Московский Государственный Университет им. М.В.Ломоносова

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В.Скобельцына

Меню

Атомный практикум

16 задач, 32 установки, комн. 5-01, 5-06, 5-16, 5-17 - Южное крыло Физического факультета МГУ.

Практикум курирует Кафедра атомной физики физического факультета МГУ.(Зав. А.Т.Рахимов, отв. Е.А.Крылова)

Общий атомный практикум является составной частью общефакультетского курса "Атомная физика". В соответствии с учебным планом в течение пятого семестра каждый студент должен выполнить и сдать четыре задачи.

Задачи атомного практикума

опасности

Техника безопасности

Обязательно сдается студентом перед первым занятием в атомном практикуме.

Традиционно студент проходит по всем комнатам атомного практикума, записывает все опасные факторы, отвечает на вопросы преподавателя по ТБ.

Без сдачи ТБ студент к работам не допускается

методичка по ТБ (220KB, pdf)

установка

лампа

Задача №1. Опыт Франка и Герца

(комната 5-06)

В лабораторной работе изучается один из фундаментальных экспериментов атомной физики, подтверждающий постулаты Бора. Эксперимент состоит в анализе энергий электронов, претерпевших упругие и неупругие столкновения с атомами, что технически заключается в подборе режима, обеспечивающего получение наилучших анодных характеристик и характеристик задержки трехэлектродных ламп, наполненных парами ртути или инертным газом. Студент, исследуя энергию электронов, претерпевших столкновения, убеждается, что электроны передают атомам энергию лишь порциями, равными энергии перехода.

Описание задачи (180KB, pdf)

Возможные вопросы к допуску

установка

Задача №2. Омегатрон

(установка разобрана из-за выхода из строя заводского прибора)

Лабораторная работа знакомит с физическим методом количественного и качественного определения состава вещества по спектру масс его атомов и молекул. Используется прибор заводского изготовления ИПДО-2 - измеритель парциальных давлений омегатронный, в основе действия которого лежит разделение в пространстве с помощью скрещенных постоянного магнитного и переменного электрического полей заряженных частиц (ионов) с различным удельным зарядом. Анализатором и одновременно источником ионов является омегатрон – высокочастотный масс-спектрометр (РМО-4С), представляющий собой миниатюрный циклотрон.

Описание задачи 2-3 (310KB, pdf)

Возможные вопросы к допуску

установка

лампа

Задача №3. Ионизация атомов и молекул электронным ударом

(комната 5-06)

Вероятность этого процесса характеризуется эффективным сечением, или сечением ионизации, которое оценивается из экспериментальных данных. Для определения сечения ионизации атомов и молекул электронами используется омегатрон, представляющий собой миниатюрный циклотрон. Очень тонкий электронный луч, параллельный направлению магнитного поля, проходя через камеру-анализатор омегатрона, ионизирует молекулы и атомы остаточного газа. Изменение энергии электронного луча осуществляется изменением напряжения на подкатодной диафрагме омегатрона. Для двух-трех наиболее интенсивных пиков рассчитываются сечения ионизации, как функции энергии электронов, определяются потенциалы ионизации.

Описание задачи 2-3 (310KB, pdf)

Возможные вопросы к допуску

установка

лампа

Задача №4. Комбинационное рассеяние света

(комната 5-06)

Данная лабораторная работа знакомит с отдельными вопросами физики молекулы и с некоторыми элементами спектроскопии КР света (это название объединяет теоретическое описание и объяснение явления, экспериментальные методы его исследования, аппаратуру, применение и результаты исследования.)

Описание задачи (201KB, pdf)

Возможные вопросы к допуску

установка

Задача №5. Спектр атома водорода. Серия Бальмера

(комната 5-16)

В лабораторной работе изучение спектральной серии Бальмера атома водорода и тонкой структуры ее головной линии заключается в экспериментальной проверке справедливости соотношения для частоты спектральной линии атома водорода и формулы расщепления 2p-уровня. Основными элементами установки являются: водородная лампа ТВС-15, монохроматор специальный дифракционный МСД-1 и спектральный прибор, дающий необходимое разрешение тонкой структуры Hα линии (ИСП-51 с эталоном Фабри-Перо).

