
II Pracownia Fizyczna
Witamy na II Pracowni Fizycznej
Zajęcia na II Pracowni fizycznej obejmują 15 zajęć w ciągu semestru.
Pierwsze zajęcia przeznaczone są na zapoznanie z regulaminem pracowni, przeszkolenie bhp, omówienie sposobu zaliczenia przedmiotu i przydzielenie ćwiczeń.
Kolejne tygodnie przeznaczone są na wykonywanie ćwiczeń przewidzianych w programie studiów zgodnie z sylabusami.
Przepisy BHP
WYMAGANIA PORZĄDKOWE I PRZEPISY BHP OBOWIĄZUJĄCE W II PRACOWNI FIZYCZNEJ
1. Na zajęcia należy przychodzić punktualnie (bez tzw. „kwadransa akademickiego”) – dotyczy to studentów, prowadzących i laborantów. Do sprawdzianu przystępuje się najpóźniej na dwie godziny przed ukończeniem zajęć. Nie przewiduje się tzw. odrabiania ćwiczeń poza przewidzianym rozkładem zajęć.
2. Ubrania wierzchnie pozostawia się w szatni. W trakcie zajęć student powinien przebywać przy swoim stanowisku pomiarowym. W razie potrzeby opuszczenia stanowiska, należy uprzednio wyłączyć urządzenia z sieci elektrycznej.
3. W przypadku stwierdzenia wadliwej pracy aparatury lub jej uszkodzenia student powinien natychmiast powiadomić o tym prowadzącego zajęcia lub laboranta.
4. Student ponosi odpowiedzialność materialną za szkody wynikłe z jego winy.
5. Brakujące przyrządy, których nie ma na stanowisku pomiarowym, a także podręczniki i materiały dostępne w pracowni, student pobiera u laboranta zostawiając na czas trwania zajęć legitymację studencką.
6. Po zakończeniu wykonywania ćwiczenia stanowisko pomiarowe należy pozostawić w należytym porządku.
7. W pomieszczeniach II Pracowni można korzystać z podręczników i materiałów tam dostępnych w godzinach i dniach poza przewidzianym rozkładem zajęć – należy to uzgodnić z laborantem.
8. Szczególne środki ostrożności należy zachować przy ćwiczeniach, w których stosowane są: ultra-wysoka próżnia, aktywne odczynniki chemiczne, wysokie napięcia elektryczne, środki jonizujące.
9. Urządzenia elektryczne można włączać do sieci tylko w obecności laboranta lub prowadzącego zajęcia. Wszelkie manipulacje w obwodzie elektrycznym mogą być dokonywane tylko po uprzednim odłączeniu go od źródeł zasilania. Ponowne włączenie układu do sieci odbywa się pod kontrolą prowadzącego lub laboranta.
10. Przy wykonywaniu ćwiczeń z zastosowaniem wysokiego napięcia należy bezwzględnie przestrzegać środków ostrożności zalecanych przez prowadzącego lub laboranta.
11. Zabrania się wchodzenia do pracowni rentgenowskiej. Dotyczy to studentów oraz prowadzących. Jedyną osobą upoważnioną do obsługi aparatu rentgenowskiego jest odpowiednio przeszkolony laborant.
12. Po zakończeniu pomiarów nie należy demontować układu elektrycznego do czasu uzyskania podpisów pod protokołem od prowadzącego i laboranta.
13. Ze względu na to, że w Pracowni występują zagrożenia zdrowia, a nawet życia, musi być zachowana bezwzględnie dyscyplina obowiązująca każdego studenta pod rygorem usunięcia z Pracowni.
Regulamin
REGULAMIN II PRACOWNI FIZYCZNEJ
INSTYTUTU FIZYKI DOŚWIADCZALNEJ UNIWERSYTETU WROCŁAWSKIEGO
Zasadniczym celem zajęć w II Pracowni Fizycznej jest:
- ugruntowanie i poszerzenie wiadomości teoretycznych uzyskanych na pierwszych pięciu semestrach studiów w powiązaniu z ich zastosowaniami praktycznymi
- poznanie współczesnych metod badawczych z zakresu fizyki ciała stałego, fizyki atomu i cząsteczki i in.
- kształcenie umiejętności opracowania wyników eksperymentów oraz sposobów ich prezentacji i dyskusji
- ćwiczenie nawyków systematycznej i rzetelnej pracy
Zajęcia w II Pracowni Fizycznej na studiach licencjackich oraz uzupełniających studiach magisterskich trwają jeden semestr na każdym rodzaju studiów. Obowiązuje zaliczenie na ocenę każdego z semestrów.
