CC BY
20
Scientific journal PHYSICAL AND MATHEMATICAL EDUCATION
Has been issued since 2013.
Науковий журнал Ф1ЗИКО-МАТЕМАТИЧНА ОСВ1ТА
Видасться з 2013.
http://fmo-journal.fizmatsspu.sumy.ua/
Салтикова А.1., Завражна О.М., Шкурдода Ю.О. Розробка та методичний cynpoeid лабораторноiроботи з квантовоi фiзики по визначенню довжини хвил'1 де бройля електрона. Ф'!зико-математична освта. 2019. Випуск 1(19). С. 189-195.
Saltykova A., Zavrazhna O., Shkurdoda Yu. Development And Methodological Support Of Laboratory Work On Quantum Physics For The Determination Of The De Broglie Electron Wavelength. Physical and Mathematical Education. 2019. Issue 1(19). Р. 189-195.
DOI 10.31110/2413-1571-2019-019-1-030 УДК 378.147+53
А.1. Салтикова
Сумський державний педагoгiчний унверситет iменi А.С.Макаренка, Украна
0809saltykova@gmail. com ORCID: 0000-0001-8010-267X О.М. Завражна
Сумський державний педагoгiчний ушверситет iменi А.С.Макаренка, Украна
zavragna@gmail. com ORCID: 0000-0002-7716-7138 Ю.О. Шкурдода Сумський державний yнiвеpcитет, Украна [email protected] ORCID: 0000-0002-8180-4574
РОЗРОБКА ТА МЕТОДИЧНИЙ СУПРОВ1Д ЛАБОРАТОРНО1 РОБОТИ З КВАНТОВО1 Ф1ЗИКИ ПО ВИЗНАЧЕННЮ ДОВЖИНИ ХВИЛ1 ДЕ БРОЙЛЯ ЕЛЕКТРОНА
АНОТАЦЯ
Формулювання проблеми. Нев'д'емною складовою курсу фiзики у закладах вищо¡' освети е лабораторний практикум. На сьогоднi актуальною е проблема його модершзацП. Особливо це стосуеться структури лабораторного практикуму, змсту та матер'шльного забезпечення. При розробц та впровадженн у навчальний процес нових лабораторних робт сл'д реалзовувати особистiсно-орiентований, дiяльнiсний та компетентнсний пдходи. У статт'1 пропонуеться розробка та методичний супровiд лабораторно¡' роботи з квантово¡' фiзики «Визначення довжини хвил'1 де Бройля електронв» з урахуванням цих п'дход'ю.
Матер/'али та методи. Пд час виконання лабораторно¡' роботи студенти впевнюються в корпускулярно-хвильовому дуал'вм '!
мкрочастинок та досл'дно визначають довжину хвил'1 де Бройля електронв. Акцент було зроблено на таку органiзацiю навчання, коли студент активно включений в процес, який передбачае анал 'в запропонованих завдань, самостйний пошук розв'язку, узагальнення висновшв.
Результати. При виконанн/' етапв лабораторно¡' роботи у студент'в формуеться ряд загальних та профеййних компетентностей: здатнсть працювати в команд '!; здатнсть до пошуку, оброблення та аналiзу iнформацi'i'з рiзних джерел; здатнсть застосовувати набутi знання в практичних ситуац'ях; здатнсть використовувати систематизован теоретичнi та практичнi знання з фiзики, математики при вирiшеннi профеййних завдань; володння математичним апаратом фiзики.
Висновки. Лабораторну роботу можна включити в лабораторний практикум з квантово'( фiзики. Крiм цього п можна запропонувати як домашне завдання на практичному заняттi з теми «Корпускулярно-хвильовий дуал'вм мкрочастинок. Ппотеза де Бройля» або ж як елемент самост'шно'( роботи студент 'ю. У цьому випадку студенти отримують фотокопИ' електронограм алюмню та iнформацiю щодо характеристик електронографа, на якому вони були отриман та виконують роботу самостйно за iнструкцiею. Метод контролю за виконанням обирае сам викладач.
