Навчально-методичний посібник Київ нпу 2003 icon

Навчально-методичний посібник Київ нпу 2003


3 чел. помогло.
Схожі
Навчально-методичний посібник частина 2...
Навчально-методичний посібник для студентів вищих навчальних закладів...
Навчально-методичний посібник з дисципліни...
Навчально-методичний посібник (друге видання)...
Навчально-методичний посібник Під загальною редакцією...
Навчально-методичний посібник Під загальною редакцією...
Навчально-методичний посібник з курсу...
Навчально-методичний посібник Міністерство освіти І науки України...
Навчально-методичний посібник обговорено та схвалено на засіданні кафедри публічного права...
Навчально-методичний посібник (для маґістрантів факультету права)...
Навчально-методичний посібник для самостійного вивчення дисципліни...
Навчально-методичний комплекс з курсу “ основи електронного бізнесу” для студентів економічного...



страницы:   1   2   3   4   5   6   7


МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ М.П.ДРАГОМАНОВА


М.І.Шут, В.П.СЕРГІЄНКО


Науково–дослідна робота з фізики студентів вищих навчальних закладів


Київ НПУ – 2003


МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ М.П.ДРАГОМАНОВА


М.І.Шут, В.П.Сергієнко


Науково–дослідна робота з фізики студентів вищих навчальних закладів


Навчально–методичний посібник


Київ НПУ – 2003


ББК

УДК 53(07)

К


^ М.І.Шут, В.П Сергієнко. Науково–дослідна робота з фізики студентів вищих навчальних закладів: Навчально-методичний посібник – К.: НПУ, 2003.–159 с.

С 59


В посібнику викладено методологію і методику наукових досліджень з фізики у вищих навчальних закладах на основі принципу неперервності освіти та органічного поєднання навчальної і науково–дослідної роботи.

Приведено загальні відомості про науку та, зокрема, фізику. Дано рекомендації щодо виконання науково–дослідних робіт з фізики на всіх рівнях її вивчення від школи до вищого навчального закладу.

Посібник розрахований на читача, для якого наука стане не тільки професійним заняттям, але і сферою його інтелектуальних інтересів.

Для студентів фізичних спеціальностей вищих навчальних закладів. Може бути використаний учнями, учителями та аспірантами.


Рецензенти:

Пасічник Ю.А. – доктор фізико-математичних наук, професор, кафедри загальної фізики Національного педагогічного університету імені М.П. Драгоманова.

Сусь Б.А. – доктор педагогічних наук, професор кафедри фізики Військового інституту телекомунікацій і інформатизації Національного технічного університету „Київський політехнічний інститут”.

^ Чолпан П.П. – кандидат фіз.-мат. наук, доцент кафедри молекулярної фізики КНУ імені Тараса Шевченка.


Друкується за рішенням вченої ради Національного педагогічного університету імені М.П.Драгоманова (протокол № 12 від 29 травня 2003 р.)


ISBN .... © Сергієнко В.П., Шут М.І., 2003 р.

Передмова.......................................................................................................5

Вступ………………………………………………………………………….13

Розділ 1. Загальна методологія наукової діяльності.........24


1.1. “Мова” науки.....................................................................................24

1.2. Організаційні основи наукових досліджень...................................27

1.3. Методологічні основи наукового пізнання.....................................33

1.3.1. Методи наукового пізнання ..........................................................33

1.3.2. Методологія експерименту............................................................38

1.3.3. Методи обробки та аналіз результатів експерименту.................43

1.3.4. Методи аналізу змісту та результатів діяльності.........................45

1.3.5. Методи дослідження на емпіричному і теоретичному рівнях....49

1.4. Особливості наукової діяльності ......................................................51
^

РОЗДІЛ 2. ОРГАНІЗАЦІЯ І ПРОВЕДЕННЯ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНь..56


2.1. Методичні основи наукових досліджень ..........................................56

2.2. Обробка та оформлення результатів вимірювань ............................66

2.2.1. Похибки вимірювання і їх класифікація.........................................66

2.2.2. Статистична обробка результатів прямих вимірювань ................72

2.2.3. Середнє арифметичне значення результатів вимірювання ..........75

2.2.4. Середня квадратична похибка середнього арифметичного

значення вимірюваної величини ...................................................76

