СДЖ арналған бақылау тапсырмалары

коаксиалды үшін эквипотенциалды беттерді анықтап одан соң осы беттерге 
ортогональді сызықтар(перпендикуляр) жүргізу қажет. Өрістерді зерттеу 
кезінде зонд әдісін қолданамыз. Зерттеліп отырған нүктеге арнайы 
электродты зонд енгіз. Зонд потенциал өлшеуіш приборға жалғанған. (3-
сурет). 
 
 
 
 
                               А                                                  В                   A,B-металл 
электродтары 
                                                                                                          C-суы бар ыдыс 
                                              Z                                                                  Z-зонд 
 
          G-гальванометр 
                                                                                                     V-вольтметр 
                                                                                                           Д-
потенциометр 
 
 
                                                                  G 
 
 
                                                                              V 
                                                              Д   
Потенциометр тұтқасын бұрау арқылы Д нүктесіне потенциалды әртүрлі 
мәнін беруге болады (электродтармен салыстырғанда). Зондты А және В 
арасында жылжыту кезінде гальванометрдің “0” көрсетілген жағдайын жасау 
керек / I  = 0 /бұл зонд орналасқан нүктенің потенциалы 
=

деген сөз. 

G
z 
д  
Белгілі берілген 
 мәнінде J

д
G 
= 0 болатын өріс нүктелері эквипотенциалды 
беттің горизонталь қимасын беретін сызықтар түзейді. Осы сызықтарды 
қағазға түсіруші приборды пантограф деп атайды. (4-сурет). 
 
                         4-сурет 
 
1-4, 5-6, 2-4, пантографтың ағаш иіндері 
I нүктеге зонд бекітіледі, оның төменгі 
ұшы суға батырылған, жоғары жағы 
жұмсақ өткізгіш сым арқылы 
гальванометрмен жалғастырылған. 2 
нүктеге қағаз бетіне тиетіндей етіліп 
қарандаш бекітіледі. 
Белгілі мәндегі жағдайда 

 нүктелер 
қарындашты басу арқылы пантограф иіндерін жылжыту кезінде қағаз бетіне 
түсірілген нүктелердің арасын біртіндеп қосу нәтижесінде эквипотенциалды 

беттердің горизонталь қимасы болатын сызықтарды аламыз. Қондырғыдағы 
барлық өлшеулер жұмыстың орындалу тәртібіне сай жүргізіледі. 
 
Бақылау сұрақтары 
 
1.
 
Электр өрісі және оның сипаттамалары: кернеулік және потенциал. 
Өлшем бірліктері. Өріс кернеулігі мен потенциал арасындағы байланыс. 
2.
 
Нүктелік зарядтар үшін Е және 

-ді анықтау формулалары. 
3.
 
Гаусс теорема. Кернеулік ағыны. 
4.
 
Электр өрісінің потенциалдық сипаты. 
5.
 
Күш сызықтары, эквипотенциалдық беттер. 
6.
 
Өлшеу методикасы. 
 
Пайдаланылған әдебиеттер 
 
1.Абдулаев Ж. Физика курсы. –Алматы: Білім, 1994. -349 б. 
2.Трофимова Т. И. Курс физики. – Москва: Высш.шк., 1990.- 478 с. 
3.Кортнев А. В., Рублев Ю. В., Куценко А. Н. Практикум по физике.– 
Москва: Высш. шк., 1965.- 372 с. 
4.Савельев И. В. Курс общей физики. 2 т.– Москва: Наука, 1982.- 430 с. 
5.Яворский Б. М., Детлаф А. А., Милковская Л. Б. Курс лекций по физике. 2т. 
–Москва: Высш.шк., 1960.- 421 с. 
6.Грабовский Р. Н. Курс физики.– Москва: Высш.шк., 1970.- 616 с. 
7.Калашников С. Г. Электричество.– Москва: ГИТТЛ, 1965.- 638 с. 
 
СДЖ арналған бақылау тапсырмалары 
 
1.
 
Электр өрісі кернеуліктерінің дербестік ұстанымы. 
2.
 
Электр өрісіндегі диэлектриктердің поляризациясы. 
3.
 