КЛЮЧОВ1 СЛОВА: фiзика, лабораторна робота, студенти, довжина хвилi де Бройля, електрон.
ВСТУП
Постановка проблеми. Фiзика як наука швидко розвиваеться, тому як навчальна дисциплЫа у ЗВО вона весь час потребуе модершзацп структури, змкту на методичного забезпечення. Направлеысть навчання на отримання студентами низки компетентностей, як необхщы майбутым фахiвцям для здшснення ефективно''' профеайно''' дiяльностi та самоосвти протягом життя та вщповщають заявленш освп>1ьо-профеайый програмi майбутнього фахiвця також змшюе
ISSN 2413-158X (online) ISSN 2413-1571 (print)
пщходи до навчання (Zavrazhna&Odnodvorets&Pasko&Saltykova, 2017). Невщ'емним компонентом навчання фiзики у ЗВО е лабораторний практикум. Пщ час його виконання студенти набувають вмiння користуватися фiзичними приладами, самостiйно проводити експерименти та робити вщповщн обчислення. Отже студенти на практик мають змогу перевiрити дiю фiзичних теорiй та закоыв, що сприяе бiльш глибокому розумшню теоретичного матерiалу.
На жаль, на сьогодн iснуе проблема матерiального забезпечення лабораторного практикуму. Тому, для пщвищення продуктивностi навчального процесу, часто щуть шляхом використання вiртуальних лабораторних робп-, якi надають можливостi вивчати комп'ютерн моделi фiзичних процесiв. Це стосуеться велико!' кiлькiсть процесiв, мехашзми роботи яких вiдомi, але безпосередне !х спостереження неможливе в реальному час або ж експеримент дуже громiздкий i дорогий. Зокрема, це зачтае бiльшостi процесiв атомно! i ядерно!' фiзики, фiзики напiвпровiдникiв, як вiдбуваються на мiкроскопiчному рiвнi (Салтикова&Шкурдода, 2012).
Ми не заперечуемо можливкть широкого використання вiртуальних лабораторних робп-, але такi роботи не можуть замiнити експеримент, поставлений в лабораторних умовах. Вважаемо це непотрiбним i навiть шкiдливим, бо фiзика е наукою експериментальною, !"i вивчення е неможливим без проведення повноцЫних лабораторних робгт. При розробцi та впровадженн у навчальний процес лабораторних робп- слiд реалiзовувати особистiсно орiентований, дiяльнiсний та компетентнiсний пiдходи , що забезпечить бтьшу ефективнiсть навчання.
Аналiз актуальних дослiджень. Проблеми змiсту i методики пiдготовки студентiв до використання в професшый дiяльностi фiзичного експерименту дослiдженi в наукових роботах Н. В. Подопригори (Подопригоро, 2004), О. Слободяник, I. В. Сальник, М. Хомутенко, О. В. Шевчук та Ыших.
Дослщження, пов'язан з розвитком творчих здiбностей проводили Ю. М. Галатюк, А. А. Давиденко, В. М. Двораювський, I. В. Корсун, В. Д. Сиротюк, В. I. Савченко.
Значний вклад в методику проведення фiзичного експерименту внесли £. В. Коршак (Величко&Коршак, 1998), В. М. Барановський,С. Ю. Василiвський (Барановський&Васил/еський, 2008), М. I. Шут, Г. П. Грищенко, B. Ф. Савченко.
Там вчен як П. С. Атаманчук (Атаманчук, 1997), В. П. Вовкотруб, О. М. Желюк (Вовкотруб, 2003; Желюк, 1996) вивчали питання вдосконалення засобiв та способiв експериментально! дiяльностi майбутнього вчителя фiзики.
Одыею з тем атомно! фiзики, яка е важкою для сприйняття студентами е усвщомлення змiсту корпускулярно-хвильового дуалiзму мiкрочастинок, тому метою статп е розробка лабораторно! роботи «Визначення довжини хвилi де Бройля електрона» та методичних рекомендацп щодо !!' виконання.
