физические основы
Министерство образования Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Хабаровский государственный технический университет» В. В. Корчевский ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗМЕРЕНИЙ Утверждено издательско-библиотечным советом университета в качестве учебного пособия
Хабаровск Издательство ХГТУ 2002
УДК 53.081 ББК Ж10 + В3 К703 Рецензенты:
| Кафедра физики Дальневосточного государственного университета | |
| путей сообщения (заведующий кафедрой член-корреспондент | |
| международной академии наук высшей школы, профессор, | |
| доктор физико-математических наук В. И. Строганов); | |
| Ю. Б. Дробот, заместитель директора ГП «Дальстандарт», | |
| действительный член метрологический академии, профессор, | |
| доктор технических наук | |
| Научный редактор | |
| кандидат физико-математических наук, доцент Е. А. Жуков | |
| Корчевский В. В. | |
| K703 | Физические основы измерений: Учеб. пособие. Хабаровск: |
| Изд-во Хабар. гос. техн. ун-та, 2002. 147 с. | |
| ISBN 5-7389-0223-8 | |
| Рассмотрены некоторые философские аспекты измерений, в частности | |
| связь между измерениями и материей. Излагается история установления неко- |
торых единиц измерений, показывающая применение различных физических явлении в воспроизведении единиц измерения. Представлены основные сведения о преобразователях физических величин. На примере физических методов исследований и неразрушающего контроля проиллюстрировано техническое использование физических эффектов и явлений в средствах измерения и контроля. Учебное пособие рекомендуется при изучении дисциплины “Физические основы измерений” для студентов, обучающихся по специальностям
| “Стандартизация и сертификация”, | “Метрология и метрологическое обеспе- |
| чение”, «Метрология, стандартизация и сертификация». | |
| УДК 53.081 | |
| ББК Ж10 + В3 | |
| ISBN 5-7389-0223-8 | Издательство Хабаровского |
государственного технического университета, 2002 Корчевский В. В., 2002
3 Введение Современный этап развития человечества характеризуется огромными потоками количественной информации, получаемой в результате различного рода измерений. Особая важность измерений связывается с рядом обстоятельств: применение неправильных методов измерений или средств измерений ведет к нарушению технологий и, как следствие, браку продукции, потерям топливноэнергетических ресурсов, предпосылкам аварийных ситуаций и т. д.; масштабы затрат на получение достоверных результатов измерений велики. Так, известно, что в недавнем прошлом в СССР производилось около 20 млрд измерений в день, а доля затрат на измерения составляла 10—15 % от всех затрат общественного труда. Для проведения измерений требуется большое количество разнообразных средств измерений, основанных на различных физических явлениях. Каждое новое поколение измерительной техники в связи с повышением требований к точности измерений становится более сложным. Все значительнее на заключительных этапах измерений становятся электрические измерения. Новые возможности открылись перед измерительной техникой после появления микропроцессоров, применение которых позволило не только увеличить точность и быстродействие средств измерений, но и разработать автоматизированные системы измерений, способные производить управление процессом измерения. Все это требует от организаторов измерений значительно больших знаний по сравнению с тем, что требовалось знать десятилетие тому назад. Причем эти знания имеют значительный уклон в сторону познания конструкции и функционирования средств измерений и составляющих их элементов. И в этом объеме знаний как-то теряются представления о том, что в основе всех измерений лежат определенные
4 физические явления и эффекты. Неполнота знаний об этих эффектах является одной из причин погрешности измерений. Невозможность определения истинного значения измеряемой величины связана как со сложной структурной организацией неживой материи, так и с фундаментальными законами физики. Именно физические явления лежат в основе принципа действия измерительных преобразователей, составляющих основу современной измерительной техники. Данное пособие написано в соответствии с программой курса “Физические основы измерений”, изучаемого студентами по специальности “Стандартизация и сертификация” в Хабаровском государственном техническом университете, на базе одноименного курса лекций, прочитанного автором в течение нескольких лет. В первом разделе изложены некоторые философские проблемы измерений. Во втором и третьем разделах через историю создания эталонов метра и секунды показано влияние метрологии на научно-технический прогресс (НТП) и, наоборот, влияние НТП на развитие основных представлений в метрологии. Рассмотрены наиболее важные для машиностроения современные эталоны единиц длины, времени и температуры. В четвертой главе представлены основные сведения о преобразователях физических величин. В пятой главе на примере физических методов исследований и неразрушающего контроля показано использование физических явлений в средствах контроля. Учебное пособие может быть полезным для студентов технических специальностей вузов, работникам метрологических служб промышленных предприятий. Автор признателен рецензентам кафедре физики Дальневосточного государственного университета путей сообщения (заведующий кафедрой проф. В. И. Строганов) и проф. Ю. Б. Дроботу за внимательный просмотр рукописи и весьма полезные для улучшения содержания книги замечания и предложения.