Описание задачи 5 и 9(390KB, pdf)

Возможные вопросы к допуску

установка

Задача №6. Спектр поглощения атомов натрия.

(Комн. 5-16)

В работе изучается расположение энергетических уровней атомов щелочных металлов соответствующих орбитальному квантовому числу L=1 и проверяется выражение для энергии атомов щелочных элементов. В эксперименте используется кювета с парами натрия, температура которых может регулироваться, через которую пропускается сплошной спектр. Источником сплошного спектра в области длин волн ниже 6000 ангстрем является водородная лампа ДВС-25. В работе используется спектрограф ИСП-30.

Описание задачи 6-7 (380KB, pdf)

Возможные вопросы к допуску

установка

Задача №7. Тонкая структура спектральных линий атома натрия.(комната 5-16)

В задаче используется натриевая лампа, а запись спектральных линий производится при помощи двойного монохроматора ДФС-12 и самописца. Теоретически рассчитываются и экспериментально исследуются переходы резкой, диффузной и главной серии.

Описание задачи 6-7 (380KB, pdf)

Возможные вопросы к допуску

Задача №8. Спектр поглощения молекулярного йода

комната 5-16

Установка для исследования спектра поглощения паров йода состоит из дифракционного спектрографа, кюветы с йодом и источника излучения сплошного спектра (лампы накаливания). Свет лампы накаливания, коллимированный объективом, проходит через кювету с парами йода и направляется на входную щель спектрального прибора. Спектр регистрируется на фотопластинке, где одновременно впечатывается шкала длин волн в нанометрах. Для обработки пластинок используется специальный проектор. По вычисленным длинам волн кантов колебательных полос студент с помощью особой программы обработки на компьютере определяет величину колебательного кванта энергии в верхнем и нижнем электронном состоянии, коэффициент ангармоничности осциллятора в верхнем электронном состоянии, строит кривую потенциала Морзе.

Описание задачи (350KB, pdf)

установка

Задача №9. Спектр атома водорода. Изотопический сдвиг линий атомов водорода и дейтерия.

(Комната 5-16)

В задаче изучается изотопический сдвиг спектральных линий атомов водорода и дейтерия. Установка состоит из двух специальных сменных ламп, блока питания и спектрального прибора большой разрешающей силы. Регистрация спектров осуществляется с помощью ПЗС-линейки, результаты записываются и обрабатываются на ПК. Для получения дисперсионной кривой прибора используются две реперные линии ртути: желтый «дублет» и синий «триплет», проводится фокусировка и запись спектра двух линий водородно-дейтериевой лампы (красной и синей соответственно) в первом и втором дифракционном порядке. Студент определяет экспериментальную величину изотопического сдвига для каждой линии и сравнивает ее значения с расчетными. Практическая работа включает в себя вычисление отношения масс электрона и протона с использованием экспериментально найденных значений сдвига.

Описание задачи 5 и 9 (390KB, pdf)

Скачать историю открытия(pps) (5MB)

Возможные вопросы к допуску

детектор

Задача №10. Эффект Комптона. Метод фильтров

(установки переоборудованы под задачу №11)

Рассеяние рентгеновских и гамма-лучей в веществе относится к числу явлений, в которых отчетливо проявляется двойственная природа излучения...

Описание задачи (220KB, pdf)

детектор

Задача №11. Эффект Комптона. Cцинтилляционный гамма-спектрометр

(комната 5-01)

Один из фундаментальных экспериментов атомной физики воспроизводится на установке, включающей в себя радиоактивный источник цезий-137, мишень (монокристаллический стильбен) и сцинтилляционный детектор на базе жалюзийного фотоэлектронного умножителя. Регистрация и обработка полученного энергетического спектра проводятся с помощью АЦП и компьютера, работающего в линию с установкой. По известной энергии С s -137 студентом проводится градуировка спектрометрического тракта при регистрации прямого потока гамма-квантов, а затем измерения проводятся при заданных углах рассеяния (30 ° , 45 ° и 60 ° ). Величины экспериментально полученного комптоновского смещения сравниваются с теоретическими.

