-
Hőmérsékleti sugárzás | A XIX. század végén úgy hitték, új, nagy horderejű eredmények a fizikában már nem lesznek és csak kevés nyitott probléma van. Az egyik, még lezáratlan kérdés épp a hőmérsékleti sugárzás volt. A mérés során igazoljuk a Stefan–Boltzmann törvény szerinti hőmérsékleti sugárzást.
-
Az elemi töltés meghatározása | Az elektron felfedezése Thomson nevéhez fűződik, de az elemi töltés megmérése és így az elektron töltésének pontos meghatározását Robert Millikan 1910-ben elvégzett kísérlete adta. Millikan többek közt ezért a kísérletéért kapott 1923-ban Nobel-díjat. A mérés során ugyanazt a módszert használjuk az elemi töltés meghatározására, mint Millikan.
-
Atomok gerjesztési potenciálja | 1913-ban Niels Bohr bevezetett egy planetáris atommodellt, melyben azt feltételezte, hogy a szabad atomok pozitív töltésű magból és a körülötte meghatározott energiaszintű pályákon keringő elektronokból állnak. 1914-ben James Franck és Gustav Hertz publikálta kísérleti eredményeit, amely meggyőzően bizonyította a Bohr-féle kvantált energiaszintek helyességét. A laboratóriumi gyakorlat során ennek a kísérletnek a reprodukciójára kerül sor higany és neon esetében.
-
Alkáli spektrumok | A spektrum elnevezés Newtontól származik, aki egy résen áthatoló napsugár útjába prizmát helyezett, és gyönyörködött az ily módon létrejött színpompás jelenségben. Az atomok vonalas színképének megfigyelésével valamint a színképvonalak között megállapítható tapasztalati összefüggésekkel foglalkozik a spektroszkópia, amely fontos előzménye volt a modern fizika kialakulásának. A mérés során a színképvonalak megfigyelésével következtetéseket vonunk le az atomszerkezetről és atomfizikai mennyiségeket számolunk ki.
-
Zeeman-effektus | Az optikai Zeeman-effektus során az atom egy gerjesztett állapotból alapállapotba relaxál, és az energiaszintek közötti energia egy foton formájában sugárzódik ki. Ha ez a folyamat külső mágneses térben zajlik, akkor mind a kezdő, mind a végállapot energiaszintjei felhasadhatnak és ennek megfelelően többféle, kicsit különböző energiájú fotont figyelhetünk meg. Ezt a jelenséget 1896-ban Zeeman fedezte fel, és magyarázta meg a Bohr-atommodell keretében. Pieter Zeeman 1902-ben Hendrik Lorentzcel megosztott Nobel-díjat kapott a később róla elnevezett jelenség felfedezéséért. | A mérési elrendezés
-
Zeeman-effektus | A mérés során a higany kék vonalának Zeeman-felhasadását vizsgáljuk, a kis mágneses tér határesetben. Mivel a felhasadás kicsi, megfigyeléséhez nagyfelbontású spektroszkópiai módszert kell alkalmazni, jelen esetben a felhasadásokat Fábry–Perot-interferométerrel figyeljük meg. | A higany kék vonalának felhasadása mágneses térben
-
RTG-fluoreszcencia | A röntgenfluoreszcencia analízis napjainkban egy széles körben használt nukleáris analitikai eljárás, ami az anyagok felületének besugárzása alapján határozza meg, hogy a minta milyen elemekből tevődik össze. Jól használható módszer például az anyagtudományban, amikor ötvözetek vizsgálata a kutatás tárgya, vagy az ásványtanban, amikor a kisméretű kristályok összetétele a kérdés. A mérés során különböző minták anyagösszetételét határozzuk meg röntgenfluoreszcencia segítségével, valamint a Moseley-törvények helyességét igazoljuk. | A mérési elrendezés
-
RTG-fluoreszcencia | A röntgenfluoreszcencia analízis napjainkban egy széles körben használt nukleáris analitikai eljárás, ami az anyagok felületének besugárzása alapján határozza meg, hogy a minta milyen elemekből tevődik össze. Jól használható módszer például az anyagtudományban, amikor ötvözetek vizsgálata a kutatás tárgya, vagy az ásványtanban, amikor a kisméretű kristályok összetétele a kérdés. A mérés során különböző minták anyagösszetételét határozzuk meg röntgenfluoreszcencia segítségével, valamint a Moseley-törvények helyességét igazoljuk. | Minták a mintatartó fiókokban
-
PET (Pozitron annihiláció vizsgálata) | A pozitron létét 1928-ban P.A.M. Dirac jósolta meg először elméleti úton, majd Carl D. Anderson detektált először kísérletileg egy elektronéval megegyező tömegű, de elektromosan pozitív töltésű részecskét kozmikus sugárzásban 1932-ben, melyet az elektron antirészecskéjeként, pozitronként kellett értelmezni. A következő évben az elektron-pozitron annihilációt is sikerült kimutatni. Mindkét kutató Nobel-díjat kapott felfedezéséért. A mérés egy próbababán végzett vizsgálat, melynek során egy idealizált tumor helyét kell megállapítanunk a lehető legnagyobb pontossággal.