5 1. Измерения и материя 1.1. Общие представления об измерениях и материи Вся жизнь человека неразрывно связана с получением количественной информации о состоянии окружающего его мира. Эту информацию он получает либо непосредственно с помощью органов чувств, либо с помощью различных приспособлений. Процедура получения количественной оценки некоторых свойств или качеств окружающего мира представляет собой измерение. Измерения присущи всем сложным формам животного мира. Без количественной оценки размеров типа “больше”, “меньше” или расстояния — “ближе”, “дальше” — невозможна ориентация в пространстве. А животное, которое теряет способность ориентироваться, быстро погибает. Человеку как представителю животного мира в полной мере присущи такие измерения. В частности, об этом свидетельствует применение первобытным человеком для жилья пещер с определенными размерами входа, достаточными для того, чтобы прошел человек, но не смог проникнуть крупный зверь. В результате эволюции человека происходило развитие приемов измерений. Простое воспроизводство австралопитеком (предком человека, жившим около 1 млн. лет назад) каменного рубила требовало уже более сложных приемов измерения, чем при ориентации в пространстве. Близость размеров каменных орудий труда питекантропов свидетельствует не только о постоянном использовании измерений, но и о применении при измерениях технических средств типа палки определенного размера. А нахождение количественного значения некоторого свойства опытным путем с помощью специальных технических средств уже является техническим измерением.
6 Объектом любого измерения всегда является некоторая реальность, существующая независимо от человека. Её обобщением является такая философская категория, как материя. Под ней понимают объективную реальность, существующую независимо от человеческого сознания и отражаемую им. В природе может существовать большое количество качественно различных уровней структурной организации материи, на каждом из которых материя обладает различными свойствами, строением и подчиняется разным специфическим законам движения. В настоящее время различают следующие уровни структурной организации материи, соответствующие различным масштабам, на каждом из которых материя обладает различными свойствами, строением и подчиняется разным специфическим законам движения: субмикроскопический (элементарные частицы); микроскопический (атомы и молекулы); макроскопический (объекты, воспринимаемые органами чувств человека); космический (космические системы различных порядков). Представление о материи неразрывно связано со степенью развития технических измерений. До начала XIX столетия материя отождествлялась с веществом. Под ним понимают образования, дискретные в пространстве и обладающие массой покоя. Из вещества состоит окружающий человека мир, который он воспринимает своими органами чувств. И этот мир реализуется в пространстве и времени, которые являются формами существования материи. Пространственными характеристиками являются положения относительно других тел (координаты тел), протяженность или расстояния между ними, углы между различными пространственными направлениями. Отдельные объекты характеризуются протяженностью и формой, которые определяются расстояниями между частями объекта и их ориентацией. Временные характеристики — это “моменты”, в которые происходят явления, продолжительности (длительности) процессов. Так как эти характеристики имели важное значение для человека, то первыми измерениями были измерения
7 размера, расстояния, времени и объема. Поскольку вещество обладает количественной характеристикой — массой, то необходимо к этим измерениям присоединить измерения массы и веса вещества. И до настоящего времени единицы измерения расстояния, времени и массы являются основными единицами в различных системах единиц измерения. В 30-х годах XIX века английским ученым М. Фарадеем было введено понятие поля. Согласно первоначальной концепции поля, участвующие во взаимодействии частиц, создают в каждой точке окружающего их пространства особое состояние поле сил, проявляющееся в силовом воздействии на другие частицы, помещаемые в какую-либо точку этого пространства. В 60-х годах XIX века Дж. Максвеллом эта концепция была дополнена свободными физическими полями, существующими независимо от создавших их частиц. Поэтому поле стали рассматривать как особую форму материи. В конце XIX века примерами материи в классической физике стали частица и волна. Частица