безпеки та отримавші допуск викладача до виконання лабораторної роботи.
2. Генератор-опромінювач повинен бути заземленим.
3. В генераторі є небезпечна для життя напруга, тому при експлуатації необхідно суворо дотримуватись відповідних мір безпеки:
‑ заміну спектральних трубок здійснювати обережно і тільки при вимкненому вимикачі «сеть» генератора згідно пункту 3.2.1.
‑ вмикати установку тільки на час проведення досліджень;
‑ режим роботи: час неперервної роботи 45хв, перерва 10-15 хв.
‑ не залишати ввімкнену установку без нагляду.
7. При виявленні неполадків, виконання лабораторної роботи припинити, пристрій вимкнути (вимкнути вимикач 1-SF1 на лабораторному стенді та вимикач «сеть» на генераторі) та повідомити викладача.
1 Теоретичні відомості
1.1 Експериментальні властивості атомів.
1.1.1 Спроба перетворення атомів
Тривалий час алхіміки, хіміки, фізики намагалися здійснити перетворення однієї речовини в іншу, тобто атоми однієї речовини перетворити в атоми іншої, але нікому це не вдавалося. Тільки в ХХ столітті нарешті вдалося це реалізувати. Виявилося, що атом, в переважній більшості, дуже стабільне утворення.
1.1.2 Дослідження теплового випромінювання
Шляхом
аналізу і узагальнення результатів
експериментальних досліджень теплового
випромінювання на кінець ХІХ століття
були установлені три закони теплового
випромінювання. Закон
Кірхгофа: відношення
випромінювальної здатності
тіла до його поглинальної здатності
не залежить від матеріалу тіла, воно є
для всіх тіл універсальною функцією
частоти
і температури
.
|
|
де
,
,
‑
відповідно, випромінювальна, поглинальна
здатність тіла і випромінювальна
здатність абсолютно чорного тіла на
частоті
і при температурі
.
Закон Стефана-Больцмана: інтегральна випромінювальна здатність абсолютно чорного тіла пропорційна четвертому степеню його абсолютної температури
|
|
де
‑ стала Стефана-Больцмана
Закон
зміщення Віна: Нагріте
тіло випромінює енергію найбільше на
певній частоті, яка залежить від його
температури. Довжина хвилі
,
яка відповідає максимальному значенню
випромінювальної здатності
абсолютно чорного тіла, обернено
пропорційна його температурі.
|
|
де
‑ стала Віна.
Пояснити ці закономірності виходячи з законів молекулярної фізики та електродинаміки класична фізика не змогла.
В 1900 р. Планк, всупереч класичній фізиці, припустив, що атоми і молекули випромінюють енергію не неперервно, як випливає з класичної фізики, а окремими порціями, квантами, величина яких
|
|
де
‑ частота випромінювання,
‑ стала Планка.
Опираючись
на свою гіпотезу, Планк теоретично
обґрунтував і пояснив всі закони
теплового випромінювання, розрахував
числові значення сталих
і
які дуже добре співпали з їх
експериментальними значеннями.
Узгодження теорії і експерименту показувало, що випромінювання енергії атомами дійсно здійснюється квантами.