2.2.5. Особливості обробки результатів малої кількості

вимірювань .....................................................................................77

      1. Розрахунок похибки посередніх вимірювань...............................80

2.2.7. Представлення результатів вимірювань .......................................85

Розділ 3. Методичні поради до виконання

курсових робіт ..........................................................................90

3.1. Класифікація робіт ............................................................................90

3.2. Методика виконання курсових робіт ...............................................92

3.3. Оформлення та захист курсових робіт .............................................95


Розділ 4. Методичні поради до виконання і захисту

магістерських і кваліфікаційних робіт .................103

4.1. Вимоги до магістерських робіт .....................................................103

4.2. Вимоги до змісту ............................................................................105

4.3. Поради щодо виконання та оформлення магістерських і

кваліфікаційних робіт ....................................................................109

4.4. Порядок подання до Державної екзаменаційної комісії

і захист кваліфікаційних робіт .....................................................125

4.5. Поради до написання наукових статей і виступів

на конференціях ..................................................................................128

Розділ 5. Поради з підготовки і написання наукових

робіт з фізики в системі Малої Академії наук

України .....................................................................................134

5.1. Наукова робота в МАН – перша творча робота учня з фізики. 135

5.2. Загальні поради щодо виконання та оформлення наукової

роботи учня ...................................................................................136

5.3. Захист наукової роботи члена МАН ...........................................147

ПІСЛЯМОВА..................................................................................................152

Додатки.......................................................................................................153

Перелік використаної Літератури................................................163


Передмова

В умовах радикального реформування освіти в Україні стає актуальним не стільки формування традиційних знань, умінь та навичок студента, учня, як розвиток його мислення, творчих здібностей, дослідних навичок. Одним із основних шляхів реформування освіти є органічна інтеграція освіти та науки, активне використання наукового потенціалу викладачів вищих навчальних закладів (ВНЗ). Створення у ВНЗ наукової атмосфери дозволяє готувати фахівців на рівні сучасних вимог.

Жоден заклад освіти не здатен навчити свого випускника всьому, дати рецепти на всі випадки життя. Але він може і зобов’язаний озброїти випускника передовим досвідом і методологією наукового пізнання, що дозволить йому в міру потреби засвоювати нову інформацію, доповнювати знання і розширювати свій кругозір.

Тому особливого значення набуває формування у молоді вже в шкільному віці стійкого інтересу до знань, озброєння її навичками і вміннями, які і після завершення середньої освіти, забезпечували б людині можливість не відставати від прискореного науково–технічного прогресу.

У сучасних моделях професійної діяльності вчителя особливе значення надається його соціально–особистісним установкам та морально–ціннісним характеристикам. Гармонійний розвиток майбутнього спеціаліста значною мірою пов’язаний з розвитком його творчого потенціалу, а тому необхідно досліджувати проблеми професійно–творчої підготовки фахівця як цілісного процесу його особистісного і професійного становлення.

Адже в умовах рівневої і профільної диференціації навчання перед вчителями фізики стоїть низка складних завдань пов’язаних в першу чергу з розвитком творчих здібностей школярів. Учні беруть участь в науково–дослідній роботі, зокрема, через систему Малої академії наук, олімпіадах і конкурсах з фізики на різних рівнях, в роботі фізичного гуртка тощо. Вчитель стає організатором і першим науковим керівником учнівської дослідної роботи. Тому процес підготовки вчителя фізики має базуватися на дидактичному принципі поєднання навчальної та науково–дослідної роботи студентів. В основі реалізації цього принципу лежить оволодіння майбутніми вчителями фізики науковим методом пізнання, поглиблене і творче засвоєння навчального матеріалу; навчання методиці й засобам самостійного розв’язання наукових і технічних проблем, навичкам праці в наукових колективах.

Мова, мабуть, повинна йти не про залучення до дослідної роботи лише ініціативних студентів, а про охоплення посильними завданнями більшості студентів. Такий підхід, як показали наші спостереження, є досить ефективним. Спочатку студент проявляє певну пасивність, але вже після першого ж самостійного виступу на фізичному гуртку чи семінарі з’являється зацікавленість науковою роботою, націленість на самовдосконалення та самоствердження себе як особистості.