характеризуется наличием массы покоя, пространственной локализацией, непроницаемостью, движется по траектории, обладает постоянным импульсом и энергией. Взаимодействие друг с другом происходит в виде столкновений, при которых идет обмен импульсами и энергией. Каждая движущаяся частица переносит энергию и импульс, а также массу из одного места в другое. Волна обладает периодичностью определенных параметров возмущения среды в пространстве и времени, переносит энергию и импульс, но не переносит вещество, не имеет определенных траекторий и пространственной локализации. Важнейшим свойством волн считается их способность огибать препятствия и при соответствующих условиях интерферировать. В измерениях появление новой формы материи не нашло своего отображения, так как описание поля производится с помощью одной или нескольких функций, зависящих от
8 координаты точки, в которой рассматривается поле, и от времени. Следовательно, параметры поля можно выразить через пространственные и временную характеристики вещества. Более того, несмотря на свою общность, волновые процессы были разнесены в различные виды измерений по длинам волн (радиоизмерения, оптические, ионизирующие) либо по средам распространения (акустические, оптические). В рамках микромира резкое противопоставление частиц и волн нивелируется, так как, с одной стороны, любая микрочастица обладает рядом волновых свойств (так называемый корпускулярно-волновой дуализм). С другой стороны, электромагнитное излучение порождается и поглощается дискретными порциями — квантами или фотонами, которые, как и частицы, имеют определенную энергию (E=h ) и импульс (p=h/ , где h-постоянная Планка, и — частота и длина волны соответственно). Взаимодействие частиц — электрона и позитрона — приводит к образованию фотона, а взаимодействие фотонов — к возникновению электроннопозитронной пары. В квантовой теории поля уже нельзя сказать, что фотон — это поле, а электрон — частица. Понятия частицы и поля, которые в классической физике относились к различным физическим объектам, сливаются в единое понятие квантового поля как особого вида материи. Кроме того, квантовая теория поля показывает наличие нового вида материи — физического вакуума, или низшего энергетического состояния квантованных полей, характеризующегося отсутствием каких-либо реальных частиц. В то же время в вакууме постоянно возникают короткоживущие виртуальные частицы. Эти частицы так же, как и реальные, имеют квантовые числа (спин, заряд и др.), но для них в силу квантовой неопределенности соотношений между энергией и временем не выполняется обычная связь между энергией, импульсом и массой частицы. Поэтому виртуальные частицы существуют только в промежуточных (имеющих малую длительность) состояниях и не могут быть зарегистрированы. Они являются переносчиками взаимодействия. Например,
9 два электрона взаимодействуют друг с другом путем испускания одним электроном и поглощения другим виртуального фотона. При определенных условиях эти частицы могут превратиться в нормальные элементарные частицы, которые живут относительно независимо от породившей их среды и могут взаимодействовать с ней. Согласно одной из современнейших гипотез эволюции Вселенной она возникла из состояния, когда материя была представлена только одним физическим вакуумом. Однако этот первоначальный вакуум отличался от истинного физического вакуума тем, что обладал огромной энергией. Этот вакуум представляет собой симметричное, но энергетически невыгодное, нестабильное состояние. Считается, что в процессе расширения из вакуумного суперсимметричного состояния Вселенная разогрелась до Большого взрыва. Дальнейший ход эволюции Вселенной пролегал через критические точки, в которых происходили нарушения симметрии первоначального вакуума. В эти моменты энергия из вакуума перекачивалась в энергию тех частиц и полей, которые из вакуума же и рождались. Таким образом, материя на различных уровнях представляется следующим образом: на уровне космических систем в виде вещества, полей, физического вакуума; на макроскопическом уровне в виде вещества и поля; на микроскопическом и субмикроскопическом уровнях в виде квантового поля и физического вакуума. Такое сложное представление о материи как об объекте измерения породило основную особенность измерений, а именно то, что ни одно измерение невозможно осуществить абсолютно точно. При проведении любого измерения будет всегда существовать погрешность, равная разности между результатом измерения и истинным значением измеряемой величины. Это хорошо видно при измерениях геометрических размеров какого-нибудь макроскопического предмета,