Электр өрісінің энергиясы. 
 
 
 
 
№48-зертханалық жұмыс (1/1/1  сағ) 
Жердіңмагнит өрісінің горизонталь құрастырушысын анықтау 
Өлшеу тәсілі 
Бұл  жұмыста  тангенс-гальванометр  қолданылады.  Тангенс-гальванометр 
вертикаль  жазықтықта  орналасқан  дөңгелек  орамымен  және  компатан 
тұрады. Компас тілінің айналу осі дөңгелек орамының центріне жатуы қажет. 
Алғашқы  сәтте  компас  тілі  орам  жазықтығы  бойында  жататындай  яғни 
магнит  өрісінің 
1
H
  горизонталь  құрастырушысымен  бағыттас  етіп  магнит 
өрісінің әсерінен компастың магнит тілі 

 бұрышқа бұрылады (5-сурет). 
 

                                                 
H
  
        
2
H
                                                                       
 
 
 
                                                               
 
1
H
 
2
H
 
 - орам  жазықтығына  перпендикуляр  бағытталған  дөңгелек  орамның 
магнит өрісінің кернеулігі, ал Н
0 
мен Н  арасындағы бұрыш 90 , сондықтан  
1 
2

tg
H
H
2
1

                                      
         (2) 
2R
IN
H
1

(1)  теңдеу  бойынша  дөңгелек  орамның  центріндегі  кернеулік   
 , 
мұндағы N-орам саны, R-орам радиусы. (2) теңдеуге Н
2
 мәнін қойып жердің 
магнит өрісінің горизанталь құрастырушысын табамыз. 
 tgα
2R
JN
H
1

                                             
               (3) 
Жұмыстың орындалу тәртібі 
4.
 
Қондырғының электрлік схемасынмен танысу (6-сурет) 
 
 
 
 
                                
 
 
 
              - Тангенс-гальванометр      
 
 
 
 
 
 
5.
 
Реостаттың  жылжымалы  тиегін «min» жағдайларға  қой.  Компастың 
магнит тілін дөңгелек орамның А – А жазықтығына орналыстыр. 
6.
 
Қондырғыны 15 В  тұрақты  ток  жүйесіне  қос.  Реостат  тиегі  арқылы 
токтың 5-10 әр түрлі мәніне сәйкес компас тілінің ауытқуын 1-кестеге жаз. 
7.
 
Жердің магнит өрісінің горитальталь құрастырушысын мына формула  
 tgα
2R
IN
H
1

  бойынша  есептеп 1-кестеге  жаз,  мұнда R=0,1м-орам  радиусы, 
N=120-орам саны, α-компас тілінің ауытқу бұрышы. 
8.
 
Есептеу қорытындысының статистиқалық өндеуін жаса.   
 


 
;
1
-
n
n
H
-
H
S
2
H


                 
 
                                          
п
p,
H
t
H



S
 
 

мұнда n-өлшеу саны, t - Стьюдент коэффициенті. 
р,п
 
1-кесте 


2
H
-
H
∆H, 
№ I, 
A α, град tgα 
 
H,
,
,
S
H
H
 
M
A
M
A
M
A
M
A
 
M
A
1.  
 
 
 
 
 
 
 
2.  
 
 
 
 
 
 
 
3.  
 
 
 
 
 
 
 
4.  
 
 
 
 
 
 
 
5.  
 
 
 
 
 
 
 
 
                                                    Бақылау сұрақтары 
1.
 
Магнит өрісі. Оның электр өрісінен қандай айырмашылығы бар. 
2.
 
Магнит өрісінің индукциясының күш сызықтары. 
3.
 
-нің бағыты. Магнит индукциясының күш сызықтары. 
В
4.
 
Био-Сфера-Лаплас заңы. 
5.
 
Дөңгелек токтың центріндегі магнит индукциясы. 
6.
 
Жердің магнит өрісі. 
7.
 
