Skrypt jest przeznaczony dla studentów Wydziału Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej oraz studentów innych wydziałów Politechniki Gdańskiej, które w programach studiów wyższych lat w ramach przedmiotu „Fizyka” mają zajęcia z II pracowni fizycznej. Skrypt zawiera opisy kilkunastu ćwiczeń z różnych działów fizyki, które są przedmiotem wykładów na pierwszym i drugim roku studiów. Celem II pracowni fizycznej jest stworzenie podstaw do dalszego doskonalenia przez studentów umiejętności pomiaru określonych wielkości fizycznych oraz badania zjawisk fizycznych. W pracowni studenci zapoznają się z bardziej zaawansowanymi metodami pomiarowymi i przyrządami, niż to miało miejsce w trakcie zajęć z I pracowni fizycznej.
Opis każdego ćwiczenia zawiera cześć teoretyczną, w której wyjaśnione są i opisane badanie zjawiska, oraz część doświadczalną, w której przedstawiona jest aparatura pomiarowa oraz podane są zadania do wykonania w czasie ćwiczenia. Bardziej szczegółowe ujęcie badanych zagadnień można znaleźć w literaturze zamieszczonej w tekście. W skrypcie podano metody obliczania błędów statystycznych dla pomiarów wykonywanych przy użyciu liczników promieniowania, natomiast pominięto przedstawienie innych metod obliczania błędów, gdyż są one ujęte w programie zajęć z I pracowni fizycznej. Przy opracowaniu wyników pomiarów oraz przy przygotowaniu sprawozdań z ćwiczeń poleca się korzystanie z arkuszy kalkulacyjnych, np. Excel, i odpowiednich komputerowych programów graficznych.
Niniejszy skrypt zawiera opisy ćwiczeń, które na przestrzeni wielu lat były przygotowywane przez pracowników Wydziału Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej i niektóre z nich były wcześniej przedstawione w skrypcie „II laboratorium fizyczne” będącym pracą zbiorową pod redakcją J. Liwo. Obecny skrypt zawiera szereg nowych ćwiczeń laboratoryjnych, które wraz z wcześniejszymi ćwiczeniami zostały przedstawione w nowym opracowaniu.
Spis treści
Błędy pomiarów w zjawiskach statystycznych
Ćwiczenie 1. Pomiar współczynnika osłabienia i energii promieniowania
-
Promieniowanie γ
-
Przechodzenie promieniowania γ przez materię
-
Oddziaływanie promieniowania γ z materią
-
Licznik Geigera – Müllera
-
Aparatura i metody pomiaru
-
Zadania
Literatura uzupełniająca
Ćwiczenie 2. Wyznaczanie energii maksymalnej cząsteczek β
-
Rozpad β
-
Oddziaływanie cząstek β z materią
-
Licznik scyntylacyjny
-
Aparatura i metoda pomiaru
-
Zadania
Literatura uzupełniająca
Ćwiczenie 3. Pomiar zasięgu cząsteczek α w powietrzu
-
Rozpad α
-
Oddziaływanie cząstek α z materią
-
Komora jonizacyjna
-
Aparatura i zasada pomiaru
-
Zadania
Literatura uzupełniająca
Ćwiczenie 4. Pomiar stałej rozpadu izotopu promieniotwórczego
-
Prawo rozpadu promieniotwórczego
-
źródła neutronów
-
Promieniotwórczość wzbudzona w strumieniu neutronów
-
Metody detekcji neutronów
-
Aparatura i zasada pomiaru
-
Zadania
Literatura uzupełniająca
Ćwiczenie 5. Badanie procesów stochastycznych za pomocą detektora iskrowego
-
Procesy fizyczne zachodzące w detektorze iskrowym
-
Wyładowanie koronowe i iskrowe
-
Detektor iskrowy
-
Statystyczny charakter rozpadu promieniotwórczego
-
Rozkład dwumianowy, Poissona oraz rozkład Gaussa
-
Test zgodności χ2 (chi kwadrat)
-
Aparatura i zasada pomiaru
-
Zadania
Literatura uzupełniająca
Ćwiczenie 6. Badanie ferroelektryków
-
Podstawy fizyczne
-
Aparatura i metoda pomiaru
-
Zadania
Literatura uzupełniająca
Ćwiczenie 7. Badanie przewodnictwa elektrycznego półprzewodników
-
Podział półprzewodników
-
Model pasmowy ciał stałych
-
Przewodnictwo elektryczne półprzewodników
-
Temperaturowa zależność przewodnictwa elektrycznego półprzewodników
-
Aparatura i zasada pomiaru
-
Zadania
Literatura uzupełniająca
Ćwiczenie 8. Zjawisko Halla
-
Generacja napięcia Halla
-
Magnetoopór
-
Kwantowy efekt Halla
-
Aparatura i zasada pomiaru
-
Skalowanie hallotronu
-
Pomiar pola magnetycznego w szczelinie elektromagnesu
-
Pomiar znaku i koncentracji nośników ładunku w monokrysztale germanu
-
Zadania
Literatura uzupełniająca
Ćwiczenie 9.Wyznaczanie momentów dipolowych drobin
-
Dipol w jednorodnym polu elektrycznym
-
Polaryzacja dielektryczna
-
Związek wektora polaryzacji z wielkościami molekularnymi
-
Równanie Clausiusa – Mossotiego
-
Momenty dipolowe roztworów
-
Aparatura i zasada pomiaru
-
Zadania
Literatura uzupełniająca
Ćwiczenie 10. Wyznaczanie stałej Boltzmanna
-
Promieniowanie cieplne
-
Promieniowanie ciała doskonale czarnego
-
Aparatura i zasada pomiaru
-
Zadania
Literatura uzupełniająca
Ćwiczenie 11. Analiza interferometryczna dwuskładnikowych mieszanin gazowych
-
Zjawisko interferencji fal
-
Interferencja światła
-
Zasada działania, budowa i zastosowanie interferometrów
-
Interferometr laboratoryjny LI-3
-
Istota interferometrycznej analizy gazów
-
Aparatura i zasada pomiaru
-
Ustalenie położenia zerowego
-
Skalowanie interferometru dla mieszaniny gazów: suche powietrze, dwutlenek węgla
-
Określanie koncentracji dwutlenku węgla
-
Zadania
Literatura uzupełniająca