10 при которых существенное значение имеют представления о границах этого предмета. При измерениях с погрешностью от 110 -3 до 110 -8 м, когда предмет рассматривается исключительно на макроскопическом уровне, погрешность определяется отклонениями формы и положения поверхностей от идеальной, а также шероховатостью поверхности. Диапазон измерений с погрешностями от 110 -8 до 510 -10 можно обозначить как переходную область от макроскопического уровня представления материи к микроскопическому. В этой области весьма существенным становится модель границы предмета как твердого тела. Исходя из общих соображений границей твердого тела должен быть последний слой атомов, из которых состоит это тело. Отсутствие за этим слоем последующего слоя создает избыток свободной энергии в поверхностном слое. В земной атмосфере этот избыток приводит к таким поверхностным явлениям, как хемосорбция и физическая адсорбция. В результате хемосорбции на поверхности твердого тела происходят окислительные реакции, приводящие к образованию поверхностного окисного слоя. Толщина этого слоя зависит от множества факторов, в том числе и от времени его существования. При физической адсорбции молекулы кислорода, воды могут в несколько слоев присоединяться к поверхности твердого тела. Такое представление о границе справедливо для твердых тел, у которых преобладает неметаллический тип связи между атомами. Для металлов понятие границы усложняется. Ведь металл обычно рассматривают как остов из положительных ионов, помещенный в электронный газ. Вследствие термоэлектронной эмиссии, а также воздействия различных видов излучения при комнатной температуре металл окружает электронное облако, граница которого находится на расстоянии нескольких десятков нанометров от поверхностного слоя атомов. Наличие этого облака и обеспечивает слипание двух металлических предметов с очень гладкой поверхностью.
Электроника 1. Физические основы электроники
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники» Кафедра электронных приборов ЭЛЕКТРОНИКА 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ Методические указания по самостоятельной работе для студентов специальности 210601.65 — Радиоэлектронные системы и комплексы
2 Орликов Леонид Николаевич Электроника 1. Физические основы электроники: методические указания по самостоятельной работе для студентов специальности 210601.65 — Радиоэлектронные системы и комплексы / Л. Н. Орликов; Министерство образования и науки Российской Федерации, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Кафедра электронных приборов. — Томск: ТУСУР, 2014. — 15 с. Самостоятельная работа направлена на углубление знаний дисциплины и предполагает обобщение изучаемых тем, а темы для самостоятельной проработки обобщают приобретенные знания и позволяют студенту самостоятельно решать задачи. Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующей компетенции: способность представить адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики (ПК-1). Пособие предназначено для студентов очной и заочной форм, обучающихся по специальности 210601.65 — Радиоэлектронные системы и комплексы © Орликов Леонид Николаевич, 2014
3 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники» Кафедра электронных приборов УТВЕРЖДАЮ Зав.кафедрой ЭП _____________С.М. Шандаров «___» _____________ 2014 г. ЭЛЕКТРОНИКА 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ Методические указания по самостоятельной работе для студентов специальности 210601.65 — Радиоэлектронные системы и комплексы Разработчик д-р техн. наук, проф.каф.ЭП ________Л.Н.Орликов «____»______________2014 г 2014
| 4 | ||
| Введение. | 5 | |
| Раздел 1. Основы теории твердого тела. | 5 | |
| 1.1 | Содержание раздела. | 5 |
| 1.2 | Методические указания по изучению раздела. | 5 |
| 1.3 | Вопросы для самопроверки. | 5 |
| Раздел 2. Физические эффекты в твердых и газообразных диэлектриках . | 6 | |
| 2.1 | Содержание раздела. | 6 |
| 2.2. Методические указания по изучению раздела. | 6 | |
| 2.3 | Вопросы для самопроверки. | 6 |
| Раздел 3. Физические эффекты в проводниках. | 7 | |
| 3.1.Содержание раздела. | 7 | |
| 3.2 | Методические указания по изучению раздела. | 7 |
| 3.3 | Вопросы для самопроверки. | 7 |
| Раздел 4. Физические эффекты в магнитных материалах . | 7 | |
| 4.1 | Содержание раздела. | 7 |
| 4.2 | Методические указания по изучению раздела. | 7 |