МЕТОДИ ДОСЛ1ДЖЕННЯ
Аналiз i узагальнення науково!, навчально! та методично! лтератури; узагальнення власного досвiду роботи викладачiв у ЗВО.
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛ1ДЖЕННЯ ТА ОБГОВОРЕННЯ
Пропонуемо лабораторну роботу «Визначення довжини хвилi де Бройля електрона», метою яко! для студенев е доведення корпускулярно-хвильових властивостей мтрочастинок та дослiдне визначення довжини хвилi де Бройля електронiв. Для цього у якост обладнання використовуеться електронограф, зразки тонких плiвок алюмiнiю та фотозымки отриманих вiд них електронограм.
Теоретичн вiдомостi до роботи включають таку iнформацiю (Кучерук&Горбачук, 2006).
У 1924 р. французький вчений Лу! де Бройль висловив припущення, що мтрочастинки поряд з корпускулярними мають i хвильовi властивостi, а вщповщну !м довжину хвилi ^ можна визначити за формулою:
i - h Б (D
аб - —
mv
де т - маса частинки, V- швидккть и руху, ^ - довжина хвилi де Бройля.
Гiпотеза про корпускулярно-хвильовий дуалiзм частинок матери одержала експериментальне пщтвердження у дослiдах К. Девксона i Л. Джермера (1927 р.), ям вивчали розсiяння електроыв на кристалiчних i полiкристалiчних структурах. Ними було виявлено, що пучок електроыв при розаюваны на природнш дифракцiйнiй гратцi, у якостi яко!
використовувався монокристал шкелю, дае чггку дифракцiйну картину. Отже, було зроблено висновок, що пояснити спостережений розподт Ытенсивносп потоку електронiв можна лише за умови замЫи моделi електрон-частинка на модель електрон-хвиля.
Д. Томсон i П. Тартаковський (1927р.) спостер^али дифракцшну картину при проходженнi потоку електроыв крiзь металеву фольгу. Отримана картина - електронограма i вона аналопчна рентгенограмам, якi були одержат при опромшены фольги рентгенiвськими променями.
Рентгеывське випромiнювання - це потт електромагнiтних хвиль, довжина яких порiвняна з розмiрами атома (А< 10~9м). Монокристалiчнi структури для таких довжин хвиль вiдiграють роль дифракцшних граток. Тому наслiдки розсiяння рентгеывських променiв на кристалах треба розглядати з урахуванням явища Ытерференцп хвиль. Саме до таких висновмв в свм час прийшли вченi батько i син Бреги. Вони з'ясували, що утворення максимумiв iнтенсивностi в розаяному на кристалi рентгенiвському випромЫюванш можливе при умовi, що рiзниця ходу когерентних хвиль кратна довжин хвилi. розглянемо цю умову. На рис. 1 точками зображеш вузли крист^чно! гратки i видiленi двi групи площин (таких площин в крист^ може бути видiлено багато) паралельних напрямкам 001 i РР1. Нехай рентгенiвськi променi падають на видтеы площини пiд кутами ковзання 0 i ® . Променi, вiдбитi в^д паралельних площин в напрямках 1,2,3,...
1',2',3' i т.д., когерентн i при накладаннi на екран можуть пiдсилювати чи послабляти один одного.
/ / / / / /
Рис. 1. Хщ рентгешвських промешв при попаданнi на вузли Kpicn^Í4Ho'í гратки
B4eHÍ встановили, що утворення максимумiв при накладанн вiдбитих npoMeHÍB е можливим, коли мае мкце
pÍBHÍCTb
2d sin © = ni, (2)
де © - кут ковзання i вiдбивання промеыв, d - мiжплoщинна вiдстань, i - довжина хвилi peнтгeнiвськoгo випромЫювання, n - порядок iнтepфepeнцiйнoгo максимуму.