Описание задачи (pdf)

Задача №12. Рентгеновская люминесценция. Закон Мозли.

(комната 5-01)

Изучаются спектры характеристического рентгеновского излучения для различных элементов (К и L серии). Строится зависимость длины волны этого излучения от порядкового номера элемента, проверяется закон Мозли. Спектры возбуждаются рентгеновским излучением и регистрируются пропорциональным счетчиком.

Описание задачи (2,8MB, pdf)

Задача №13. Рентгеновская люминесценция. Закон Мозли.

(установки законсервированы из-за снятия с производства нужных ионизационных счетчиков )

Изучаются спектры характеристического рентгеновского излучения для различных элементов (К и L серии). Строится зависимость длины волны этого излучения от порядкового номера элемента, проверяется закон Мозли. Спектры возбуждаются мягким гамма-излучением и регистрируются пропорциональным счетчиком.

Описание задачи (теория)(250KB, pdf)

Описание задачи (эксперимент)(210KB, pdf)

установка

Задача №14. Электронный парамагнитный резонанс

(комната 5-01)

Исследуются спектры ЭПР с целью определения фактора спектроскопического расщепления. Определяется концентрация парамагнитных центров и изучается сверхтонкая структура.

Описание задачи (680KB, pdf)

установка

лампа

Задача №15. Изучение влияния постоянного магнитного поля на энергетическое состояние атомов (эффект Зеемана)

(комната 5-17 )

В качестве источника света на установке применяется специальная цинковая лампа. Для записи спектров атома цинка используются оптическая установка, обладающая большой разрешающей способностью и многоканальная система регистрации спектров, основанная на использовании ПЗС-линейки, имеющей 3700 элементов. Обработка проводится на компьютере, работающем в линию с установкой, по программе, написанной в операционной системе Windows -95. В работе проводится сравнение теоретических и экспериментальных значений величин расщепления для красной линии и голубого триплета, исследуется изменение картины расщепления при установке перед щелью спектрографа поляроида. Используя результаты эксперимента студент рассчитывает величину удельного заряда электрона.

Описание задачи (310KB, pdf)

Скачать историю открытия (ppt) (4MB)

Возможные вопросы к допуску

установка

лампа

Задача №16. Оптический квантовый генератор на смеси гелия и неона

(установка разобрана из-за сложности юстировки зеркал)

В задаче изучается принцип работы оптического квантового генератора на примере гелий-неонового лазера. Исследуются характеристики лазерного излучения: расходимость, поляризация.

Описание задачи (320KB, pdf)

Возможные вопросы к допуску

установка

лампа

Задача №17. Оптический квантовый генератор на рубине

(комната 5-17)

Изучается принцип работы оптического твердотельного квантового генератора, динамика заселения уровней в трехуровневой и четырехуровневой схемах. Исследуется получение спонтанного и индуцированного излучения, усиление излучения, ширина спектральной линии, длительность импульса.

Описание задачи (350KB, pdf)

Возможные вопросы к допуску

установка

синий ящик

лазер

Задача №18. Лазер на основе алюмоиттриевого граната с неодимом(YAG:Nd3+)

(комната 5-17)

В задаче изучается работа лазера в режиме свободной генерации: порог генерации, зависимость энергии лазерного импульса и КПД лазера от энергии накачки, зависимость задержки начала генерации от энергии накачки. Исследуется режим модулированной добротности: переход от свободной генерации к гигантскому импульсу, преобразование лазерного излучения во вторую гармонику, измерение длительности лазерного импульса в режиме модуляции добротности, зависимость энергии гигантского импульса от задержки срабатывания электроооптического затвора.

Описание задачи (12,4MB, pdf)

Описание задачи+вывод формул (авт. Чопорняк Д.Б.) (6MB, zip(hlp))

установка

Задача №19. Спектр гелия

(комната 5-06 )

В задаче изучается принцип тождественности элементарных частиц и его проявление в спектре гелия

Описание задачи (0,8МB, pdf)

Copyright © 2012 ЛОСП. Все права защищены.