1. СЫРТҚЫ ФОТОЭФФЕКТІ ЗЕРТТЕУ

АЛҒ Ы СӨ З

Физикалық практикумның мақ саты негiзгi физикалық қ ұ былыстарды студенттiң ө зi қ айталай орындауына мү мкiндiк беру, кең тарағ ан приборлармен жұ мыс iстей бiлуге ү йрету жә не физикалық шамаларды ө лшеудiң басты ә дiстерiмен таныстыру, ө лшеу нә тижелерiн ө ң деудi жә не алынғ ан нә тижелердiң дұ рыстығ ын бағ алай бiлуге дағ дыландыру.

Атомдық практикумда студенттер атомдар, молекулалар жә не қ атты денелердiң кванттық қ асиеттерi байқ алатын негiзгi қ ұ былыстар жә не эксперименттермен алғ аш танысуғ а мү мкiндiк алады.

Атомдар мен молекулалардың қ ұ рылымы жайындағ ы мә лiметтердiң кө пшiлiгi спектрлiк зерттеулер (спектроскопия) нә тижесiнде алынғ андығ ы, демек спектроскопия атом жә не молекула физикасын ұ ғ ынудың қ азiргi дең гейге жетуiне аса зор ү лес қ осқ андығ ы белгiлi. Ал атомдар мен молекулалардың қ ұ рылымы жә не бұ лардың қ оршағ ан ортамен ә серлесуi жө нiндегi мә лiметтi электромагниттiк сә уленiң затпен ә серлесуi нә тижесiнде пайда болатын жұ тылу жә не шығ ару спектрлерiнен ә р тү рлi тә сiлмен алуғ а болады.

Спектрлiк сызық тардың толқ ын ұ зындық тарын ө лшеу атомдық жә не молекулалық жү йенiң энергия дең гейлерiн анық тауғ а мү мкiндiк бередi. Сызық интенсивтiгi кванттық ауысу ық тималдығ ына пропорционал, ал ауысу ық тималдығ ы атомның ауысу жасалатын екi дең гейi қ аншалық ты кү штi байланысқ андығ ының ө лшемi болып табылады. Кванттық ауысу ық тималдығ ы екi дең гейдiң екеуiнiң де толқ ындық функцияларына байланысты болғ андық тан, интенсивтiктi ө лшеулер электрондық зарядтың кең iстiктiк ү лестiрiлуiн айқ ындау ү шiн қ ажет.

Сызық тың допплерлiк пiшiндерiн ө лшеу арқ ылы сә уле шығ арушы жә не жұ тушы атом, молекулалар жылдамдық тарының ү лестiрiлуi жә не зерттелетiн нысан температурасы анық талады.

Соқ тығ ысу процестерi жә не атомаралық потенциалдар жайындағ ы мә лiметтi спектрлiк сызық тардың кең еюi жә не ығ ысуынан шығ арып алуғ а болады.

Сыртқ ы магнит жә не электр ө рiстерiндегi спектрлiк сызық тардың зеемандық жә не штарк жiктелулерi магниттiк жә не электрлiк моменттердi ө лшеудiң жә не атомдар мен молекулалардағ ы (тiптi кү рделi электрондық конфигурациялар жағ дайларындағ ы) ә р тү рлi бұ рыштық моменттердiң байланыс типтерiн айқ ындаудың маң ызды тә сiлi болып табылады.

Осы айтылғ андарғ а байланысты атомдық практикумда орындалатын жұ мыстар негiзiнен атом жә не молекулалар спектрлерiн зерттеуге негiзделген.

1 – жұ мысфотоэффект заң дарын зерттеу, осы заң дардың классикалық электромагниттік теория тұ рғ ысынан тү сіндіретіндігіне кө з жеткізу, кванттық физикада іргелі роль атқ аратын маң ызды тұ рақ ты – Планктұ рақ тысын анық тауғ а арналғ ан.