Розроблена нами і впроваджена в навчальний процес система поєднання навчально–дослідної та науково–дослідної праці студентів за час вивчення загальної фізики націлена на удосконалення професійної підготовки майбутнього вчителя фізики. Навчально–дослідна робота забезпечує отримання студентом необхідних навичок дослідної діяльності і завершується самостійним виконанням творчого завдання. Навчально–дослідна робота відрізняється від науково–дослідної мірою самостійності її виконання та рівнем новизни результатів. Навчально–дослідна робота розглядається як етап підготовки студентів до науково–дослідної роботи.

На кафедрі загальної фізики Національного педагогічного університету імені М.П.Драгоманова (НПУ) розроблена система навчально–дослідних завдань на період вивчення загальної фізики. Розробка системи здійснювалась на основі таких критеріїв:

  1. Вимоги до студента:

  • усвідомлення професійної значущості навчально–дослідної діяльності;

  • прагнення до самовдосконалення , творчої самореалізації;

  • прояв таких рис характеру як: цілеспрямованість, наполегливість, працелюбність;

  1. Вимоги до конструювання навчального матеріалу:

  • розуміння основних етапів історичного розвитку фізики;

  • взаємозв’язок з професійно орієнтованими дисциплінами;

  • врахування індивідуальних особливостей, рівня інтелектуального й перспективного розвитку особистості студента;

  1. Вимоги до змісту навчально–дослідної діяльності:

  • диференціація й індивідуалізація з урахуванням власного досвіду студентів;

  • забезпечення багаторівневого характеру навчально–дослідних завдань, що передбачає поступове розширення й ускладнення навчального матеріалу;

  • встановлення внутрішньопредметних та міжпредметних зв’язків;

  • урахування взаємозалежності та взаємозумовленості різних форм організації навчально–дослідної діяльності: на лекціях, практичних, лабораторних, семінарських заняттях, написання курсових робіт, участь у наукових студентських конференціях тощо.

Під час лекцій, особливо проблемного характеру, основна увага приділяється дискусійним фрагментам, які дозволяють показати, як працювала думка вчених, якими шляхами вони йшли до відкриттів. Студенти, які стають “свідками” відкриття, виступають з науковими повідомленнями і доповідями на дану тему або готують реферати і, таким чином, працюють в бібліотеках з літературою. Така праця містить елементи пошуку та дослідження і, певною мірою, привчає студентів до самостійної роботи з книгою. Водночас студенти поглиблено вивчають та самостійно розробляють окремі питання теорії з метою доповнення і розширення конспекту лекцій. Викладачі пропонують студентам проводити логічне структурування розділів загального курсу з метою вироблення вміння аналізувати, узагальнювати навчальний матеріал, засвоювати його структурними блоками. Майбутні вчителі фізики оволодівають методами побудови логічної системи викладу навчального матеріалу, формування світоглядних, методологічних і загальнонаукових уявлень про фізику як науку і знанням для розробки факультативних курсів, курсів лекцій тощо.

Навчання творчої дослідної діяльності здійснюється нами також шляхом розв’язування задач і вправ пошуково–творчого характеру, які включаються до програми практичних і семінарських занять. Завдання можуть носити як індивідуальний, так і колективний характер. Для активізації пошукової діяльності студентів нами підбираються до кожного практичного заняття якісні задачі, формулюються індивідуальні експериментальні завдання. Розв’язок подібних завдань розвиває у студента вміння мобілізувати знання якими він володіє і включити їх в процес аналізу нових ситуацій.

На кожний семестр студентам пропонується низка оригінальних задач підвищеної складності для самостійного розв’язку, розробка комп’ютерних моделей задач, складання нестандартних задач, задач дослідного характеру.

Розв’язування таких задач має особливо важливе значення для майбутніх вчителів фізики, забезпечуючи їм набуття професійних навичок в методичному аналізі, критичному підході до вибору способу їх розв’язку. Розв’язок нестандартних задач розвиває здібності студентів, активізує вивчення курсу загальної фізики і забезпечує підготовку до студентських фізичних олімпіад.

