Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Физика полупроводников

Стр 1 из 11Следующая ⇒

Физика.

Лабораторный практикум

Часть 3

Оптика и квантово-оптические явления.

Физика атома и элементарных частиц.

Физика полупроводников

Для студентов технологического, механико-радиотехнического, экономического факультетов и Института дистанционного и заочного обучения

шахты 2004

УДК 539.1(07)

ББК 22.36я7

Составители:

доц. каф. «Физика», к.ф-м.н. А.А. Баранников (№21)

доц. каф. «Физика», к.т.н. Н.З. Алиева (№22, №27)

доц. каф. «Физика», к.ф-м.н. И.Н. Даниленко (№23)

ассистент каф. «Физика» А.В. Меркулова (№24)

ассистент каф. «Физика» С.В. Токарева (№25)

Зав. каф. «Физика», проф., д.т.н. С.В. Кирсанов (№26)

доц. каф. «Физика», к.т.н. Н.И. Санников (№28)

доц. каф. «Физика», к.т.н. В.В. Глебов (№29)

доц. каф. «Физика», к.ф-м.н. В.В. Коноваленко (№30)

доц. каф. «Физика», к.т.н. Ю.В. Присяжнюк (№31)

Рецензент:

доц. каф. «Радиотехника», к.ф-м.н. И.Н. Семенихин

П Присяжнюк Ю.В. физика. Лабораторный практикум: В 3 ч. Ч.3: Оптика и квантово-оптические явления. Физика атома и элементарных частиц. Физика полупроводников / Ю.В. Присяжнюк, А.А. Баранников, С.В. Кирсанов, А.В. Меркулова, С.В. Токарева, Н.З. Алиева, И.Н. Даниленко, В.В. Коноваленко, Н.И. Санников, В.В. Глебов. – Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2004. – 74 с.

Лабораторный практикум издан в 3-х частях и предназначен для подготовки студентов технологического, механико-радиотехнического, экономического факультетов и Института дистанционного и заочного обучения к выполнению лабораторных работ по курсу «Физика». Третья часть охватывает такой раздел курса, как «Оптика м квантово-оптические явления», «Физика атома и элементарных частиц», «Физика полупроводников». В содержание каждой лабораторной работы входит: краткая теория, описания экспериментальной установки и методики проведения измерений, указания по обработки экспериментальных данных и представления полученных результатов.

УДК 539.1(07)

ББК 22.36я7

содержание

Лабораторная работа №21: Измерения показателя преломления воздуха с помощью интерферометра. 4

Лабораторная работа №22: Определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки. 9

Лабораторная работа №23: Изучение явления поляризации света. 15

Лабораторная работа №24: Определение концентрации раствора сахара круговым поляриметром.. 25

Лабораторная работа №25: Изучение законов внешнего фотоэлектрического эффекта. 29

Лабораторная работа №26: Определение постоянной Стефана – Больцмана. 35

Лабораторная работа №27: Изучение спектра водорода и определение постоянной Ридберга. 42

Лабораторная работа №28: Изучение треков заряженных частиц. 48

Лабораторная работа №29: Проверка закона сохранения импульса и энергии при столкновении элементарных частиц. 52

Лабораторная работа №30: Изучение физических основ работы полупроводникового диода. 57

Лабораторная работа №31: Изучение температурной зависимости сопротивления полупроводников. 68

Лабораторная работа №21: Измерения показателя преломления воздуха с помощью интерферометра

Цель работы: изучить зависимость показателя преломления воздуха от давления. В качестве эталонного газа служит воздух (n₂ =1,00292)

Оборудование: интерферометр в комплекте с кюветами, водяной манометр.

Краткая теория

Свет, согласно корпускулярно-волновому дуализму – это одновременно и электромагнитная волна и поток частиц (современный взгляд). Поэтому световому потоку присущи как волновые, так и корпускулярные свойства. Интерференция – это свойство любой волны, объяснимое через принцип суперпозиции. При сложении (наложении) когерентных световых волн происходит перераспределение светового потока в пространстве, в результате чего возникает устойчивая во времени картина (интерференционная картина) чередующихся усиления и ослабления колебаний (максимумов и минимумов интенсивности). Это явление называется интерференцией. Естественные источники света не являются когерентными, поэтому в этом случае интерференция не наблюдается. Когерентные световые волны получают, разделив волну на две части с помощью отражений или преломлений.

Условия получения максимума или минимума в некоторой точке пространства имеют простое математическое выражение и легко объяснимы.

Для волны, распространяющейся в среде, разделяют геометрический путь (собственно пройденное расстояние l) и оптический путь (, где n – абсолютный показатель преломления среды). Разность оптических путей проходимых волнами до данной точки называется оптической разностью хода

Если оптическая разность хода равна целому числу длин волн в вакууме, то наблюдается максимум (колебания усиливаются).

, где m= 0, 1, 2, 3,…

Если оптическая разность хода равна полуцелому числу длин волн в вакууме, то наблюдается минимум (колебания ослабляются).

, где m= 0, 1, 2, 3,…

Интерференционная картина, образовавшаяся от двух освещенных монохроматическим светом щелей, представляет собой систему темных и светлых полос. Положение темной и светлой полосы определяется разностью хода интерферирующих лучей. Если один луч проходит расстояние l в среде с показателем преломления n₁, а другой – то же расстояние в среде с показателем преломления n₂, то оптическая разность равна

. (21.1)

Поставим на пути лучей, выходящих из щелей S ₁и S ₂, кюветы с различными веществами, показатели преломления которых n ₁ и n ₂ (рис. 21.1). Вследствие дополнительной разности хода

положение интерференционных полос изменится, причем изменение интерференционной картины обусловлено разностью

. На этом принципе основано устройство интерферометров (ИТР), служащих для определения разностей показателей преломления исследуемого и эталонного вещества. Если на пути одного из лучей поместить компенсационную пластинку переменной толщины d, вносящую дополнительную разность хода

, (21.2)

то передвигая пластинку, можно добиться такого положения, что разность хода, даваемая кюветами и пластинкой, будет равна нулю

. (21.3)

Это значит, что интерференционные полосы вернутся в исходное положение. Зная n_пл и d,можно легко вычислить и из формулы (21.1) определить n ₁и n ₂.

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