• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
Бакалавриат 2020/2021

Научно-исследовательский семинар: практикум по физике низких температур

Лучший по критерию «Полезность курса для Вашей будущей карьеры»
Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»
Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»
Статус: Курс по выбору (Физика)
Направление: 03.03.02. Физика
Где читается: Факультет физики
Когда читается: 4-й курс, 1, 2 модуль
Формат изучения: без онлайн-курса
Язык: русский
Кредиты: 2
Контактные часы: 40

Программа дисциплины

Аннотация

Курс предназначен для развития навыков к самостоятельной работе в физической лаборатории и предоставляет каждому студенту практическую возможность индивидуально подготовить и провести полноценное низкотемпературное исследование отдельного физического явления. В результате студенты получают представление о специфике работы экспериментатора и смогут определить свою склонность к этому роду деятельности. В начале курса каждый студент получает/выбирает тему своей работы. Список предлагаемых тем формируется в начале курса в соответствии с развивающимися ресурсами низкотемпературного студенческого Практикума и может включать в себя как изучение классических низкотемпературных (как правило, квантовых) явлений, так и работу с образцами, исследуемых в рамках реальных научных исследований. В режиме индивидуального обучения студенты готовят и монтируют образцы, собирают и отлаживают криогенную экспериментальную установку, проводят измерения и обрабатывают полученные результаты. Результаты этой работы оформляются в виде отчёта, подготовленного по правилам подготовки научных статей. Практикум обладает как традиционным низкотемпературным, так и современным электронным оборудованием, предназначенным для подготовки и проведения низкотемпературных электрофизических и оптических измерений в диапазоне температур от комнатной до 1.3К. На время работы в практикуме каждому студенту предоставляется отдельное рабочее место, оснащённое всем необходимым для подготовки и выполнения широкого круга задач
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • формирование у студентов профессиональных компетенций, связанных с использованием стандартных и оригинальных установок при подготовке и проведении низкотемпературного эксперимента;
  • приобретение навыков работы с криожидкостями, измерительными приборами и автоматическому сбору и обработки данных;
  • получение опыта в написании научного отчёта, подготовленного по правилам подготовки научных статей.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Выбрана тема исследования и подготовлен по ней доклад
  • смоделированы результаты, – построены ожидаемые графические зависимости измеряемых параметров
  • подготовлена и собрана схема экмперимента
  • проведена обработка результатов и анализ ошибок
  • о проделанной работе подготовлен отчет
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Выбор темы исследования
    - Ознакомиться со списком предлагаемых тем. - Выбрать тему исследования и подготовить по ней доклад
  • Оформление результатов и подготовка отчета.
     Обработать результаты измерений и построить графики, содержащие как экспериментальные данные, так и аппроксимирующие их кривые, позволяющие оценить совпадение данных с ожидаемыми зависимостями. Графики должны содержать заглавия, подписи на осях и быть самодостаточно информативными.  Написать научный отчет, содержащий: титульный лист, введение, описание физической модели изучаемого явления, описание экспериментальной методики, изложение и обсуждение полученных результатов, список литературы.
  • Планирование эксперимента
     Разработать схему измерений и оценить ее возможности.  Рассмотреть величину допустимого измерительного воздействия на образец (напряжение пробоя, возможный тепловой перегрев, стрикция при охлаждении/отогреве и т.д).  Смоделировать результаты, – построить ожидаемые графические зависимости измеряемых параметров.
  • Подготовка эксперимента.
     Собрать и проверить герметичность криостата (и газового термометра при его использовании).  Наладить термометрию (газовый термометр и/или резистивный датчик).  Собрать измерительную схему и проверить ее в ручном режиме. На этом этапе “нежный” исследуемый образец можно заменить на подходящий тестовый образец – резистор, диод, и т.д.  Написать LabView программу и отладить ее в измерительной схеме с тестовым образцом.
  • Проведение измерений и обработка результатов.
     Подготовить и смонтировать исследуемые образцы и тоководы к ним в измерительной ячейке криостата.  Провести заливку гелия и запустить процесс измерений по полной программе. Получаемые данные следует безотлагательно сравнивать с ожидаемыми и, в случае их несогласия, выяснить причину (плохой контакт, ошибка в программе, паразитные факторы (перегрев образца, ошибка термометрии и т.д).  Исправить/доработать измерительную схему и повторить измерения. Обычно с первого раза все не работает как надо
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Доклад по выбранной теме исследования
  • неблокирующий Оформление результатов и подготовка отчета
  • неблокирующий Планирование эксперимента
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (2 модуль)
    0.25 * Доклад по выбранной теме исследования + 0.5 * Оформление результатов и подготовка отчета + 0.25 * Планирование эксперимента
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Richardson, R. C., & Smith, E. N. (2018). Experimental Techniques In Condensed Matter Physics At Low Temperatures. Boca Raton, FL: CRC Press. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=1714583
  • Zohuri, B. (2018). Physics of Cryogenics : An Ultralow Temperature Phenomenon. Amsterdam, Netherlands: Elsevier. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=1580037
  • Краткий курс теоретической физики. Кн.1: Механика. Электродинамика, Ландау, Л. Д., 1969

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Измерение низких температур электрическими методами, Вепшек, Я., 1980
  • Механические свойства материалов при низких температурах, Вигли, Д. А., 1974