Жердің  магнит  өрісінің  горизонталь  құрастырушысын  анықтау  тәсілі. 
(3) теңдеуді қорытып шығар. 
Пайдаланылған әдебиеттер 
1.Абдулаев Ж. Физика курсы. –Алматы: Білім, 1994. -349 б. 
2.Трофимова Т. И. Курс физики. – Москва: Высш.шк., 1990.- 478 с. 
3.Кортнев А. В., Рублев Ю. В., Куценко А. Н. Практикум по физике.– 
Москва: Высш. шк., 1965.- 372 с. 
4.Савельев И. В. Курс общей физики. 2 т.– Москва: Наука, 1982.- 430 с. 
5.Яворский Б. М., Детлаф А. А., Милковская Л. Б. Курс лекций по физике. 2т. 
–Москва: Высш.шк., 1960.- 421 с. 
6.Грабовский Р. Н. Курс физики.– Москва: Высш.шк., 1970.- 616 с. 
7.Калашников С. Г. Электричество.– Москва: ГИТТЛ, 1965.- 638 с.   
СДЖ арналған бақылау тапсырмалары 
1.
 
Магнит өрісінің индукция векторы және кернеулігі. 
2.
 
Жердің  магнит  өрісінің  кернеулігі  және  оның  вертикаль  және 
горизонталь құраушылары. 
3.
 
Тангенс гальвонометрдің құрылысы және жұмыс істеу әдісі. 
 
3-семестр 
 
 Зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқалар 
№ 64 ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС     (2/1/1 сағ) 
Сыртқы фотоэффект құбылысын зерделеу 
Фотоэффект.  
Жұмысты орындау тәртібі: 

Вакуумдық фотоэлементтің вольтамперлік сипаттамасын анықтау 
1. K ауыстырып  қосқышты I – жағдайға  қоямыз.Т
1 
тумблері  арқылы  Ш 
шамын тізбекке қосамыз. 
2.  Р  реостат  арқылы  шамды  максимал  қызуына  қоямыз  /фотоэлементке 
максимал жарық ағыны Ф  түседі/. 
1
3.  Потенциометр  арқылы  кернеуді U = 0 қоямыз.  Микроамперметрмен 
фототок күшін өлшейміз. 
 
 
 4. Потенциометр арқылы кернеуді I вольтқа көтере отырып, фототок күшінің 
мәнін 1-кестеге жазамыз. 
5.  Потенциометрдің  жылжыма  тұтқасын  жылжыту  арқылы  кернеуді U=0 
қоямыз. 
 
К ауыстырып қосқышты II-жағдайға қоямыз. 
6.  Фотоэлементтегі  теріс  кернеуді  көбейтіп  фототок I=0 кезіндегі  тежеуші 
кернеуді U анықтап, мәнін теріс таңбасымен 1-кестеге жазамыз. 
т 
 , Ф
7. Р реостат арқылы жарық ағынын кемітіп, Ф
2
3 
жарық ағындары мәніне 
сәйкес тәжірибені  /2-6 пункт бойынша/ қайталаймыз. 
8.  Кестеде  берілгенге  сүйене  отырып  фототок  күшінің I кернеуге U 
тәуелдігінің графигін саламыз. 
 
1 кесте 
U 
 
0 
 
 
 
 
 
 
Ф
1 
I 
0 
 
 
 
 
 
 
 
Ф
U 
 
0 
 
 
 
 
 
 
2 

I 
0 
 
 
 
 
 
 
 
U 
 
0 
 
 
 
 
 
 
Ф
3 
I 
0 
 
 
 
 
 
 
 
  
Электронның шығу жұмысы мен фотоэффектінің қызыл шегін анықтау 
 
1.  К  ауыстырып  қосқышты II – жағдайға  қоямыз.  Р  реостат  арқылы  шамды 
максимал қызуына қоямыз. 
2.  Фотоэлементтегі  теріс  кернеуді  көбейтіп  фототок I=0 кезіндегі  тежеуші 
кернеуді U
т 
табамыз. 
Тәжірибені  әртүрлі  жарық  сүзгісі  үшін  қайталаймыз,  берілгенді 2 – кестеге 
жазамыз. 
2- кесте  
№ 
λ 
U
т 
W
1 
А
шығ 
λ 
max 
λ 
max 
Δ λ 
max 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Тәжірибе бойынша электронның максимал энергиясын: 
W 
к 
 = е U
т;
 
 
     
     электронның шығу жұмысын: 
 

А
шығ 
 = hc/ λ – e U
т 
 және 
               
     фотоэффектінің қызыл шегін есептеп шығарамыз: 
 
λ
max 
 = hc/ А
шығ . 
     Бақылау сұрақтары 
1.
 
