Квантовая физика

СБОРНИК ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ФИЗИКЕ

Рецензент: Гервидс В.И.

(кафедра общей физики МИФИ)

г. Озерск

2003 г.

УДК 535

Лисицын С.Г, Мосунов С.Е., Оконников Е.Г.

Сборник лабораторных работ по физике. Квантовая физика.

Озерский технологический институт МИФИ (ОТИ МИФИ), 2003

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ.. 6

РАБОТА № 1. 7

ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРА ИЗЛУЧЕНИЯ АБСОЛЮТНО ЧЕРНОГО ТЕЛА.. 7

ВВЕДЕНИЕ.. 7

Задание 1. Снятие спектральной кривой излучения АЧТ.. 9

Задание 2. Проверка закона смещения Вина. 9

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 10

РАБОТА № 2. 11

ИЗМЕРЕНИЕ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР ОПТИЧЕСКИМ ПИРОМЕТРОМ. 11

ВВЕДЕНИЕ.. 11

ПРИНЦИП РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО ОПТИЧЕСКОГО ПИРОМЕТРА 13

ИЗМЕРЕНИЯ И СХЕМА УСТАНОВКИ.. 14

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ... 15

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 16

РАБОТА № 3. 17

ИЗУЧЕНИЕ СЕРИИ БАЛЬМЕРА. 17

ВВЕДЕНИЕ.. 17

ОПИСАНИЕ ПРИБОРОВ. 18

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ... 20

Градуировка монохроматора. 20

Определение длин волн спектральных линий водорода. 20

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 22

РАБОТА № 4. 23

ИЗУЧЕНИЕ ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ СПЕКТРА ИЗЛУЧЕНИЯ ЩЕЛОЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.. 23

ВВЕДЕНИЕ.. 23

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ.. 26

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ... 27

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 28

ПРИЛОЖЕНИЕ.. 29

ТОНКАЯ СТРУКТУРА АТОМНЫХ УРОВНЕЙ.. 29

РАБОТА № 5. 31

СТАТИСТИЧЕСКИЙ ХАРАКТЕР РАДИОАКТИВНОГО РАСПАДА.. 31

ВВЕДЕНИЕ.. 31

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ... 33

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 35

ПРИЛОЖЕНИЕ.. 36

МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ НАБЛЮДЕНИЙ.. 36

Распределение Пуассона. 36

Распределение Гаусса. 38

Метод наименьших квадратов. 41

Критерии значимости. Метод c² 43

РАБОТА № 6. 47

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ БЕТА ИЗЛУЧЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ.. 47

ВВЕДЕНИЕ.. 47

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ... 54

Схемы бета распадов. 56

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 56

РАБОТА № 7. 57

ИЗУЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ.. 57

ВВЕДЕНИЕ.. 57

ОПИСАНИЕ ПРИБОРА И МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ 59

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ... 60

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 61

РАБОТА № 8. 62

ИЗУЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ.. 62

ВВЕДЕНИЕ.. 62

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ.. 63

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ... 63

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 64

ПРИЛОЖЕНИЕ.. 65

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ. 65

РАБОТА № 9. 71

ГРАДУИРОВКА ТЕРМОЭЛЕМЕНТА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕГО ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ.. 71

ВВЕДЕНИЕ. 71

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ... 75

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ.. 76

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ. 77

РАБОТА № 10. 78

ИЗУЧЕНИЕ ТЕРМОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТЫ ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНОВ.. 78

ВВЕДЕНИЕ. 78

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЙ.. 80

ИЗМЕРЕНИЕ УСКОРЯЮЩЕГО (ЗАДЕРЖИВАЮЩЕГО) НАПРЯЖЕНИЯ 81

ИЗМЕРЕНИЕ АНОДНОГО ТОКА.. 82

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ КАТОДА.. 83

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТЫ ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНОВ.. 84

ЭКСПЕРИМЕНТ.. 84

Предварительные измерения. 84

Измерение работы выхода. 85

Построение вольтамперной характеристики и проверка закона «трех вторых» 85

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ... 86

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. 87

ЗАКОН «ТРЕХ ВТОРЫХ». 87

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. 90

ВЫВОД ФОРМУЛЫ РИЧАРДСОНА – ДЭШМАНА. 90

ЛИТЕРАТУРА.. 95

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее руководство предназначено для использования студентами ОТИ МИФИ на лабораторных занятиях по курсу общей физики.

При подготовке руководства использованы материалы физического практикума МФТИ (Руководство к лабораторным занятиям под ред. Л.Л. Гольдина М., Наука, 1973), а также «Физического практикума» МГУ под ред. В.И. Ивероновой М., Физматгиз, 1962. Основой для составления руководства послужили ныне используемые в ОТИ МИФИ описания лабораторных работ по физике «Атомная и ядерная физика» Лисицына С.Г., Оконникова Е.Г. и Синяпкиной Г.И. 1984.

За прошедшие почти 20 лет состав практикума несколько изменился, и в соответствии с его содержанием мы назвали это руководство «Квантовой физикой», т.к. изучаемые явления объединяет их квантовая природа. Весьма небольшой объем работ по ядерной физике обусловлен тем, что многие вопросы, связанные с прохождением ядерных излучений через вещество, изучаются в спецкурсах на профилирующих кафедрах. Сведения из теории в данном руководстве излагаются, как правило, конспективно, чтобы не дублировать содержание учебников. Исключение сделано лишь для некоторых вопросов, относящихся к математической статистике.

Так как литература, необходимая при подготовке к занятиям, для большинства работ одна и та же, то список литературы общий для всех работ приведен в конце данного сборника. Этот список не является исчерпывающим и отражает лишь названия тех учебников, которые в заметном количестве имеются в библиотеке ОТИ МИФИ.

Авторы благодарны рецензенту сборника доценту кафедры общей физики МИФИ В.И. Гервидсу за множество ценных советов и замечаний, способствовавших заметному улучшению сборника.

Авторы.

Дата добавления: 2014-11-29