-
Spektrofotometria | Látható és ultraibolya tartományban végzett spektroszkópiai méréseket gyakran alkalmaznak oldatkomponensek koncentrációjának meghatározására. A laboratóriumi gyakorlat során egy oldatsorozat abszorpciós spektrumaiból egy nemlineáris, többparaméteres görbeillesztési eljárást alkalmazva meghatározzuk egy kémiai reakció egyensúlyi állandóját. Az egyensúlyi állandó hőmérsékletfüggéséből a reakció termodinamikai jellemzőit becsüljük meg. | Shimadzu UV-2101PC spectrofotométer
-
Spektrofotometria | Látható és ultraibolya tartományban végzett spektroszkópiai méréseket gyakran alkalmaznak oldatkomponensek koncentrációjának meghatározására. A laboratóriumi gyakorlat során egy oldatsorozat abszorpciós spektrumaiból egy nemlineáris, többparaméteres görbeillesztési eljárást alkalmazva meghatározzuk egy kémiai reakció egyensúlyi állandóját. Az egyensúlyi állandó hőmérsékletfüggéséből a reakció termodinamikai jellemzőit becsüljük meg. | Bemért minták a méréshez: a középső, sötétebb lila folyadékban több komplex keletkezett.
-
Holográfia | A mérés célja három kisebb méretű hologram készítésén keresztül elsajátítani a hagyományos (analóg) holográfia gyakorlati alapjait. A holográfia is a fotónegatívokéhoz hasonló elvű képrögzítést alkalmaz, azonban Gábor Dénesnek köszönhetően - aki felfedezéésért 1971-ben Nobel-díjat kapott - az eljárás lehetővé teszi, hogy az elkészült képen a valósághoz hasonlóan a teljes hullámteret visszaállítsuk. | A mérés során készített hologramok csak lézerrel megvilágítva, az eredeti elrendezésben láthatók.
-
Holográfia | A mérés célja három kisebb méretű hologram készítésén keresztül elsajátítani a hagyományos (analóg) holográfia gyakorlati alapjait. A holográfia is a fotónegatívokéhoz hasonló elvű képrögzítést alkalmaz, azonban Gábor Dénesnek köszönhetően - aki felfedezéésért 1971-ben Nobel-díjat kapott - az eljárás lehetővé teszi, hogy az elkészült képen a valósághoz hasonlóan a teljes hullámteret visszaállítsuk. | Egy mozdony hologramjának a fényképe.
-
Kvantumradír kísérlet | Részecske vagy hullám? Régóta ismert, hogy kétutas interferenciakísérletekben, ha tudjuk az útvonalat (melyik úton ment a részecske), akkor az (hullámok találkozásakor keletkező) interferenciakép eltűnik. A kvantumradír elnevezést O. Scully és munkatársai javasolták. Ha kitörlöm az útvonal információt, akkor evvel helyre állítható az interferencia. A mérés során ezt szemléltetni fogjuk, bár a mi mérésünk klasszikusan is megmagyarázható. | Háttérben a Mach-Zehnder interferométer elrendezés, előtérben egy jellegzetes interferencia mintázat.
-
Kvantumradír kísérlet | Részecske vagy hullám? Régóta ismert, hogy kétutas interferenciakísérletekben, ha tudjuk az útvonalat (melyik úton ment a részecske), akkor az (hullámok találkozásakor keletkező) interferenciakép eltűnik. A kvantumradír elnevezést O. Scully és munkatársai javasolták. Ha kitörlöm az útvonal információt, akkor evvel helyre állítható az interferencia. A mérés során ezt szemléltetni fogjuk, bár a mi mérésünk klasszikusan is megmagyarázható. | A bal oldali ernyőn az útvonal jelölő polárszűrők miatt nem látható interferencia. A jobb oldalin a harmadik "radírozó" polárszürő behelyezésével helyreállt az.
-
Folyadékkristályok | Naponta használunk olyan eszközöket, amelyekben folyadékkristály kijelző található. Sikerességük annak köszönhető, hogy jelentős előnyöket nyújtanak a más technológiákkal (pl. katódsugaras csövek, vagy plazmaképernyők) szemben: vékonyabbak, könnyebbek, kevesebb energiát használnak és ma már olcsóbbak is. A mérés során a folyadékkristályok illetve a folyadékkristály kijelzők alapvető tulajdonságaival ismerkedünk meg. | Kettős törés a folyadékkristályból készült prizmán. A hőmérséklet növelésével folyadékkristály-folyadék fázisátalakulás figyelhető meg.
-
Folyadékkristályok | Naponta használunk olyan eszközöket, amelyekben folyadékkristály kijelző található. Sikerességük annak köszönhető, hogy jelentős előnyöket nyújtanak a más technológiákkal (pl. katódsugaras csövek, vagy plazmaképernyők) szemben: vékonyabbak, könnyebbek, kevesebb energiát használnak és ma már olcsóbbak is. A mérés során a folyadékkristályok illetve a folyadékkristály kijelzők alapvető tulajdonságaival ismerkedünk meg. | Folyadékkristály kijelzők megfigyelése lézerdiódával, fotodiódával, jelgenerátorral és oszcilloszkóppal.
-
Granuláris anyagok | A szemcsés anyagok gyakorlati jelentősége igen nagy, szerepet játszanak a mezőgazdaság és az ipar csaknem minden területén. Fizikai leírásuk korántsem triviális, mivel a részecskék átlagos helyzeti energiájához képest az egy szabadsági fokra jutó termikus energia elhanyagolható, így elveszik a hőmérséklet átlagoló szerepe, amely a sokrészecske-rendszerek leírását megkönnyítette. | A Janssen-modell igazolásához használt hengeres edény, amivel az edény aljára nehezedő tömeg mérhető.
-
Elektron fajlagos töltése | J.J. Thomson a katódsugarak elektromos és mágneses terében történő eltérülésből számította ki az elektron töltésének és tömegének a hányadosát (e/m), a fajlagos töltést. Ebből következtetett az elektron tömegének nagyságára, feltételezve, hogy minden elektron egy e elemi töltésadaggal rendelkezik. Mérésünk során a Thomson által használt kísérleti összeállítással mérjük meg az elektron fajlagos töltését.