Фотоэффект құбылысы дегеніміз не? Оның қандай түрлері бар? 
2.
 
Фотоэффектінің заңдары қандай? 
3.
 
Толқын ұзындығы мен фотонның жиілігі өзара қалай байланысты? 
4.
 
Фотоэффект үшін жазылған Эйнштейн теңдеуін жазып түсіндір. 
5.
 
Фотоэффектінің  қызыл  шегі  дегеніміз  не  және  ол  қандай  шамаларға 
тәуелді? 
6.
 
Фотоэлектронның  ең  үлкен  (максималды)  энергиясы  қандай  шамаларға 
тәуелді? 
7.
 
Осы  жұмыстағы  фотоэффектінің  қызыл  шегін  анықтау  қандай  әдіске 
негізделген? 
 
 
Пайдаланған әдебиеттер 
1.
 
Фриш С.Э., Тиморева А.В. Курс общей физики. Т.З. М.: Физматгиз, 1959. 
367с. 
2.
 
Трофимогва Т.И. Курс Физики. М.: Высш. шк. 1985. 299с. 
3.
 
Абдуллаев Ж. Физика курсы. Алматы: Білім, 1994. 258-261 бет 
 
СДЖ арналған бақылау тапсырмалары: 
 
1.
 
Фотоэффект құбылысының пайда болуының себептері, түрлері. 
2.
 
Сыртқы фотоэффект құбылысы үшін жазылған эйнштейн теңдеуі қандай 
іргелі заңға сүйеніп жазылған? 
3.
 
Фотоэффект құбылыстары техникада пайдалану мысалдары. 

     
№ 65 ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС (2/-/- САҒ) 
Гелий-Неон ( Не-Ne) лазерінің ерекшелігін зерттеу 
Лазердің жұмыс істеу принципі 
 
Егер  зат  энергияны  жұтса  /мысалы,  фотонды/,  онда  оның  атомы  мен 
молекулалары  өз  бойына  артық  энергияны  жинап  беймаза  күйге  түседі    /1а-
сурет/.  Атом,  ион  немесе  молекула  өзінің  осы  беймаза  күйінен  энергиясы 
төмен  деңгейдегі  күйіне  өз  ырқымен  тосынан  /спонтанно/  және  еріксіз 
/вынужденно/ ауыса алады, ауысу кезінде шығарған сәуле жиілігі мына өрнек 
бойынша анықталады       ( 1-сурет): 
 
         
 
 
 
 
 һ

=Е
2
-Е
1
 , 
 
 
 
        
(1)
 
       
мұнда:  һ- Планк тұрақтысы; 

 - сәуленің тербеліс жиілігі; 
Е2, Е1 - атомның энергиялық деңгейлері; 
һ

 - квант энергиясы. 
 
Бұл  энергиялық  деңгейлердің  арасындағы  ауысу  кезінде  атомға  сыртқы 
ортадан  әсер  еткен  электромагниттік  өрістің  квантына  қосарлана 
қосымша  квант  шығады.  Өз  ырқымен  тосынан  сәуле  шығару 
квантының  бағыты  кезкелген  жаққа  бағыталса,  еріксіз  сәуле  шығару 
квантының бағыты сыртқы электромагниттік өріс квантының бағытына 
сәйкес  келеді /1,в-сурет/  және  сыртқы  сәуле  кванты  мен  еріксіз 
шыққан сәуле квантының тербелістерінің  
а/ кванттың жұтылуы 
 
 
 
 
 
 
б/ тосын сәуле шығару 

 
 
 
hv 
 
в/ еріксіз сәуле шығару 
 
 
 
 
 
hv 
 
 
 
 
 
       hv 
hv
 
        
 