Аналопчы мipкування будуть у випадку замЫи peнтгeнiвських пpoмeнiв на потт eлeктpoнiв, але довжина хвилi у цьому випадку буде довжиною хвилi де Бройля .
На шляху електронного потоку, помщують пoлiкpисталiчний зразок певно!' речовини. Такий зразок складаеться з хаотично opiентoваних мoнoкpисталiв. Серед велико! кшьмсть piзнoopiентoваних мoнoкpисталiв в полтрист^чному зразку, знайдуться такi, що для вщбитих вiд них промеыв буде виконуватися умова Бpeгiв (рис. 2). Таких крист^в в зразку багато i тому штерференцшы максимуми на екран poзмiщeнi по колу.
Рис. 2. Хщ вiдбитих промешв вiд монокрис^в
1 - пот'к електрошв; 2 - пол'кристал'1чний зразок; 3 -монокристали в зразку, ©-кут пад'шня; а - кут розсювання
Кут розаювання потоку електроыв на крист^ задовольняе умoвi а = 2 ©, тому кут © можна визначити з геометрп дослщу (рис. 3)
tga = D = tg 2©
(3)
Знайшовши кут ©, за piвнянням (2) можна розрахувати довжину хвилi Л де Бройля електроыв або мiжплoщинну вщдаль d.
Рис. 3. Геометрiя дослiду
1 - електронний пот'к; 2 - зразок; 3 - роза'яний електронний пот'к; 4 - максимуми i'нтенсивностi (кльця); 5 - екран (фотопластинка); D1,D2 -рад/'уси клець максимумie; L - в'ддаль eid зразка до екрану.
Характерно, що вс описан дослщи по дифракцп електроыв спостеркаються й у тому випадку, коли електрони пролтають через експериментальну установку "поодинцГ. Цього можна домогтися при дуже малм Ытенсивносп потоку електроыв, коли середый час прольоту електрона до фотопластинки менший, нiж середнiй час мiж випусканням двох
наступних електроыв. Послщовне попадання на фотопластинку все бтьшо''' й бтьшо''' кiлькостi поодиноких електронiв поступово приводить до виникнення чггко''' дифракцмно''' картини. Описанi результати означають, що в даному експеримент електрони, залишаючись частинками, виявляють також хвильовi властивосп, причому цi хвильовi властивостi притаманн кожному електрону окремо, а не ттьки системi з великого числа частин.
Проведен дослiдження на шших мiкрочастинках,атомах i молекулах показують, що для них також характеры хвильовi властивосп.
У макроскопiчних тiл ц властивостi не проявляються. Так, у тта масою 1 г, яке летить iз швидкiстю 10 м/с довжина хвилi де Бройля, у вщповщносп з формулою (1), дорiвнюe
x = jL = 6,62-Ю-34 = 6,62.10_з2 [му mv 10-3 -10
Жоден прилад не зможе зарееструвати таку коротку хвилю (на сьогодн рееструють довжини порядку 10-18 м).
У мiкрочастинок (електрон, протон, нейтрон та ш.) маса порiвняна з атомною одиницею маси, а тому довжина хвилi де Бройля при невеликих швидкостях може бути досить великою. Так, у електрона з кшетичною енерпею 1 еВ довжина хвилi дорiвнюе 13,310-10 м. 3i збiльшенням швидкостi мiкрочастинки довжина хвилi де Бройля зменшуеться, а при дуже великих швидкостях мтрочастинка поводить себе як класична частинка.
Ппотеза де Бройля i вщкриття хвильових властивостей електронiв стали поштовхом для розвитку електронно'' оптики: електронно' мiкроскопií, електронографп.
У роботi для дослщження хвильових властивостей електронiв використовують електронограф. 1нформащя по ньому даеться описово.