| 4.3 | Вопросы для самопроверки. | 8 |
| Раздел 5 Физические основы процессов в полупроводниковых | ||
| материалах . | 8 | |
| 5.1. Содержание раздела. | 8 | |
| 5.2 | Методические указания по изучению раздела. | 8 |
| 5.3 | Вопросы для самопроверки. | 8 |
| 6 Темы для самостоятельного изучения . | 9 | |
| 7 Лабораторные работы . | 9 | |
| 8 Практические занятия. | 12 | |
| Заключение . | 13 | |
5 Введение Целью самостоятельной работы в дисциплине «Электроника 1. Физические основы электроники» является систематизация, расширение и закрепление теоретических знаний студентов и их применение при решении конкретных задач; развитие инженерных навыков разработки и конструирования узлов и блоков радиотехнического оборудования, обучение студентов различным методам исследований и анализу полученных результатов, а также развитие навыков самостоятельной творческой работы, что способствует успешному решению конкретных производственных задач и развитию творческой инициативы. Методические указания предназначены для студентов при работе над индивидуальным заданием и при подготовке к его защите. Они также могут использоваться в процессе проведения консультаций, коллоквиумов и выработки единых критериев оценки заданий. Данные методические указания ставят своей целью оказать помощь студентам в изучении физических эффектов и процессов лежащих в основе принципов действия полупроводниковых, электровакуумных и оптоэлектронных приборов. Это требует овладения навыками самостоятельной работы с учебной и периодической литературой, с описаниями патентов и авторских свидетельств, умения самостоятельно излагать свои мысли и знания в процессе изучения дисциплины. Раздел 1. Основы теории твердого тела 1.1 Содержание раздела Строение твердых тел. Энергетические уровни и зоны. Собственная проводимость полупроводников. Глубокие уровни. Примесные полупроводники. Оптические и электрические свойства полупроводников. Жидкокристальные приборы для отображения информации. Твист-эффект. 1.2 Методические указания по изучению раздела В теме Основы теории твердого тела обращается внимание на энергетическую модель строения твердого тела, на энергетические уровни и зоны. Следует обратить внимание на образование зон из атомных уровней: модель Зоммерфельда и модель Блоха. Понятие зоны проводимости, валентной зоны и запрещённой зоны, их связь с атомарным представлением о строении кристаллических тел. 1.3 Вопросы для самопроверки 1.Сформулируйте понятие энергетических уровней 2. Сформулируйте понятие зоны проводимости, валентной зоны и запрещённой зоны
6 3. Охарактеризуйте носители заряда в полупроводнике 4 Понятие собственной и примесной проводимости 5. Понятие теплового пробоя полупроводника 6. Чему равно число дырок в идеальной кристаллической решетке 7. Понятие рекомбинации электронно-дырочных пар 8. Как зависит скорость генерации электронно-дырочных пар от температуры 9. Понятие полупроводника с донорной примесью 10. Понятие фотопроводимости полупроводника Раздел 2. Физические эффекты в твердых и газообразных диэлектриках 2.1 Содержание раздела Поляризация, электропроводность, диэлектрические потери, проницаемость. Электропроводность диэлектриков, диэлектрические потери, диэлектрическая проницаемость, электрическая прочность, виды пробоя в диэлектриках. Сегнетодиэлектрики. Пьезоэлектрики. Активные диэлектрики. Электропроводность газообразных диэлектриков. Электролюминесценция, катодолюминесценция 2.2. Методические указания по изучению раздела В разделе обращается внимание на суть понятий Поляризация, электропроводность, диэлектрические потери, проницаемость. Следует обратить внимание на физику прохождения зарядов при внешнем напряжении, на энергетическую диаграмму электронно-дырочного перехода, на распределение напряженности и потенциала в полупроводнике, диэлектрике. Большое внимание следует уделить понятиям
| Сегнетодиэлектрики. | Пьезоэлектрики. | Активные | диэлектрики. |
| Электропроводность газообразных диэлектриков. | |||
| 2.3 | Вопросы для самопроверки | ||
1. Поясните понятие поляризации 2.Что такое диэлектрические потери 3. Какова физика прохождения зарядов при внешнем напряжении 4. Приведите энергетическую диаграмму электронно-дырочного перехода 5. Приведите распределение напряженности и потенциала в полупроводнике 6. Что такое сегнетодиэлектрики 7. Назовите некоторые активные диэлектрики 8. От чего зависит электропроводность газообразных диэлектриков 9. Нарисуйте энергетическую диаграмму электролюминесценции