          
         5 - сурет 
 3 
 
(
(0,6328мкм 
 
 
 
 
фазасы,  поляризациясы  және  жиіліктері  бірдей,  яғни  екі  квант  бір-біріне 
толық  ұқсас  болады.  Сыртқы  электромагниттік  сәуленің  әсерінен  атомның 
энергиясы  тек  жоғарғы  деңгейден  төменгі  деңгейге  ғана  ауысып  қоймайды, 
сонымен  қатар  төменгі  деңгейден  энергиясы  жоғарғы  деңгейге  де  ауыса 
алады, тек соңғы жағдайда квант жұтылады. 
Квант  энергиясын  шығаратын  ауысулар  мол  болуы  үшін  энергиялық 
деңгейі  Е  жоғары  және  өзырқымен  төменгі  деңгейге  ауыса  алатын  беймаза 
күйдегі,  яғни  жоғары  энергиялық  деңгейдегі  атомдар  мен  молекулалардың 
саны көп болуы шарт. 
Термодинамикалық  тепе  теңдік  кезінде  молекулаларды  олардың 
энергиялық күйіне қарай жіктеу Больцман заңы бойынша атқарылады. 
 
         N=N e
-E/kT 
0
,             
(2) 
 
мұнда:    N - ортадағы энергиялық күйі Е температурасы Т                                         

                 молекулалардың саны; 
N
0
    -  осы  Т  температурадағы  негізгі  күйдің  молекулаларының 
саны. 
Егер  қандайда  болмасын  әдіспен  заттың  көп  молекулаларының 
энергиялық деңгейі молайтылған  /инверсионная населенность/  болса, онда 
жоғарғы деңгейден төменгі деңгейге ауысудың саны көп болады.Бұл - затқа 
келіп түскен сәуле квантының /һv/   сол заттың ішінде өзіне ұқсас кванттарды 
/һv/  туғызып  көбейуіне,  яғни  затқа  сырттан  түскен  сәуленің  күшейуіне 
әкеледі. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
         5 - сурет 
         5 - сурет 
3
 3 
         5 - сурет 
 3 
 
 
(
(0 6328мкм
(
(0 6328мкм
         5 - сурет 
         5 - сур
 3 
3
 
         5 - сурет 
         5 - сурет 
3
3
 
         5 - сур
 
Заттың  жоғарғы  деңгейлі  энергиялық  күйін  белсенді  күй  деп,  ал 
белсенді  күйдегі  ортаны  белсенді  орта  деп  атайды.  Жоғары  энергиялық 
деңгейдегі  молекулалар  /атом  немесе  иондар/  санын  сырттан  энергия  беру 
арқылы көбейтуді инверсиялық нығыздау /накачка/ деп атайды. 
3
Нығыздау  тәсілдері  әртүрлі  және  ол  лазер  түрлеріне  байланысты. 
Нығыздау  процесін  үш  деңгейлі  лазердің  мысалынан  көруге  болады    /  3  - 
сурет/.   Молекулалар 1 - энергиялық деңгейден   ІІ  - энергиялық деңгейге 
ауысуы үшін, сырттан келген сәуле квантының көмегімен, электрондар әуелі  

1 - энергиялық  деңгейден    ІІІ - деңгейге  ауысады.  Бұл    ІІІ - деңгейдегі 
электронның  тұрақтап  тұру  уақыты,  яғни  электронның  бұл  беймаза  күйде 
болу уақыты өте аз  /

10
-8
 c/  болуы қажет. 
Электрондардың    ІІ    -  деңгейде  тұрақтау  уақыты 

10
-8
  с  дан  көбірек 
/айталық  10
-3
 с/, сондықтан электрондар өзықтиярымен сәуле фотонын  
 
 
 
         5 
3
 
 
 
 
 
         5 
3
         5 - сурет
   3 
3 
         5 - сурет 
         5 - сур
 
 
 