2 – жұ мыс электрондардың толқ ындық қ асиетін зерттеуге арналғ ан. Жұ мыста поликристалдық графиттің кристалдық тор тұ рақ тысы анық талады.

3 – жұ мыс атомдық кү йлердің дискреттігі дә лелденген тә жірибе – Франк – Герц тә жірибесіне арналғ ан.

4 – жұ мыс алдын–ала тү сірілген фотопластинкадағ ы спектрограммалардың атомдық спектрлерінің спектрлік сызық тарының толқ ын ұ зындығ ын ө лшеуге арналғ ан.

5 – жұ мыста алдын–ала тү сірілген фотопластинкадағ ы спектрограммалардың атомдық спектрлер арқ ылы заттың химиялық (элементтік) қ ұ рамын анық тауғ а пайдаланылады. Мұ нда заттың химиялық қ ұ рамын анық таудың физикалық ә дісі – спектрлік талдау ә дісін игеру кө зделеді.

6 – жұ мыста сутегi атомының шығ ару спектрiн зерттеуге арналғ ан. Сутегi спектрiнiң атом қ ұ рылымымен байланысын Бор ұ сынғ ан атом моделi кө мегiмен тү сiндiруге болады. Жұ мысты орындау кезiнде алынғ ан тә жірибелiк деректер Ридберг тұ рақ тысын жә не электрон массасын анық тауғ а, сутегi атомының энергия дең гейлерiн, иондану энергиясын, атом мө лшерiн анық тау ү шiн пайдаланылады.

7 – жұ мыстың мақ саты кү рделi атомдардың оптикалық спектрлерiн жү йелеудiң жалпы принциптерiн сiлтiлiк металл спектрлерiндегi сериялық заң дылық тарды зерттеу барысында игеру. Спектроскопиялық тә жiрибе нә тижелерi бойынша атомның энергия дең гейлерi, дең гейлердiң кванттық ақ аулары анық талады.

8 – жұ мыстаспектрлiк сызық тардың нә зiк тү зiлiсi натрий атомы ү шiн зерттеледi. Алынғ ан тә жірибелiк деректер дублеттiк энергетикалық дең гейлер аралығ ын табу ү шiн жә не осы аралық тың n жә не ℓ кванттық сандарына тә уелдiлiгiн тү сiндiру ү шiн пайдаланылады. Жұ мыс мультиплеттiктiң физикалық себебi – спин-орбиталық ә серлесу мә нiсiн терең iрек тү сiнуге ық пал етедi.

9 – жұ мысекi валенттi (оптикалық ) электроны бар элемент (Zn, Cd, Hg) атомдары спектрiнiң қ ұ рылымын жә не осы элементтердiң (Zn, Cd, Hg) спектрлерiнде байқ алатын негiзгi заң дылық тарды зерттеуге арналғ ан. Тә жiрибеде байқ алатын заң дылық тарды сынап атомы мысалында атомның векторлық моделi кө мегiмен тү сiндiре бiлу кө зделген.

10 – жұ мыстың мақ саты лазерлердiң (He-Neлазерiнiң ) физикалық принципiн оқ ып-ү йрену, лазердiң негiзгi сипаттамаларын лазер сә улесiнiң толқ ын ұ зындығ ын, лазерлік шоқ тың кең еюiн жә не поляризациясын тә жiрибеде анық тау, He-Neқ оспасының жә не He-Ne -лазерi спектрлерiн салыстырмалы тү рде зерттеу.

11 – жұ мысекi атомды молекуланың (CN радикалы) электрондық шығ ару спектрiн зерттеуге арналғ ан. Тә жiрибеде анық талғ ан жолақ тардың спектрде орналасу заң дылық тарынан CNмолекуласының тербелiс жиiлiгi, ангармоникалық коэффициентi, диссоциация энергиясы анық талады. Осы жағ дайда гармоникалық жә не ангармоникалық осциллятор энергиясының квантталуы жайындағ ы маң ызды мә селе қ арастырылатын болады. Тербеліс жолағ ының айналыс қ ұ рылымына атомаралық қ ашық тық ты анық тау ү шін ө лшеулер жү ргізіледі.