Електронограф це вакуумний прилад для дослщження атомно'' будови твердих тiл i газових молекул за допомогою дифракцп електроыв, його схема аналогiчна схемi електронних мтроскотв. В основному вузлi електронографа (колона) електрони, що випускаються катодом, — розжареною вольфрамовою ниткою, розганяються високою напругою (201000 кВ — швидк електрони). За допомогою дiафрагм i магнiтних лiнз формуеться вузький електронний пучок, який прямуе в камеру для зразюв, де встановлюють дослщжувану тонку плiвку речовини. Електрони, як пройшли крiзь зразок, потрапляють у фотокамеру i на фотопластинц (або екранО створюють дифракцмну картину (електронограму), яку можна спостер^ати як вiзуально, так i за допомогою вмонтованого в електронограф мтроскопа. Пристрм електричного живлення забезпечуе змшу прискорюючо' напруги по рiвнях (наприклад, 25, 50, 75 i 100 кВ ). Роздтьна здатнiсть приладу складае тисячнi долi Á i залежить вщ енергп електронiв, плош^ перерiзу електронного пучка i вщстаы вiд зразка до екрану, яка в сучасних електронографах може змЫюватися в межах 200—700 мм. Вщомий зразок полтристала розмiщуеться на шляху руху електроыв, якi мають юнетичну енергiю T=eUa (Ua- анодна напруга) На екран спостер^аються концентричнi кола максимумiв iнтенсивностi розаяного потоку (рис. 3, рис. 4).
Реалiзовуючи дiяльнiсний пiдхiд ми пропонуемо студентам самоспйно розiбратися зi схемою електронографа.
Знаючи характеристики гратки монокристала ^жплощинну вщстань d), можна за дифракцшною картиною розрахувати довжину хвилi А електрона за формулою Брепв:
2d sin & (4)
Ад = --V '
n
За гiпотезою де Бройля довжина хвилi електрона визначаеться його iмпульсом mv. 1мпульс електрона в нашому дослiдi задаеться величиною анодно'' напруги Ua, а саме
mv = tJ 2meUa (5)
Знаючи анодну напругу Ua можна розрахувати довжину хвилi де Бройля електрона за формулою
А = , h (6) yl2meUa
З урахуванням релятивiстських ефектiв формула де Бройля бiльш складна (бтьш точна):
Г = — = hc (7)
£ mV JeUa {eUa + 2mec2)
Для отримання електронограм у роботi використовуеться тонка плiвка Al27, для яко' мiжплощиннi вiдстанi d наводяться у довщникових таблицях, де значення d пов'язане з шдексами Мiллера (hkl). Тому в рiвняння Брегiв пiдставляють значення d з певними iндексами - dhki. Для розрахункiв Л за допомогою електронограми використовуемо формулу (2) у виглядi
Аа= 2dhk¡ sin &, (8)
для електронограм n = 1.
Враховуючи малi значення кута & (декiлька градуав), в формулi (3) можна прийняти, що tg2& = sin 2& = 2&. За таким наближенням
sin 0« D <9>
4L
Остаточно розрахунки А3 проводимо за формулою:
^ = ¿ш^ <10)
На рис. 4 подана електронограма А1 (iндекси Мтлера вказанi для площин вiдбиття, вщ яких утворюються максимуми) для певно!' анодно!' напруги иа . Для кожного ктьця - максимума вказаш iндекси Мiллера площин, на яких вони виникли. За вщповщними таблицями знаходимо значення мiжплощинноí вiдстанi d i проводимо розрахунки ^ за
формулою (10) для трьох напруг Ua i чотирьох ктець. Остаточно отримаемо три середшх значення довжини хвил1 де Бройля Хд ■
Рис. 4. Електронограма вiд ^вки AI
За формулами (6) i (7) розраховуемо Х для кожного значення анодно!' напруги i порiвнюeмо знайденi Х i Х
Б о Б
для трьох напруг иа.
Перед початком роботи студенти повинн ознайомитися з порядком !'! виконання:
1) уважно розглянути електронограми алюм^ю, одержанi при рiзних прискорюючих напругах: 50 кВ, 75 кВ, 100 кВ. Зробити висновок про змшу картини дифракцп при змн анодно! напруги иа;
2) замiряти дiаметри кiлець на фотоелектронограмi, занести значення дiаметрiв до Таблицi 1. Врахувати можливi похибки вимiрювань;
3) розрахувати експериментальне значення довжини хвилi де Бройля Хд за формулою (10), значення Х занести до Таблиц 1;
4) за формулами (6), (7) розрахувати довжину хвилi де Бройля х для рiзних значень анодно! напруги та врахувати можливi похибки;
5) порiвняти експериментально визначене значення довжини хвилi де Бройля та теоретично розраховаы; зробити висновок щодо необхiдностi врахування релятивiстських ефект при визначеннi довжини хвилi де Бройля при рiзних значеннях прискорюючо! напруги.
Звiт про роботi включае заповнення таблицi 1 вимiрювань та розрахунюв, отриманих в роботi та зроблен висновки.
Таблиця 1
До звггу по роботi
N иа=50кВ иа=75кВ иа=100кВ
D К КБ D К КБ КБ D Л КБ КБ
dm
d200
d220
d311
Кдсер Кдсер Кдсер
Для розрахунмв у роботi наведено вiддаль L прилада i мiжплощиннi вiдстанi:
L=63cm; dni=2,3384 A; d2oo=2,025 A; d220=1,43 2 A; d3n=1,221 A
При заповненнi Таблицi 1 студенти самi визначаються з одиницями вимiрювання фiзичних величин.
Слiд зауважити, що при виконаннi етапiв лабораторно! роботи у студентiв формуеться ряд загальних та професшних компетентностей: здатысть працювати в командi; здатнiсть до пошуку, оброблення та аналiзу шформацп з рiзних джерел; здатнiсть застосовувати набут знання в практичних ситуащях; здатнiсть використовувати систематизованi теоретичнi та практичн знання з фiзики, математики при виршены професiйних завдань; володЫня математичним апаратом фiзики.
Для перевiрки засвоення пропонуються контрольнi запитання:
1. Ппотеза де Бройля та !! дослiдне пiдтвердження .
2. Принцип роботи електронограма та його схема.
3. Чому хвильовi властивост не проявляються в макросвiтi?
4. Одержати формулу для залежност хвилi де Бройля вщ кiнетично!, енергГ! та напруги у релятивкькому та нерелятивкькому випадках
5. В чому полягае корпускулярно-хвильовий дуалiзм мiкрочастинок?
Лабораторна робота устшно впроваджена в навчальний процес майбутых вчителiв фiзики у Сумському державному педагопчному унiверситетi iменi А.С. Макаренка. Вона входила до перелту лабораторних робп- з фiзики атома та атомного ядра. На сьогодн вона е складовою спецiального фiзичного практикуму з фiзики мiкросвiту.
ВИСНОВКИ ТА ПЕРСПЕКТИВИ ПОДАЛЬШОГО ДОСЛ1ДЖЕННЯ
При розробцi та впровадженн у навчальний процес лабораторно! роботи було реалiзовано особиспсно-орieнтований, дiяльнiсний та компетентнкний пiдходи. Зроблено акцент на таку оргаыза^ю навчання, коли студент активно включений в процес, який передбачае аналiз запропонованих завдань, самоспйний пошук розв'язку, узагальнення висновкв. При цьому головна увага придтяеться активнiй, рiзнобiчнiй, продуктивнiй, максимально самоспйнш навчально-пiзнавальнiй дiяльностi кожного студента, яка спрямована на формування загальних i предметних компетентностей майбутнього фахiвця.
Розроблена лабораторна робота пропонуеться для виконання у лабораторному практикумi з квантово! фiзики. Крiм цього Ii можна запропонувати як домашне завдання на практичному занятт з теми «Корпускулярно-хвильовий дуалiзм мiкрочастинок. Гiпотеза де Бройля» або ж як елемент самостшно! роботи студентiв. У цьому випадку студенти отримують фотокопи електронограм алюм^ю та iнформацiю щодо характеристик електронографа, на якому вони були отриман та виконують роботу самостiйно за шструкщею. Метод контролю за виконанням обирае сам викладач.
Список використаних джерел
1. Атаманчук П. С. УправлЫня процесом навчально-тзнавально! дiяльностi : монографiя. Кам~янець-Подтьський К-ПДП1, 1ВВ, 1997. 136 с.
2. Барановський В.М., Василiвський С.Ю. Удосконалення методики проведення лабораторного фiзичного практикуму з механти за допомогою програмних продуктiв. Зб. наук. пр. Кам'янець-ПодЛ. держ. ун-ту. Кам'янець-Подтьський: Кам'янець-Подт. держ. ун-т, шформ.-вид. вiд. 2003. Вип.9. С.134-136
3. Величко С.П., Коршак £.В. Концептуальн основи розвитку навчального фiзичного експерименту в сучаснiй середнiй школi. Наук.-метод. зб.: Memodu4Hioco6nueocmiвикладання фiзики на сучасному emani. Юровоград: КДПУ. 1998. С. 410.
4. Вовкотруб В.П. Ергономiчнi чинники розвитку навчального фiзичного експерименту. Зб. наук. пр. Кам'янець-ПодЛ. держ. ун-ту. Кам'янець-Подтьський: Кам'янець-Подт. держ. ун-т, Ыформ.-вид. вщ. 2003. Вип.9. С.138-139.
5. Желюк О.М. Удосконалення навчального фiзичного експерименту засобами сучасно! електронно! технiки: дис. ... канд. пед. наук 13.00.02. Рiвне, 1996. 226 с.
6. Кучерук I. М., Горбачук I. Т. Загальний курс фiзики: У 3 т.3 ред. 1.М. Кучерук. Ки!в: Технiка, 2006. Т.3. 518 с.
7. Подопригора Н.В. Психолого-педагопчы аспекти впровадження нових технологш до навчального фiзичного експерименту. Зб. наук. пр. Кам'янець-Подл. держ. ун-ту. Кам'янець-Подтьський: Кам'янець-Подт. держ. ун-т., шформацшно-вид. вщдт. 2004. Вип.10. С.155-158.
8. Салтикова A.I., Шкурдода Ю.О. Використання вiртуальних робiт у лабораторному практикумi з фiзики атомного ядра. Шляхи вдосконалення позааудиторно¡'роботи студент'в: матерiали VI Мiжвузiвськоí методично! конференцп (Суми, 24 квп-ня 2012 р.). Суми: Вид-во СумДУ, 2012. с. 28-30.
9. Zavrazhna О. M., Odnodvorets L. V., Pasko O. O., Saltykova A. I. Methodological Bases for Study Nanotechnology in the General Physics Course of Higher Educational Institutions. Journal of Nano- and Electronic Physics. 2017. Vol. 9, No 5. 05032(8pp).
References
1. Atamanchuk P. S. (1997). Upravlinnia protsesom navchalno-piznavalnoi diialnosti [Managing the process of primary and personal activity]. Kairfianets-Podilskyi [In Ukraine].
2. Baranovskyi V.M. & Vasylivskyi S.Iu. (2003). Udoskonalennia metodyky provedennia laboratornoho fizychnoho praktykumu z mekhaniky za dopomohoiu prohramnykh produktiv [Adapt the methodology of conducting the laboratory physical practice to the mechanics for additional software products]. Zbirnyk naukovykh prats Kamianets-Podilskoho derzhavnoho universytetu- Collection of scientific works of Kamyanets-Podilsky State University, (9), 134-136 [In Ukrainian].
3. Velychko S.P. & Korshak Ye.V. (1998). Kontseptualni osnovy rozvytku navchalnoho fizychnoho eksperymentu v suchasnii serednii shkoli [Conceptual basis for the development of a physical physical experiment in a modern high school]. Naukovo-metodychnyi zbirnyk: Metodychni osoblyvosti vykladannia fizyky na suchasnomu etapi - Scientific-methodical collection: Methodical features of teaching of physics at the present stage, 4-10 [In Ukrainian].
