«атом және атом ядросының физикасы» ПӘнінен зертханалық ЖҰмыстарды орындауға арналған оқУ-Әдістемелік қҰрал
жүктеу/скачать 1,78 Mb.
|
Косжанова А.Г. Атом және атом ядросының физикасы пәнінен зертханалық жұмыстарды орындауға арналған оқу-әдістемелік құрал
- Бұл бет үшін навигация:
- Эксперименттік бөлімі. Аппараттық бөлім. Жабдықтар мен құралдар.
| Зертханалық жұмыс 8, 9
МАГНИТТІ ӨРІСТЕГІ АТОМ. ЗЕЕМАН ЭФФЕКТІСІН БАҚЫЛАУ. Жұмыстың мақсаты: Зееман эффектісінің теориялық негіздерімен танысу, магнитті өрістегі спектрлік сызықтарды зерттеу. Эксперименттік бөлімі. Аппараттық бөлім. Жабдықтар мен құралдар. Зертханалық жұмыс ПК-ге қабысуы бар, бірақ автономиялық (қолмен басқару) режимдерінде жұмыс істеуге болатын ФКЛ-2М-1К құрама оқу кешенінде орындалады. Эксперименттің барлық тағайындалған және өлшенген параметірлерінің мағыналарын LabVisual 2.5 қондырғысымен жұмыс істеу үшін арналған қондырғының тысынан лайықты терезеше арқылы байқап отыруымызға болады, және осы параметрлер оқу кешенінің СКД (сұйық кристалды дисплейіне) LCD –дисплейіне көшіріліп отырады. Зертханалық кешенде компьютердің болғанын қажет етпейтін автономиялық (қолмен басқару) режимінде және ПК-ге қабысуы арқылы қолдануға болады. Бұл жұмыста Зееманның жіктелу эфектісі сынаптың атомның спектірлік сызықтары арқылы (түсіндіріледі) ойға асады. Осы атомдардың спектірлерінде синглетті және триплетті жүйелері болғандықтан біз земанның қарапайым және күрделі эфектісін бір бастау арқылы зерттейміз. Тәжірибенің принциптік схемасының суреті 5.1 Сурет 5.1. Зееман эффектісінің тәжірибелік схемасы. Жарықтың көзі сынаптық газоразрядты шам ДРСк-125 (L) импульстік режимде тоқ өткізген кезде саңылауларының арасынан әжеп-тәуір магниттік өріс беретін D1 мен D1 электромагниттік - кедергіштердің арасына салынады. Линзаның оптикалық бөлігінің жұмысы (линза-конденсатордың және N тегіспараллельді пластинаның) SP фотоқабылдағыш үлгісімен алмастырылады, оның максимальді сезімталдығы оған әр түрлі араластыру кернеуінің берілуіне тәуелді болады, бұл спектрогармманы толқын ұзындығы бойымен жазуға және І спектрлі сызықтың толқын ұзындығына тәуелділігін λ: I=I(λ) алуға мүмкіндік береді. Фотоқабылдағыштағы кернеу толқын ұзындықтарына градуспен бөлінген. БАСҚАРУ пульті жүйе (СЕТЬ. АНАЛОГОВАЯ ЧАСТЬ) аналогты бөлігі және жүйе цифірлік бөлігі (СЕТЬ. ЦИФРОВАЯ ЧАСТЬ) деп аталатын екі айырып-қосқыштан тұрады. Жұмыстың басында жарықтың көзі сынаптық газоразрядты шамды - жүйе аналогты бөлігі (СЕТЬ. АНАЛОГОВАЯ ЧАСТЬ) айырып-қосқышы арқылы қосқанжөн. Шам 3-5 минут қызған соң жүйе цифрлык бөлігі (СЕТЬ. ЦИФРОВАЯ ЧАСТЬ) батырмасы арқылы қорек сымының цифрлық бөлігін қосамыз. Бұл іс-қимыл оқу кешенінің микропроцессорлық жүйесіне паразиттік үдерістердің ауысып кетуін шектеу үшін жасалынады. Цифрлық бөлік қосылып СКД (ЖКД)-де «CONNECTING...» жазуы шыққаннан кейін зертханалық кешенді орнату қажет. Бұл қимылды оқулық кешендегі «ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ/USB» батырмасын басып ұстап орнату деңгейінің индикаторы СКД экранның оң жағына толғанға дейін ұстап тұру арқылы, немесе оқулық кешенді басқару үшін арналған LabVisual 2.5 қондырғысы арқылы іске асыруымызға болады. LabVisual 2.5 қондырғысы арқылы орнату үшін цифрлық бөлім қосылп СКД-да «CONNECTING...» жазуы шыққан соң құрылғыны ЮЗБ-портына қосып LabVisual 2.5 қондырғысында «СТАРТ» батырмасын бір рет басу қажет (бұл батырма қондырғының қосылғанынан кейін конфигурациясы үшін қолданылады) Бұл ретте орнатылу үдерісі басталады. Орнатылу үдерісі орнатылп болған соң оқулық құрылғының ЮЗБ хабартаратқышы ағытылып құрылғы автономды , яғни компьютерсіз жұмыс істеу «USB OFF» режиміне көшеді. Құрылғыдағы ЮЗб-ді қосу үшін немесе мәлімет қабылдағыш және өңдегіш LabVisual 2.5 бағдарламасы арқылы жұмыс істеу үшін, немесе ЮЗБ-ді сөндіріп автономиялық режимге көшу үшін «ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ/USB» батырмасын басу қажет. Бұл іс-қимыл автономиялық режимде паразиттік үдерістердің болуын шектеу үшін жасалады, өйткені автономиялық режимде USB-дің хабартаратқыш-қабылдағышын қосулы қалдырсақ, жоспарда болмаған басқару командаларының беріліуі мүмкін. Тәжірибе екі бөліктен тұрады. Зертханалық модульдың алдынғы панелінде орналасқан көпфункционалды батырмасы арқылы керекті тәжірибені таңдауымызға болады. 1) EXPERIMENT N1 «ЗЕЕМАННЫҢ ҚАРАПАЙЫМ ЭФФЕКТІСІ», 6D→6P айналуы (көшуі); 2) EXPERIMENT N2 «ЗЕЕМАННЫҢ АНОМАЛЬДІ ЭФФЕКТІСІ», 7S→6P айналуы (көшуі) Тәжірибені бастау үшін көпфункционалды батырма арқылы «РЕЖИМ РАБОТЫ. ВЫБОР/ESC» ойластырылған тәжірибе (СКД дисплейінде курсорды керекті жағдайға ауыстырыңыз) «РЕЖИМ РАБОТЫ. ВХОД/ПОЛЕ» батырмасын басып тәжірибені бастаңыз. Магниттік өрісті ауыстырып-қосу тәжірибеде «РЕЖИМ РАБОТЫ. ВХОД/ПОЛЕ» батырмасы арқылы жүзеге асады. Спектірді сканерлеу «ДЛИНА ВОЛНЫ». Батырмасы арқылы жүргізіледі Бұл ретте құрылғының СКД дисплейімен LabVisual 2.5 бағдарламасында автоматтық түрде тағайындалған және өлшеулі параметірлер бейнеленеді (көрінеді, кейіптеледі) . «ДЛИНА ВОЛНЫ». Батырмасын басып ұстап тұру алдын-ала тағайындалған аймақта нақты толқын ұзындығын барлық спектірде байсалды түрде өлшеп B=0, өрістің жоқтығында В=0,7 Тл өрісінде және В=1 Тл өрістерінде спектрограмманы алуға мүмкіншілік береді. Өтіп жатқан тәжірибеден шығу үшін «РЕЖИМ РАБОТЫ. ВЫБОР/ESC» батырмасы қолданылады. Зееманның қарапайым эффектісі 61D2→61P1 өткелін сәулелендіретін λ=579,066 нм толқын ұзындығында белгіленеді. Өткел синглеттік деңгейлерде болғандықтан, магниттік өрісте біз Зееманның қарапайым эффектісіне тиісті жіктелу үдерісін байқаймыз. (жіктелу схемасы 4.2 суретінде көрсетілген). Бұл тәжірибеде зертханалық қондырғыда B=0, өрістің жоқтығында және оның орнына магниттік өрістің болуында алынатын спектограммалары 5.2 суретінде көрсетілген. Сурет 5.2. 1 Тл б) өрісінде дәл сол толқынның Зеемандық жіктелуі. Өрістің жоқтығында спектограммада шайылмалы орталығы λ=579,066 нм болатын щыңылау немесе шоқы көрінеді. Магниттік өрісті қосқан кезде Зеемандық жіктелуге жататын үш шоқы пайда болады. Осы спекторлардағы шоқылардың графикалық орналасуларын жазып-сызып және бір қалыпты сызыққа ω0 байланысты тәжірибелік орын-алмасыуын δω0=ω`-ω0б байқай отырып формула (4.8) бойынша Бордың μБ, магнетондық мағынасын есептеп шығаруымыз болады, одан кейін (2.4) формуласына қарай отырып электронның үлесті зарядын табуымызға болады. Толқынның ұзындығымен жұмыс істегенде есеп-қисап жасау үшін Лоренцтік қысқаруға арналған (3.9) формуланы қолдану керектігін ескеруіміз тиіс. Зееманның аномальді эффектісі 73S1→ 63P2. Өткелдерінен құралатын, толқын ұзындығы 546,074 нм болатын сынаптың жасыл сызығында байқалады. Әлсіз магниттік өрісте атом импульсі проекциясы кезінде кваннтық санына сәйкес mj. жоғарғы деңгей 3 кішілеу деңгейге жіктеліп, ал төменгі деңгей 5 кішілеу деңгейге жіктеледі. Жіктелудің схемасы айтылмыш уақиғада және таңдау заңдары бойынша есептелген өткелдер бойынша 5.3 суретінде көрсетілген. 546,074 нм жасыл сынаптың өрістің жоқтығында ауысу схемасы 73S1→ 63P2 . а) энергетикалық деңгейлердің әлсіз магниттік өрісте жіктелуі б) Сурет 5.3. 546,074 нм жасыл сынаптың өрістің жоқтығында ауысу схемасы 73S1→ 63P2 . Сурет 5.3 Ақырында, таңдау заңдарын ескере отырып (4.3) 9 тоғыз компонент аламыз. 4.6 формуласы мен (5.3 б) ауысудың диаграммасы бір қалыпты (ӨЗГЕРМЕЙТІН) сызыққа қатыстылығы бойынша теоретикалық түрде есептеуге мүмкіндік береді, және тәжірибеде бақыланып жатқан спектограмма шоқыларымен орналасуын салыстыруға болады. Сол немесе өзге компонент тәжірибелі қысқарылуы былай анықталады Δλ0=λ`-λ0; λ0 –деген өткелге тиісті бір қалыпты сызық, mj=0 → mj=0, λ` - ОРЫН АЛМАСУҒА сәйкес келетін нақ осы спектаграммада шоқының белгілену орны. Теоретикалық алынатын нәтиже (4.6) формуласынан, ауыстыру арқылы шығарылады. m2, m1 орнында жоғарғы деңгей 73S1 , және төменгі деңгей 63P2 сәйкес mj кванттық сандары. (5.3 б) суретіндегі диаграммаға сәйкес олар мынадай мағыналарға ие бола алады m2={1,0,-1}, m1={2,1,0,-1,-2}; Жоғарғы және төменгі деңгей бойынша Ланде факторлары g2=2, g1= 1. 5.1 формуласы тәжірибе Бордың μБ, мағынасын есептеп шығаруға , одан соң (2.4) формуласына сәйкес электронның үлесті зарядын табуға себептес болады. Оқу құрылғысында өрістің жоқтығымен, әлсіз магниттік өрісте сынаптың жасыл сызығының спектограммасы 5.4 суретінде көрсетілген. Сурет 5.4 сынаптың жасыл сызығының 546,074 нм өріс жоқтығы спектограммасы В=0 а); Зееманның дәл сол сызыққа күрделі эфектісі, өріс 0,7 Тл тең болғанда (б). жүктеу/скачать 1,78 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|