W zajęciach mogą uczestniczyć tylko studenci, którzy zapisali się do grup ćwiczeniowych w systemie USOS. Ostateczna weryfikacja listy studentów uprawnionych do uczestnictwa w zajęciach nastąpi w miesiąc po rozpoczęciu semestru na podstawie systemu USOS.
Pierwszy tydzień zajęć w Pracowni przeznaczony jest na wprowadzenie, które obejmuje:
- zapoznanie z regulaminem pracowni
- przeszkolenie z zakresu BHP
- wyznaczenie ćwiczeń
Warunkiem przystąpienia studenta do programowych zajęć jest:
- zapoznanie się z regulaminem pracowni
- odbycie przeszkolenia z zakresu BHP
Spełnienie tych warunków student potwierdza wypełniając stosowne oświadczenie.
- Student nieobecny na pierwszych zajęciach powinien samodzielnie zapoznać się z regulaminem i instrukcją BHP i wypełnić oświadczenie, a następnie wykazać się znajomością tych dokumentów przed prowadzącym zajęcia. Po uzyskaniu akceptacji prowadzącego student przystępuje do zajęć.
- Studenci wykonują ćwiczenia samodzielnie w kolejności wyznaczonej przez prowadzącego grupę.
- Termin przystąpienia studenta do kolokwium oraz rozpoczęcia pomiarów na poszczególnych zajęciach określa prowadzący zajęcia.
- Jeżeli student w ciągu dwóch zajęć po wyznaczeniu danego ćwiczenia nie zaliczy kolokwium, prowadzący może wyznaczyć mu inne ćwiczenie.
- Na ostatnich zajęciach w semestrze nie przewiduje się wykonywania pomiarów.
- Warunkiem uzyskania zaliczenia II Pracowni Fizycznej jest uzyskanej odpowiedniej liczby punktów za wykonanie poszczególnych ćwiczeń. Aby zaliczyć swój pierwszy semestr na Pracowni student (zarówno studiów I jak i II stopnia) powinien uzyskać co najmniej 5 punktów. Student studiów II stopnia zaliczający drugi semestr na II Pracowni (będący kontynuacją Pracowni ze studiów I stopnia) powinien uzupełnić swój dorobek punktowy z pierwszego semestru do 11 punktów.
- Nieobecność studenta na ćwiczeniach (także usprawiedliwiona) nie wpływa na liczbę punktów konieczną do zaliczenia Pracowni.
- Studentom powtarzającym zajęcia w II Pracowni Fizycznej zalicza się dorobek punktowy z poprzedniego (niezaliczonego) semestru, ale odpowiednią liczbę punktów niezbędnych do zaliczenia semestru zwiększa się o 1 punkt. Kolokwia zdane w niezaliczonym semestrze do ćwiczeń, które nie zostały zaliczone w całości, nie są brane pod uwagę i wymagają powtórnego zdawania.
- Studenci którzy nie spełnili powyższych warunków zaliczenia semestru otrzymują ocenę niedostateczną.
- Realizacja wyznaczonego ćwiczenia obejmuje następujące czynności:
- Przygotowanie:
- zapoznanie się z instrukcją wyznaczonego ćwiczenia, dostępną w Pracowni,
- opanowanie zagadnień teoretycznych dotyczących ćwiczenia.
- Czynności zasadnicze (w Pracowni):
- przekazanie prowadzącemu sprawozdania z poprzedniego wykonanego ćwiczenia,
- uzyskanie pozytywnej oceny ze sprawdzianu wiadomości (kolokwium)
- wykonanie pomiarów wg instrukcji, z uwzględnieniem uwag prowadzącego,
- zapisanie uzyskanych wyników w zaprojektowanych przez siebie tabelach pomiarów,
- sporządzenie opisu użytych przyrządów, ich dokładności, schematów itp.,
- uzyskanie podpisów prowadzącego zajęcia (uwiarygodniającego wyniki pomiarów) oraz laboranta (stwierdzającego sprawność i kompletność urządzeń pomiarowych)
- Uzupełnienie sprawozdania (w domu):
- sporządzenie opisu teoretycznego zawierającego zagadnienia istotne dla danego ćwiczenia,
- opisanie przeprowadzonego eksperymentu,
- opracowanie wyników pomiarów: sporządzenie wykresów, wykonanie niezbędnych obliczeń,
- przeprowadzenie analizy niepewności pomiarowych, przedstawienie wniosków wynikających z wykonanego ćwiczenia
UWAGA! Poszczególne strony sprawozdania, a także tabele, wzory, rysunki i wykresy powinny być ponumerowane oraz podpisane. Na końcu sprawozdania należy zamieścić spis literatury, na podstawie której sporządzono sprawozdanie, a w tekście powinny znaleźć się odpowiednie odnośniki.
