Лаборатория физики плазмы

Физические процессы

Что исследуют студенты

Практикум объединяет оптическую диагностику, плазму в магнитном поле и фундаментальные эксперименты атомной физики.

Дуговой разряд

Температурный профиль

Определение радиального распределения температуры по интенсивности излучения дуги.

Магнитная плазма

Эффект Холла

Исследование поперечного электрического поля, температуры электронов и времени потери импульса.

Оптическая диагностика

Спектроскопия плазмы

Определение температуры плазмы в плазмотроне по спектральным линиям излучения.

Элементарный заряд

Опыт Милликена

Наблюдение движения заряженных капель и экспериментальное определение заряда электрона.

Атомные уровни

Опыт Герца

Определение критических потенциалов атомов гелия и неона и демонстрация дискретности энергетических уровней.

Лабораторный практикум

Лабораторные работы

В практикум включены все пять работ, опубликованные на действующей странице лаборатории.

Определение радиального профиля температуры в плазме дугового разряда

Температурное поле в поперечном сечении дуги восстанавливается по пространственному распределению интенсивности излучения. Работа знакомит с оптическими методами диагностики высокотемпературной плазмы.

ОборудованиеСпектрограф ИСП-30

ИзмеряетсяИнтенсивность излучения по радиусу дуги

РезультатРадиальный профиль температуры

Регистрация спектра

Сканирование по радиусу

Обработка интенсивности

Построение T(r)

Исследование эффекта Холла в газоразрядной плазме

Газоразрядная плазма помещается в магнитное поле. По измеряемому поперечному потенциалу исследуется эффект Холла, после чего рассчитываются температура электронов и характерное время потери импульса.

ОборудованиеГазоразрядная трубка, магнит, форвакуумный насос

ИсследуетсяПлазма в магнитном поле

РезультатТемпература электронов и время релаксации

Создание разряда

Задание магнитного поля

Измерение напряжения

Расчет параметров плазмы

Спектроскопическое определение температуры плазмы

Излучение плазмотрона регистрируется спектрометром AvaSpec. По относительной интенсивности спектральных линий определяется температура плазмы и анализируется состояние высокотемпературного газа.

ОборудованиеПлазматрон и спектрометр AvaSpec

ИзмеряетсяПоложение и интенсивность спектральных линий

РезультатСпектроскопическая температура плазмы

Настройка плазмотрона

Регистрация спектра

Выбор линий

Расчет температуры

Определение заряда электрона в установке Милликена

Наблюдается движение заряженных капель между электродами при включенном и выключенном электрическом поле. По скоростям движения определяется заряд отдельных капель и элементарный заряд электрона.

ОборудованиеАппарат Милликена

ИзмеряетсяСкорость движения капель

РезультатЭкспериментальное значение заряда электрона

Формирование капель

Наблюдение движения

Измерение скорости

Расчет e

Опыт Герца по определению энергетических уровней атомов гелия и неона

По зависимости тока от ускоряющего напряжения выявляются критические потенциалы возбуждения атомов. Эксперимент демонстрирует дискретный характер энергетических уровней.

ОборудованиеТрубка критических потенциалов, прибор Р3340

ИзмеряетсяТок при изменении ускоряющего напряжения

РезультатКритические потенциалы He и Ne

Разогрев катода

Изменение напряжения

Регистрация тока

Поиск критических потенциалов

Характерная зависимость

Радиальный профиль температуры

Качественная схема показывает максимум температуры в центральной области дуги и её снижение к периферии плазменного столба.

График иллюстративный и не содержит искусственно заданных экспериментальных значений.

Результаты обучения

Что осваивает студент

Практикум объединяет плазменные установки, спектральные методы и классические эксперименты атомной физики.

01

Работа со спектрографом, спектрометром и плазмотроном.

02

Оптическая диагностика температуры и пространственной структуры плазмы.

03

Получение газоразрядной плазмы и исследование её поведения в магнитном поле.

04

Обработка спектров и интерпретация интенсивностей спектральных линий.

05

Экспериментальное определение фундаментальных физических величин.

06

Анализ дискретных энергетических уровней атомов по вольт-амперным характеристикам.

Сборник лабораторных работ

Методические материалы содержат описание установок, порядок проведения опытов и методы обработки результатов по физике плазмы и атомным экспериментам.

Скачать PDF