12 – жұ мыс кадмийі бар спектрлік шамның сызық тарының магнит ө рісінде жіктелуін зерттеп, Бор магнетонын анық тауғ а негізделген Зееман эффектісін зерттеуге арналады.

13 – жұ мыс электронның парамагниттік резонанс кө мегімен еркін электронның g – факторын анық тауғ а арналады.

Атомдық практикумда спектрлерді фотографиялық тіркеу мү мкіндігінің болмауы себепті кейбір лабораториялық жұ мыстар алдын – ала темір жә не зерттелетін зат спектрі фотопластинкағ а тү сірілген дайын спектрограммаларды пайдалану арқ ылы орындалады (орташа дисперсиялы ИСП – 28, ү лкен дисперсиялы ДФС – 8 спектрографтарда тү сірілген). Осы жағ дайда студенттердің спектрлерді алу амалдары жә не спектрлік аспап жайында тү сінігі болу ү шін сабақ та аспаптың ө зін кө рсетіп, негізгі бө ліктерінің жұ мыс істеу принциптерін тү сіндірген дұ рыс болады.

Практикум жұ мыстарын орындағ анда эксперименттік алынғ ан нә тижелерді ө ң деумен қ атар (микроскопта ө лшенген), сілтілік элементтердің спектрлік сызық тарының нә зік тү зілісі бойынша ә дебиеттердегі дә лірек деректерді пайдалануғ а болады.

Ұ сынылып отырғ ан оқ у қ ұ ралында ә л–Фараби атындағ ы Қ азҰ У-iнiң физика–техникалық факультетi студенттерiнiң «Атомдық физика» курсын тың даумен қ атар осы пә н бойынша орындайтын лабораториялық жұ мыстары баяндалады.

Ә рбiр лабораториялық жұ мыстың мазмұ ндамасында зерттелетiн қ ұ былыстың мә нiсi, берiлген қ ұ былысты зерттеу негiзiне алынғ ан эксперименттiк ә дiс, қ олданылатын қ ұ ралдар жайында мә лiмет баяндалғ ан.

Жұ мыс орындайтын студенттерге жалпы мынадай талаптар қ ойылады:

1. Лабораторияда жұ мысқ а кiрiсер алдында сақ тық техникасы ережелерiмен танысу жә не бұ ларды ө не бойы қ атаң орындап отыру керек.

2. Кезектi жұ мысты алғ аннан кейiн жұ мыстың, прибордың техникалық мазмұ ндамасымен жә не ұ сынылғ ан ә дебиетпен егжей-тегжейлi танысу керек. Осыдан кейiн ғ ана эксперименттi орындауғ а кiрiсуге болады.

3. Орындалғ ан ә рбiр лабораториялық жұ мыс бойынша студент жазбаша есеп дайындайды. Ә р жазбаша есеп тө мендегідей болуы керек:

1). Жұ мыстың аты жә не мақ саты (қ ысқ аша тапсырма);

2). Техникалық сипаттамалары бар негізгі приборлардың тізімі;

3). Жұ мыстың қ ысқ аша теориялық (физикалық ) баяндалуы;

4). Қ ұ рылғ ының схемасы жә не тү сіндірмесі бар жұ мыстың барлық бө ліктерінің сипаттамасы;

5). Ө лшеудің қ орытындысы, график, кесте тү ріндегі ө ң делуі жә не қ ателіктің бағ алануы;

6). Қ орытынды (алынғ ан нә тижелерді талқ ылау, оларды теория жә не ә дебиеттік шамаларымен салыстыру).

1. СЫРТҚ Ы ФОТОЭФФЕКТІ ЗЕРТТЕУ

1. 1. Жұ мыстың мақ саты: сыртқ ы фотоэффект қ ұ былысын, оның заң дарын зерттеу, Планк тұ рақ тысын анық тау.

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