- Jeżeli sprawozdanie nie jest napisane ręcznie, należy oprócz wydruku dostarczyć prowadzącemu wersję elektroniczną sprawozdania.
- W przypadku błędnie opracowanego sprawozdania student otrzymuje je do poprawy. Prowadzący zajęcia zobowiązany jest oddać sprawozdanie do poprawy na zajęciach kolejnych po jego złożeniu. Jeżeli tego nie uczyni, student ma prawo traktować sprawozdanie jako zaliczone.
- Student zobowiązany jest zwrócone mu sprawozdanie poprawić zgodnie ze wskazaniami prowadzącego i oddać je na kolejnych zajęciach, a w razie potrzeby uzupełnić pomiary.
- Na podstawie ocen z kolokwium i sprawozdania prowadzący wystawia ogólną ocenę ćwiczenia, która jest jawna. Ocena końcowa z II Pracowni Fizycznej jest wystawiana na podstawie ocen ogólnych uzyskanych za poszczególne ćwiczenia.
- Na zakończenie zajęć prowadzący sporządza protokół zawierający liczbę punktów i oceny uzyskane przez studentów w danym semestrze.
Wszelkie sprawy sporne i nie objęte niniejszym regulaminem rozstrzyga, w oparciu o Regulamin Studiów, Zastępca Dyrektora Instytutu Fizyki Doświadczalnej ds. dydaktycznych po zasięgnięciu opinii prowadzącego zajęcia i opiekuna pracowni.
Regulamin wchodzi w życie z dniem 1 października 2019 r.
dr hab. Robert Bryl
Zastępca Dyrektora IFD ds. dydaktycznych
Spis ćwiczeń
MIKROSKOP SIŁ ATOMOWYCH (AFM)
Zagadnienia teoretyczne
- Mikroskopia sił atomowych
- Struktura krystaliczna ciał stałych, ze szczególnym uwzględnieniem powierzchni
- Podstawy zjawiska adsorpcji i mechanizmu wzrostu adsorbatu na powierzchni ciał stałych
POMIAR GRUBOŚCI CIENKICH WARSTW 1.5pkt
Zagadnienia teoretyczne
- Otrzymywanie wysokiej próżni – rodzaje pomp i zasady ich działania
- Pomiar niskich ciśnień
- Metody otrzymywania cienkich warstw
- Optyczne metody pomiaru grubości cienkich warstw
- Efekt piezoelektryczny
- Pomiar grubości warstw metodą rezonatora kwarcowego, czułość masowa
WYZNACZANIE PRACY WYJŚCIA 1.5pkt
Zagadnienia teoretyczne
- Model pasmowy ciał stałych.
- Gaz elektronowy w metalu (rozkład Fermiego – Diraca, energia Fermiego).
- Praca wyjścia, kontaktowa różnica potencjałów.
- Prawo Richardsona, teoria diody próżniowej, katody tlenkowe.
- Zasada działania układu Davissona, sposób wykonania pomiarów.
- Budowa i działanie pirometru.
ANALIZA WIDMOWA 1.5pkt
Zagadnienia teoretyczne
- Modele budowy atomu Thomsona i Rutheforda. Postulaty Bohra. Orbity stacjonarne i serie widmowe atomu wodoru. Doświadczenie Francka – Hertza.
- Rodzaje widm i metody ich badania.
- Zasady budowy przyrządów spektralnych. Typy przyrządów spektralnych.
- Wyliczenie i metody pomiaru dyspersji liniowej i zdolności rozdzielczej przyrządu pryzmatycznego.
- Pomiar szerokości szczeliny wejściowej spektrografu przy pomocy obrazu dyfrakcyjnego.
- Budowa i zasada działania spektrometru siatkowego.
POMIAR POTENCJAŁÓW WZBUDZENIA ATOMÓW RTĘCI 1.0pkt
Zagadnienia teoretyczne
- Serie widmowe.
- Model wektorowy atomu.
- Nomenklatura termów widmowych.
- Diagram Grotriana dla rtęci.
- Linie rezonansowe.
- Rodzaje zderzeń elektronów z atomem, efekt Ramsauera. Przekrój czynny na zderzenia.
- Metody pomiarów potencjałów wzbudzenia i jonizacji.
- Doświadczenie Francka – Hertza.
WŁASNOŚCI ELEKTRYCZNE KRYSZTAŁU TGS 1.0pkt
Zagadnienia teoretyczne
- Polaryzacja dielektryków.
- Definicja ferroelektryka. Mechanizm zjawiska ferroelektrycznego.
- Termodynamiczny opis zjawiska ferroelektrycznego. Prawo Curie – Weissa.
- Struktura domenowa ferroelektryków.
- Metody wyznaczania pojemności, pola koercji, polaryzacji spontanicznej, przenikalności dielektrycznej, tangensa kąta strat dielektrycznych.