         5 
3
 
3
 
шығармай-ақ    ІІІ - деңгейден  беймаза  уақыты  көбірек    ІІ - деңгейге 
/метастабильный/ ауысып жиналады  және өте күшті нығыздау болған кезде  
ІІ - деңгейдегі элоктрондар саны  І - деңгейдегіден көп артық болады. Бұл  ІІ - 
деңгейден    І - деңгейге  электрондардың  ауысып,  фотон  тасқынын 
шығаруының мүмкіндігін қамтамасыз етеді. 
Дегенімен  оптикалық  тербелістің  туындауы  тек  еріксіз  сәуле  шығару 
бір рет қана пайда болмай, одан кейін де жиі қайталанып отырған жағдайда 
ғана  өтеді.  Бұл  процесс  өтуі  үшін  белсенді  орта  оптикалық  резонатор 
/үндестіргіш/ ішіне орналасады. 
Оптикалық үндестіргіш - екі айнаның арасына орналастырған белсенді 
орта /4 -сурет/.  Айналар  жазық,  дөңес  және  ойыс  болып  келеді.  Олардың 

сәулені  шағылыстыру  коэффициентінің  жоғары  болуы - аса  керек  қасиет. 
Мұнда  шағылыстырғыш  қабілеті  жоғары  және  жарықты  жүтпайтын,  көп 
қабатты диэлектрлік жамылғышы бар айналар қолданылады. 
Бірінші айнаның сәулені шағылыстырғыш коэффициенті 0,5 /50%/, ал 
екінші айнанікі  0,98 /

100%/ тен кем болмайды. Айналардың оптикалық  
 
         5 - сурет 
 
 
 
 
 
 
 
3
 
         5 - сурет 
         5 - сурет 
         5 - сурет
 3 
 3 
 
 
 
 
 
 3 
 3 
         5 - сурет 
 
 
 
бетінің  тегістелуі  оған  түсетін  жарық  толқының 1/100 бөлігіндей  дәлдікпен 
өңделуі  және  айналардың  бір - біріне  өте  дәл  параллель  орналасуы  қажет. 
Параллель еместігі ең көп  болғанда  5 

  бұрыштық секундтан аспауы керек. 
Айналардың  не  үшін  қажеттігін  түсіну  үшін    3-суретке  қарайық. 
Айналардың  арасында  өте  көп  біртекті  молекулалардан  тұратын  белсенді 
орта орналасқан. Мұнда  ІІ - деңгейден  І – деңгейге өзырқымен және еріксіз 
ауысулар  болып  жатады.  Электрондардың  өзырқымен  ауысуы  кезеніңде 
фотондар туындайды. Бұл фотондар таралу жолында басқа молекулалардың 
электрондарының  орнын  ауыстыруына  себепші  боладыда  жаңа  фотондар 
шығады. 

Бұл  пайда  болған  фотондар  өзінің  тарау  жолындағы  кезіккен  келесі 
молекулаларда  еріксіз  ауысу  туғызады.  Осы  сәттен  бастап  фотондардың 
өздерін  өздері  еселете  көбейткен  тасқынды  /лавинообразно/  процесі 
басталады  және  әрбір  фотонның  тарау  бағыты  оны  тудырған  фотонның 
бағытымен бағыттас болады. 
Айналар  жүйесі  фотондардың  таралуының  басты  бағытын  таңдауға 
мүмкіндік береді. Ол - осьтің бойы. Бұл фотондар айнадан кері шағылысып 
қайтадан  активті  ортаға  келеді  де,  ондағы  уақытша  беймаза  күйдегі  
/метастабильный - уақытша тұрақты/ атомдарды негізгі күйге еріксіз ауысуға 
мәжбір  етеді  және  соның  нәтижесінде  бір  бағытта  таралған  фотондар  саны 
көбейеді. 
Сонымен  оптикалық  үндестіргіш  фотондардың  күшейткіш  ортада, 
оның  осінің  бойымен  тарылып,  жарық  толқындарының  бірнеше  рет 
қайталанып тууын қамтамасыз етеді, соның нәтижесінде өте қуатты сәуле - 
лазер сәулесі алынады. 
Лазер  сәулесі  туындауы  үшін  үндестіргіштің  ұзындығына L саны n 
жарты толқын 
2

  сыйуы керек, яғни 
2


жүктеу/скачать 1,53 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: