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

1. Promieniowanie γ

2. Przechodzenie promieniowania γ przez materię

3. Oddziaływanie promieniowania γ z materią

4. Licznik Geigera – Müllera

5. Aparatura i metody pomiaru

6. Zadania

Literatura uzupełniająca

Ćwiczenie 2. Wyznaczanie energii maksymalnej cząsteczek β

1. Rozpad β

2. Oddziaływanie cząstek β z materią

3. Licznik scyntylacyjny

4. Aparatura i metoda pomiaru

5. Zadania

Literatura uzupełniająca

Ćwiczenie 3. Pomiar zasięgu cząsteczek α w powietrzu

1. Rozpad α

2. Oddziaływanie cząstek α z materią

3. Komora jonizacyjna

4. Aparatura i zasada pomiaru

5. Zadania

Literatura uzupełniająca

Ćwiczenie 4. Pomiar stałej rozpadu izotopu promieniotwórczego

1. Prawo rozpadu promieniotwórczego

2. źródła neutronów

3. Promieniotwórczość wzbudzona w strumieniu neutronów

4. Metody detekcji neutronów

5. Aparatura i zasada pomiaru

6. Zadania

Literatura uzupełniająca

Ćwiczenie 5. Badanie procesów stochastycznych za pomocą detektora iskrowego

1. Procesy fizyczne zachodzące w detektorze iskrowym

   1. Wyładowanie koronowe i iskrowe

   2. Detektor iskrowy

2. Statystyczny charakter rozpadu promieniotwórczego

3. Rozkład dwumianowy, Poissona oraz rozkład Gaussa

4. Test zgodności χ² (chi kwadrat)

5. Aparatura i zasada pomiaru

6. Zadania

Literatura uzupełniająca

Ćwiczenie 6. Badanie ferroelektryków

1. Podstawy fizyczne

2. Aparatura i metoda pomiaru

3. Zadania

Literatura uzupełniająca

Ćwiczenie 7. Badanie przewodnictwa elektrycznego półprzewodników

1. Podział półprzewodników

2. Model pasmowy ciał stałych

3. Przewodnictwo elektryczne półprzewodników

4. Temperaturowa zależność przewodnictwa elektrycznego półprzewodników

5. Aparatura i zasada pomiaru

6. Zadania

Literatura uzupełniająca

Ćwiczenie 8. Zjawisko Halla

1. Generacja napięcia Halla

2. Magnetoopór

3. Kwantowy efekt Halla

4. Aparatura i zasada pomiaru

   1. Skalowanie hallotronu

   2. Pomiar pola magnetycznego w szczelinie elektromagnesu

   3. Pomiar znaku i koncentracji nośników ładunku w monokrysztale germanu

5. Zadania

Literatura uzupełniająca

Ćwiczenie 9.Wyznaczanie momentów dipolowych drobin

1. Dipol w jednorodnym polu elektrycznym

2. Polaryzacja dielektryczna

3. Związek wektora polaryzacji z wielkościami molekularnymi

4. Równanie Clausiusa – Mossotiego

5. Momenty dipolowe roztworów

6. Aparatura i zasada pomiaru

7. Zadania

Literatura uzupełniająca

Ćwiczenie 10. Wyznaczanie stałej Boltzmanna

1. Promieniowanie cieplne

2. Promieniowanie ciała doskonale czarnego

3. Aparatura i zasada pomiaru

4. Zadania

Literatura uzupełniająca

Ćwiczenie 11. Analiza interferometryczna dwuskładnikowych mieszanin gazowych

1. Zjawisko interferencji fal

2. Interferencja światła

3. Zasada działania, budowa i zastosowanie interferometrów

   1. Interferometr laboratoryjny LI-3

4. Istota interferometrycznej analizy gazów

5. Aparatura i zasada pomiaru

   1. Ustalenie położenia zerowego

   2. Skalowanie interferometru dla mieszaniny gazów: suche powietrze, dwutlenek węgla

   3. Określanie koncentracji dwutlenku węgla

6. Zadania

Literatura uzupełniająca