- Budowa i działanie oscyloskopu i ultratermostatu.
HALLOTRON 1.0pkt
Zagadnienia teoretyczne
- Półprzewodniki typu n i p, model pasmowy, sposoby otrzymywania.
- Podstawowe parametry półprzewodników (koncentracja, ruchliwość i procesy rozpraszania nośników, przewodnictwo elektryczne).
- Efekt Halla (wyprowadzenie wzoru na napięcie Halla) i efekty towarzyszące (efekt Ettinghausena, Ettinghausena-Nernsta, Righi-Leduca).
- Metody pomiaru współczynnika Halla. Zasady eliminowania efektów towarzyszących.
- Hallotrony – parametry i zastosowania
- Metody pomiaru natężenia pola magnetycznego.
PROMIENIOWANIE RENTGENOWSKIE 1.0pkt
Zagadnienia teoretyczne
- Promieniowanie rentgenowskie. Widmo promieniowania X.
- Stała Planck’a i metody jej wyznaczania.
- Struktura krystalograficzna.
- Dyfrakcyjne metody badania kryształów.
WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA PRZEWODNICTWA CIEPLNEGO METALI 1.0pkt
Zagadnienia teoretyczne
- Sposoby przenoszenia ciepła.
- Przewodnictwo cieplne, równanie przewodnictwa cieplnego, współczynnik przewodnictwa cieplnego.
- Właściwości cieplne i elektryczne metali.
- Mechanizmy przewodnictwa cieplnego ciał stałych (metali i dielektryków).
- Metody wyznaczania współczynnika przewodnictwa cieplnego metali:
- metody wykorzystujące pomiar rozkładu temperatur w pręcie (statyczne i dynamiczne).
- metoda grzanego prądem drutu.
BADANIE ROZKŁADU ENERGETYCZNEGO TERMOELEKTRONÓW 1.0pkt
Zagadnienia teoretyczne
- Model pasmowy ciał stałych.
- Gaz elektronowy w metalach (statystyki i prawa nim rządzące).
- Wyprowadzenie i interpretacja wzoru Richardsona.
- Teoria diody próżniowej, rodzaje katod, kontaktowa różnica potencjałów.
- Metody pomiaru prędkości (energii) cząstek.
SKANINGOWY MIKROSKOP TUNELOWY 1.0pkt
Zagadnienia teoretyczne
- Emisja polowa.
- Zjawisko tunelowania elektronów.
- Efekt piezoelektryczny.
- Budowa i zasada działania skaningowego mikroskopu tunelowego. Tryby pracy STM. Ujemne sprzężenie zwrotne.
- Struktura krystalograficzna grafitu.
WYZNACZANIE STAŁEJ PLANCKA W OPARCIU O ZJAWISKO FOTOELEKTRYCZNE 1.0pkt
Zagadnienia teoretyczne
- Promieniowanie temperaturowe. Prawo Kirchhoffa.
- Prawa promieniowania ciała doskonale czarnego.
- Wyprowadzenie i interpretacja wzoru Rayleigha – Jeansa. Wzór Plancka.
- Metody wyznaczania stałej Plancka.
- Zjawisko fotoelektryczne. Bilans energetyczny zjawiska fotoelektrycznego (równanie Einsteina) z uwzględnieniem napięcia kontaktowego.
- Rodzaje fotokomórek.
- Zasada działania monochromatorów.
WYZNACZANIE ŁADUNKU WŁAŚCIWEGO ELEKTRONU 1.0pkt
Zagadnienia teoretyczne
- Ruch cząstki naładowanej w polu elektrycznym i magnetycznym.
- Metody wyznaczania e/m.
- Budowa i zasada działania lampy oscyloskopowej.
- Pole magnetyczne solenoidu. Cewki Helmholtza.
SPEKTOMETR MAS 1.0pkt
Zagadnienia teoretyczne
- Podstawy spektrometrii mas
- Analizatory mas, w szczególności kwadrupolowy i unipolarny (monopolowy)
- Podstawy techniki próżni
a. Podstawowe procesy fizyczne związane z techniką próżni
b. Zasada działania wybranych pomp próżniowych i próżniomierzy, w szczególności
pompy jonowo-sorpcyjnej i próżniomierza Bayarda-Alperta (B-A) - Gazy resztkowe (residual gas) w aparaturze próżniowej
Kontakt – konsultacje
Skład osobowy

Opiekun naukowy
dr Jacek Brona
pokój 380
tel. 71 375 92 76
jacekb@ifd.uni.wroc.pl

Opiekun naukowo-techniczny
mgr Piotr Wieczorek
pokój 109
tel. 71 375 93 49
wipi@ifd.uni.wroc.pl