АЛҒЫ СӨЗ

[1] СП 11-102-97 Инженерно-экологические изыскания для строительства

[2] СП 11-104-97 Инженерно-геодезические изыскания для строительства

[3] СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства (ч. I-III, V)

[4] СП 50-101-2004 Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений

Ключевые слова: основания, фундаменты, проектирование, грунты, деформации

Жұманов К.Б.

Ж 81 Атомдық физика: Практикум. Оқу құралы: – Алматы: Қазақ университеті, 2009.

Оқу құралдарында ҚазҰУ физика факультеті студенттерінің «Атомдық физика» пәнін тыңдаумен қатар осы пән бойынша орындайтын 9 лабораториялық жұмысы баяндалған. Әрбір жұмыстың теориясы, жұмысты орындай негізіне алынған эксперименттік әдіс, қолданылатын құралдар жайында мәлімет, тапсырма және бақылау сұрақтары

ЖББК 22.38я73

ISBN 9965-12-217-2 © Әл-Фараби атындағы ҚазҰУ,2009

АЛҒЫ СӨЗ

Маман - физиктердi дайындаудың университеттiк жалпы жүйесiнде физикалық практикум маңызды орын алады. Жалпы физика курсының ажыратуға болмайтын бөлiгi болғандықтан практикум iргелi физикалық заңдар мен құбылыстардың тәжiрибелiк негiздерiмен таныстыруда қазiргi деңгейде физикалық эксперименттi өз бетiнше қойып әрi жүргiзе бiлуге студенттердi дағдыландыруда басты роль атқарады. Физикалық практикумның мақсаты негiзгi физикалық құбылыстарды студенттiң өзi қайталай орындауына мүмкiндiк беру, кең тараған приборлармен жұмыс iстей бiлуге үйрету және физикалық шамаларды өлшеудiң басты әдiстерiмен таныстыру, өлшеу нәтижелерiн өңдеудi және алынған нәтижелердiң дұрыстығын бағалай бiлуге дағдыландыру.

Жалпы физика курсының «Атомдық физика» бөлiмi қолданатын эксперименттiк әдiстердiң күрделiлiгiне байланысты лекциялық демонстрациялармен қамтамасыз етiлмеген. Сондықтан студенттердiң атомдық практикумдағы жұмысына ерекше көңiл бөлiнуi керек. Атомдық практикумда студенттер атомдар, молекулалар және қатты денелердiң кванттық қасиеттерi байқалатын негiзгi құбылыстар және эксперименттермен алғаш танысуға мүмкiндiк алады.

Атомдар мен молекулалардың құрылымы жайындағы мәлiметтердiң көпшiлiгi спектрлiк зерттеулер (спектроскопия) нәтижесiнде алынғандығы, демек спектроскопия атом және молекула физикасын ұғынудың қазiргi деңгейге жетуiне аса зор үлес қосқандығы белгiлi. Ал атомдар мен молекулалардың құрылымы және бұлардың қоршаған ортамен әсерлесуi жөнiндегi мәлiметтi электромагниттiк сәуленiң затпен әсерлесуi нәтижесiнде пайда болатын жұтылу және шығару спектрлерiнен әр түрлi тәсiлмен алуға болады.

Спектрлiк сызықтардың толқын ұзындықтарын өлшеу атомдық және молекулалық жүйенiң энергия деңгейлерiн анықтауға мүмкiндiк бередi. Сызық интенсивтiгi кванттық ауысу ықтималдығына пропорционал, ал ауысу ықтималдығы атомның ауысу жасалатын екi деңгейi қаншалықты күштi байланысқандығының өлшемi болып табылады. Кванттық ауысу ықтималдығы екi деңгейдiң екеуiнiң де толқындық функцияларына байланысты болғандықтан, интенсивтiктi өлшеулер электрондық зарядтың кеңiстiктiк үлестiрiлуiн айқындау үшiн қажет. Арнайы жоғары ажыратқыштық әдiстердi қолданып спектрлiк сызықтың табиғи енiн өлшеуге болады, бұл атомдық, молекулалық күйлердiң орташа өмiр сүру уақытын анықтауға мүмкiндiк бередi.

Сызықтың допплерлiк пiшiндерiн өлшеу арқылы сәуле шығарушы және жұтушы атом, молекулалар жылдамдықтарының үлестiрiлуi және зерттелетiн нысан температурасы анықталады.

Соқтығысу процестерi және атомаралық потенциалдар жайындағы мәлiметтi спектрлiк сызықтардың кеңеюi және ығысуынан шығарып алуға болады.

Спектрлiк сызықтардың аса нәзiк түзiлiсiнен атомның ядросы мен электрондық қабығы арасындағы әсерлесуi жайында мәлiмет алынады. Және ядролардың магниттiк дипольдық, электрлiк квадрупольдық моменттерiн анықтауға мүмкiндiк бередi.

Осы айтылғандарға байланысты атомдық практикумда орындалатын жұмыстар негiзiнен атом және молекулалар спектрлерiн зерттеуге негiзделген.

1-жұмыс атомдық спектрлердi суретке түсiру (спектрограмма алу) және спектрлiк сызықтың толқын ұзындығын өлшеуге арналған.