7 10. Что такое катодолюминесценция Раздел 3. Физические эффекты в проводниках 3.1.Содержание раздела Классификация проводников. Полукристаллические и аморфные металлы и сплавы. Особенности металлов в тонкопленочном состоянии. Сверхпроводящие проводники. Статический эффект Джозефсона. Применение сверхпроводимости. Контактная разность потенциалов, термоэдс. 3.2 Методические указания по изучению раздела В разделе обращается внимание на особенности металлов в тонкопленочном состоянии, понятие сверхпроводимости и ее применение. Следует обратить внимание на контактную разность потенциалов и термо эдс. 3.3 Вопросы для самопроверки 1.Как проводится классификация проводников 2. Что такое полукристаллические и аморфные металлы и сплавы 3.Каковы особенности металлов в тонкопленочном состоянии 4. Условие сверхпроводимости 5.Назовите сверхпроводящие проводники 6.Обьясните эффект Джозефсона 7. Применение сверхпроводимости 8. Контактная разность потенциалов 9. Понятие термо эдс 10. Назовите марки металлов для термопар Раздел 4. Физические эффекты в магнитных материалах 4.1 Содержание раздела. Магнитная структура доменов в кристаллах. Процесс намагничивания. Магнитный гистерезис, магнитная анизотропия. Зависимость параметров от температуры. Свойства магнитных материалов в СВЧ полях 4.2 Методические указания по изучению раздела В разделе обращается внимание на особенности проявления магнетизма в металлах, кристаллах и магнитооптических материалах.
8 4.3 Вопросы для самопроверки 1. Поясните структуру доменов в кристаллах 2. Поясните процесс намагничивания 3. Что такое магнитный гистерезис? 4. Что такое магнитная анизотропия? 5. Как зависит намагничивание от температуры? 6. Понятие магнитного сопротивления 7.Магнитомягкие материалы 8. Частотные свойства магнитных материалов 9. Согласное и несогласное включение трансформаторов 10. Свойства магнитных материалов в СВЧ полях Раздел 5 Физические основы процессов в полупроводниковых материалах 5.1. Содержание раздела Зонная модель полупроводников (ПП). Вырожденные и невырожденные ПП. Уровень Ферми в ПП. Зависимость уровня Ферми от температуры, степени концентрации примеси. Понятие об электроннодырочном переходе, типы переходов, токи в p-n-переходе. Прямо смещенный p-n-переход. Вольтамперные характеристики p-n перехода. Эффект поля. 5.2 Методические указания по изучению раздела В данном разделе следует повторить энергетическую модель строения твердого тела, на энергетические уровни и зоны. Следует обратить внимание на образование зон из атомных уровней: модель Зоммерфельда и модель Блоха. Понятие зоны проводимости, валентной зоны и запрещённой зоны, их связь с атомарным представлением о строении кристаллических тел. 5.3 Вопросы для самопроверки 1. Зонная модель полупроводников 2. Вырожденные и невырожденные полупроводники 3. Уровень Ферми 4. Зависимость уровня Ферми от температуры 5. Понятие об электронно-дырочном переходе 6. Типы переходов 7. Токи в p-n-переходе 8. Прямо смещенный p-n-переход 9. Вольтамперные характеристики p-n перехода 10. Эффект поля в полупроводнике
9 6 Темы для самостоятельного изучения Темы для самостоятельного изучения дополняют и углубляют лекционный материал. Тематика самостоятельных работ предполагает анализ достижений в области радиоэлектроники. Отдельные фрагменты тем могут составлять предмет научных исследований. Отчетность по разделам включается в индивидуальном задании. В таблице 6.1 приведено содержание разделов для самостоятельного изучения. Таблица 6.1 — Содержание тем для самостоятельного изучения
| № | Раздел | Тема самостоятельного изучения | ||||||
| 1 | Основы | теории твердого | Оптические и | электрические свойства | ||||
| тела | полупроводников. Жидкокристальные | |||||||
| приборы для отображения информации. | ||||||||
| Твист-эффект | ||||||||
| 2 | Физические | эффекты | в | Электропроводность | газообразных | |||
| твердых | и | газообразных | диэлектриков. | Электролюминесценция, | ||||
| диэлектриках | катодолюминесценция. | |||||||
| 3 | Физические | эффекты | в | Применение | сверхпроводимости. | |||
| проводниках | Контактная | разность | потенциалов, | |||||
| термо-эдс, эффекты. | ||||||||
| 4 | Физические | эффекты | в | Зависимость | параметров | от | ||
| магнитных материалах | температуры. | Свойства | магнитных | |||||
| материалов в СВЧ полях | ||||||||
| 5 | Физические | основы | Вольтамперные характеристики | p-n | ||||
| процессов | в | перехода. Эффект поля | ||||||