4. Vovkotrub V.P. (2003). Erhonomichni chynnyky rozvytku navchalnoho fizychnoho eksperymentu [Ergonomic factors for the development of a physical physical experiment Zbirnyk naukovykh prats Kamianets-Podilskoho derzhavnoho universytetu-Collection of scientific works of Kamyanets-Podilsky State University,(9), 138-139 [In Ukrainian].
5. Zheliuk O.M. (1996). Udoskonalennia navchalnoho fizychnoho eksperymentu zasobamy suchasnoi elektronnoi tekhniky [Improvement of educational physical experiment by means of modern electronic equipment]: Candidate's thesis. Rivne [In Ukrainian].
6. Kucheruk I. M. (Ed.) & Horbachuk I. T. (2006). Zahalnyi kurs fizyky [General course of physics]: (Vols. 1-3). Kyiv: Tekhnika [In Ukrainian].
7. Podopryhora N.V. (2004). Psykholoho-pedahohichni aspekty vprovadzhennia novykh tekhnolohii do navchalnoho fizychnoho eksperymentu [Psychological-pedagogical aspects of the introduction of new technologies to the educational physical experiment]. Zbirnyk naukovykh prats Kamianets-Podilskoho derzhavnoho universytetu- Collection of scientific works of Kamyanets-Podilsky State University, (10), 155-158 [In Ukrainian].
8. Saltykova A.I. & Shkurdoda Yu.O. (2012). Vykorystannia virtualnykh robit u laboratornomu praktykumi z fizyky atomnoho yadra [Use of virtual works in a laboratory workshop on physics of the atomic nucleus]. Proceedings of the Interuniversity methodological conference «Ways of improvement of non-auditing work of students» (pp.28-30) Sumy [In Ukrainian].
9. Zavrazhna О. M., Odnodvorets L. V., Pasko O. O. & Saltykova A. I. (2017). Methodological Bases for Study Nanotechnology in the General Physics Course of Higher Educational Institutions. Journal of Nano- and Electronic Physics, (9), 5, 05032(8pp).
DEVELOPMENT AND METHODOLOGICAL SUPPORT OF LABORATORY WORK ON QUANTUM PHYSICS FOR THE DETERMINATION OF THE DE BROGLIE ELECTRON WAVELENGTH A. Saltykova, O. Zavrazhna
Sumy State Pedagogical University named after A.S. Makarenko, Ukraine Yu. Shkurdoda Sumy State University, Ukraine
Abstract. An integral part of the physics course in higher education institutions is a laboratory workshop. Today the problem of its modernization is urgent. This is especially true of its structure, content and material support.
Formulation of the problem. When designing and introducing into the educational process new laboratory works, one needs to implement personally oriented, activity and competence approaches. The article proposes the development and methodological support of laboratory work on quantum physics "Determination of the de Broglie wavelength of the electron" taking into account these approaches.
Materials and methods. During laboratory work students have convinced of wave end particle duality of microparticles and determine the length of de Broglie wave of electrons. The emphasis was placed on such training organization during laboratory work, when the student was actively involved in the process, which includes an analysis of the proposed tasks, an independent search for a solution, and a synthesis of conclusions.
Results. When performing stages of laboratory work students develop a number of general and professional competencies: the ability to work in a team; the ability to search, process and analyze information from different sources; the ability to apply acquired knowledge in practical situations; the ability to use systematic theoretical and practical knowledge in physics, mathematics in solving professional problems; possession of a mathematical apparatus of physics.
Conclusions. Laboratory work can be included in a laboratory workshop on quantum physics. In addition, it can be offered as homework in a practical lesson on the topic "Corpuscular-wave dualism of microparticles. De Broglie hypothesis" or as an element of independent work of students.
Keywords: physics, laboratory work, students, de Broglie wavelength, electron.