2-жұмыста атомдық спектрлер заттың химиялық (элементтiк) құрамын анықтауға пайдаланылады. Мұнда заттың химиялық құрамын анықтаудың физикалық әдiсi- спектрлiк талдау әдiсiн игеру көзделедi.

3-жұмыс сутегi атомының шығару спектрiн зерттеуге арналған. Сутегi спектрiнiң атом құрылымымен байланысын Бор ұсынған атом моделi көмегiмен түсiндiруге болады. Жұмысты орындау кезiнде алынған тәжрибелiк деректер Ридберг тұрақтысын және электрон массасын анықтауға, сутегi атомының энергия деңгейлерiн, иондану энергиясын, атом мөлшерiн анықтау үшiн пайдаланылады.

4-жұмыстың мақсаты күрделi атомдардың оптикалық спектрлерiн жүйелеудiң жалпы принциптерiн сiлтiлiк металл спектрлерiндегi сериялық заңдылықтарды зерттеу барысында игеру. Спектроскопиялық тәжiрибе нәтижелерi бойынша атомның энергия деңгейлерi, деңгейлердiң кванттық ақаулары анықталады.

5-жұмыста спектрлiк сызықтардың нәзiк түзiлiсi натрий атомы үшiн зерттеледi. Алынған тәжрибелiк деректер дублеттiк энергетикалық деңгейлер аралығын табу үшiн және осы аралықтың n және l кванттық сандарына тәуелдiлiгiн түсiндiру үшiн пайдаланылады. Жұмыс мультиплеттiктiң физикалық себебi – спин-орбиталық әсерлесу мәнiсiн тереңiрек түсiнуге ықпал етедi.

6-жұмыс екi валенттi (оптикалық) электроны бар элемент (Zn, Cd, Hg) атомдары спектрiнiң құрылымын және осы элементтердiң (Zn, Cd, Hg) спектрлерiнде байқалатын негiзгi заңдылықтарды зерттеуге арналған. Тәжiрибеде байқалатын заңдылықтарды сынап атомы мысалында атомның векторлық моделi көмегiмен түсiндiре бiлу көзделген.

7-жұмыста жоғары ажыратқыштық қабілеті бар аспап ретiнде Фабри-Перо интерферометрiн қолданып жоғары жиiлiктi индукциялық разрядта қоздырылатын таллий атомының изотопы сызығының құрылымы зерттеледi. Тәжрибеде байқалатын сызықтың түзiлiсi атом деңгейлерiнiң аса нәзiк жiктелуiмен түсiндiрiледi.

8-жұмыстың мақсаты лазерлердiң (He-Ne лазерiнiң) физикалық принципiн оқып-үйрену, лазердiң негiзгi сипаттамаларын лазер сәулесiнiң толқын ұзындығын, лазерлық шоқтың кеңеюiн және поляризациясын тәжiрибеде анықтау, He-Ne қоспасының және He-Ne -лазерi спектрлерiн салыстырмалы түрде зерттеу.

9-жұмыс екi атомды молекуланың (CN радикалы) электрондық шығару спектрiн зерттеуге арналған. Тәжiрибеде анықталған жолақтардың спектрде орналасу заңдылықтарынан CN молекуласының тербелiс жиiлiгi, ангармоникалық коэффициентi, диссоциация энергиясы анықталады. Осы жағдайда гармоникалық және ангармоникалық осциллятор энергиясының квантталуы жайындағы маңызды мәселе қарастырылатын болады. Тербеліс жолағының айналыс құрылымына атомаралық қашықтықты анықтау үшін өлшеулер жүргізіледі.

Ұсынылып отырған оқу құралында ҚазҰУ-iнiң физика факультетi студенттерiнiң «Атомдық физика» курсын тыңдаумен қатар осы пән бойынша орындайтын лабораториялық жұмыстары баяндалады.

Жұмыс орындайтын студенттерге жалпы мынадай талаптар қойылады:

1. Лабораторияда жұмысқа кiрiсер алдында сақтық техникасы ережелерiмен танысу керек және бұларды өне бойы қатаң орындап отыру керек.

2. Кезектi жұмысты алғаннан кейiн жұмыстың мазмұндамасымен, прибордың техникалық мазмұндамасымен және ұсынылған әдебиетпен егжей-тегжейлi танысу керек. Осыдан кейiн ғана эксперименттi орындауға кiрiсуге болады.

3. Орындалған әрбiр лабораториялық жұмыс бойынша студент жазбаша есеп дайындайды.

Жазбаша есеп төрт бөлiмнен тұруға тиiс:

-«Қысқаша теориялық кiрiспе». Мұнда жұмыстың мақсаты зерттелетiн құбылыстың қысқаша теориясы, эксперименттiк қондырғы, эксперимент әдiстемесi баяндалады.

-«Эксперименттiк мәлiметтер» (таблица түрінде).

-«Нәтижелердiң математикалық өңделуi және алынған нәтижелердi бағалау» (өлшеу нәтижелерiнiң қайталануын бағалау, тәжiрибе нәтижелерiн график түрінде кескiндеу).

-«Қорытындылар» (алынған нәтиженi талдау, бұларды теориялық және әдебиеттегi деректермен салыстыру).