| полупроводниковых | ||||||||
| материалах | ||||||||
По одной из выбранной тем студенты пишут реферат. 7 Лабораторные работы В процессе выполнения лабораторных занятий студент не только закрепляет теоретические знания, но и пополняет их. Лабораторные работы проводятся цикличным и фронтальным методом согласно графика, установленного индивидуально для каждой студенческой бригады. При подготовке к лабораторной работе студент должен руководствоваться индивидуальным заданием, номер которого соответствует номеру, присвоенному бригаде. По мере освоения оборудования студентам могут поручаться индивидуальные работы в плане фрагментов научнопоисковых работ. Вся работа при выполнении лабораторной работы разбивается на следующие этапы: вступительный, проведение эксперимента и обработка
10 результатов. Вступительный этап включает анализ полученного индивидуального задания, изучение рекомендуемых литературных источников по теме задания, знакомство с приборами, методами и схемами измерений. Исходя из возможностей лабораторного оборудования и условий индивидуального задания, выбирается и обосновывается метод проведения эксперимента, составляется методика и программа выполнения работы. В процессе самостоятельной подготовки к лабораторной работе каждый студент ведет черновик отчета, куда вносятся: — схема установки или стенда; — методика проведения работы; — формулы и предполагаемые графики. В процессе домашней подготовки студент проверяет качество усвоения проработанного материала по вопросам для самоконтроля, относящимся к изучаемой теме. Без проведения такой предварительной подготовки к лабораторной работе студент не допускается к выполнению лабораторной работы. Помимо домашней работы студенты готовятся к выполнению эксперимента на рабочем месте: они знакомятся со стендом, уточняют порядок выполнения работы, распределяют рабочие функции между членами бригады. В ходе аудиторной подготовки преподаватель путем собеседования выявляет и оценивает степень готовности каждого студента к проведению эксперимента и знание им теоретического материала. Студенты, не подготовленные к выполнению работы или не представившие отчеты по предыдущей работе, к выполнению новой работы могут быть не допущены и все отведенное время для лабораторной работы должны находиться в лаборатории, изучать по рекомендованной литературе тот материал, с которым они не познакомились дома. К выполнению работы они могут быть допущены только после собеседования. Все пропущенные лабораторные работы по уважительным или неуважительным причинам могут быть выполнены в конце семестра на дополнительных занятиях. Второй этап работы – проведение эксперимента в лаборатории. На этом этапе очень важно, чтобы студент выполнил самостоятельно и грамотно необходимые измерения и наблюдения, укладываясь в отведенное для этого время. При организации своей работы для проведения эксперимента целесообразно исходить из рекомендаций, изложенных в руководствах для выполняемой лабораторной работы. В экспериментах, когда это важно, всегда следует ставить пробные опыты, которые преследуют несколько целей: – экспериментатор «знакомится» с данным экспериментом. В каждом эксперименте своя методика и связанные с нею определенные, часто повторяющиеся операции, и экспериментатору необходимо поупражняться или попрактиковаться в их выполнении. Первые несколько измерений в эксперименте почти всегда менее надежны или менее ценны, чем последние. Обычно удается сэкономить время, если в начальный период работы
физические основы
Further understanding of the basic diffuser flow physics can be obtained by comparing experimental data with theoretical projections.
Русско-английский научно-технический словарь переводчика . 2013 .
- физическая сущность
- физический
Смотреть что такое «физические основы» в других словарях:
- физические основы — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN basic physics … Справочник технического переводчика
- физические основы надёжности — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN reliability physics … Справочник технического переводчика
- ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПАЛЕОМАГНЕТИЗМА — – раздел палеомагнитологии, посвященный теоретическим и экспериментальным исследованиям в области физики магнитных явлений, служащим основой палеомагнетизма. Это, в частности, исследование магнетизма ансамблей мелких магнитных частиц, видов… … Палеомагнитология, петромагнитология и геология. Словарь-справочник.
- ФИЗИЧЕСКИЕ (ПЕТРОМАГНИТНЫЕ) ПРИЗНАКИ ПАЛЕОМАГНИТНОЙ НАДЕЖНОСТИ — В сущности, это – физические основы палеомагнетизма, прежде всего оценка природы естественной остаточной намагниченности и/или ее компонент. См. палеомагнитная надежность … Палеомагнитология, петромагнитология и геология. Словарь-справочник.
- Научные основы сознания Кришны — Scientific Basis of Krishna Consciousness Автор: Сварупа Дамодара Даса Язык оригинала: английский … Википедия
- Всероссийская олимпиада «Основы православной культуры» — Всероссийская олимпиада школьников «Основы православной культуры» Основные сведения Предмет Основы православной культуры Зона охвата Россия, с 2011 года также Белоруссия, Грузия, Литва и Украина Участвуют школьники 5 11 классов … Википедия
- ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПСИХОТЕРАПИИ — Развитие современной научной психотерапии осуществляется на основе различных теоретических подходов, анализе и обобщении результатов эмпирических исследований клинических, психофизиологических, психологических, социально психологических и других… … Психотерапевтическая энциклопедия
- ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПСИХОТЕРАПИИ — Для понимания природы психосоматических расстройств, основной группы заболеваний, при которых психотерапия является важным методом лечения, и их динамики под влиянием психологических воздействий могут учитываться физиологические… … Психотерапевтическая энциклопедия
- Моделей пенитенциарных учреждений психологические основы — История развития пенитенциарной теории и практики свидетельствует о постоянном противостоянии сторонников репрессивного подхода к исполнению наказания в виде лишения свободы, где доминирующим является принцип воздаяния, обеспечение общей… … Энциклопедия современной юридической психологии
- Математические основы общей теории относительности — В этой статье рассматривается математический базис общей теории относительности. Общая теория относительности Математическая формулировка ОТО Космология Фундаментальные идеи … Википедия
- ФОЭ — физические основы электротехники … Словарь сокращений русского языка
Физические основы измерений
Физические основы измерений – это предмет, в котором изучают общие причины и методы измерений физических величин, основанные на конкретных физических явлениях, а также изучают источники погрешностей измерений и методы повышения точности измерений.
Измерение – это организованное действие человека, выполняемое для количественного познания свойств физического объекта с помощью определения опытным путем значения какой-либо физической величины (измеряемой величины).
Значение физической величины – оценка физической величины в принятых для измерения данной величины единицах.
Измеряемая физическая величина – физическая величина, подлежащая измерению в соответствии с поставленной измерительной задачей.
Влияющая физическая величина – физическая величина непосредственно не измеряемая средством измерения, но оказывающая влияние на него или на объект измерения таким образом, что это приводит к искажению результата измерения.
Различают истинное и действительное значения измеряемой величины.
Истинное значение физической величины – это значение, которое идеальным образом отображало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта.
Действительное значение физической величины – это значение, найденное экспериментально и настолько приближенное к истинному значению, что для конкретной цели может быть использовано вместо него. Результат измерения это именованное число, найденное путём измерения физической величины.
Точность измерений характеризуется близостью результатов измерений к истинному значению измеряемой величины.
Измерение включает в себя следующие понятия:
– условия измерения (совокупность влияющих величин, описывающих состояние окружающей среды и объектов);
– метод измерения, т.е. совокупность приёмов использования принципов и средств измерений (принцип измерения – совокупность физических явлений, положенных в основу измерения);
– методика измерения, т.е. установленная совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение необходимых результатов в соответствии с данным методом.
–достоверность (характеризуется доверительной вероятностью, т.е. вероятностью того, что истинное значение измеряемой величины находится в указанных пределах);
–правильность (характеризуется значением систематической погрешности);
–сходимость (близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполняемых повторно одними и теми же методами и средствами и в одних и тех же условиях; отражает влияние случайных погрешностей на результат );
–воспроизводимость (близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполняемых в разных местах, разными методами и средствами, но приведенных к одним и тем же условиям).
Дата добавления: 2020-10-14 ; просмотров: 278 ;