Перший етап олімпіади проводиться серед студентів всіх курсів і є оглядом навчальних і наукових досягнень студентів у вивченні загальної фізики. Для цих олімпіад характерні масовість, дух змагання.

В системі навчально–дослідної роботи під час практичних занять особливе місце відводиться написанню рефератів, яке передбачає активний пошук розв’язання поставленого перед студентами завдання. Це вимагає роботи над літературою, пошуку потрібної інформації, зокрема, через систему Internet, її відбору, аналізу, порівняння і узагальнення. До реферату ставляться вимоги: бути актуальним; сприяти розвитку творчих здібностей; бути достатньо складним але доступним для виконання; спонукати до пошуку нових фактів. Практикується заслуховування рефератів на семінарських заняттях, наприклад, за такими темами: “Проблеми сучасної молекулярної фізики”, “Енергетика майбутнього”, “Методологічні основи сучасної фізики”, “Видатні українські фізики”, “Сучасні методи вимірювання температури”, “Сучасні методи теплофізичних досліджень полімерів”, “Досягнення матеріалознавства в Україні” тощо. Проводяться також узагальнюючі семінари з методики і техніки фізичних вимірювань, конференції для студентів всього курсу.

Набути дослідних навичок студентам допомагає лабораторний практикум, розроблений на основі зближення методів навчального пізнання і наукового дослідження.

Розроблена система лабораторних занять, наприклад з молекулярної фізики, стимулює самостійну творчу пізнавальну діяльність студентів. Вже в першому циклі лабораторних робіт студентам на основі контрольних запитань і рекомендованої літератури пропонується самостійно викласти короткі теоретичні відомості, скласти план дослідження, підібрати обладнання. Контрольні запитання до робіт мають пошуковий характер. Так в лабораторній роботі “Вивчення фізичних основ термометрії” пропонується з експериментальних результатів і даних ГОСТ 6651–78 визначити теоретичні та експериментальні значення температурного коефіцієнта мідного термометра опору за допомогою комп’ютера. В лабораторній роботі “Вимірювання сталої Больцмана” пропонується назвати об’єкт і предмет дослідження; з одержаних експериментальних даних необхідно розрахувати сумарну кінетичну енергію молекул досліджуваної речовини; встановити, який відсоток молекул пари ефіру має швидкості, відмінні від найбільш ймовірної не більше ніж на 1 %. В лабораторній роботі “Вимірювання деяких термодинамічних характеристик процесу плавлення олова” студентам пропонується встановити, яке співвідношення між теплоємністю олова і тигля є найвигіднішим для проведення експерименту; визначити приховані теплоти речовини, якщо відомі ентропія одиниці маси речовини в газоподібному (Sг), рідкому (Sр) і твердому станах (Sтв), а також температури плавлення (Tпл), сублімації (Tс) і випаровування (Tвип).

Наповнення лабораторних робіт завданнями пошукового змісту збільшується з кожним наступним циклом лабораторних робіт. Лабораторні роботи останнього циклу “Молекулярна структура і теплофізичні властивості речовини в конденсованому стані” носять винятково дослідний характер. Виконуючи ці роботи, студенти використовують досвід, набутий при виконанні робіт попередніх циклів, узагальнюють і поглиблюють знання теоретичного матеріалу, використовуючи розширені описи робіт, додаткову спеціальну літературу, проводячи переважно комплексні дослідження рідин, полімерів, кристалічних тіл на установках, що якоюсь мірою є базовими для наукових лабораторій кафедри.

В цілому зміст і методика проведення лабораторних занять з кожного розділу курсу загальної фізики спрямовані на вироблення у свідомості студентів своєрідного еталону культури фізичного експериментування, на який вони орієнтуються в своїй подальшій навчальній і науковій роботі, а також у практичній діяльності вчителя.

Навчально–дослідної спрямованості роботам фізичного практикуму надає також написання студентами розгорнутого звіту про їх виконання. Звіт містить постановку завдання і опис шляхів його виконання. Теоретичну частину лабораторної роботи студенти складають самостійно на основі контрольних запитань та експериментальних задач з використанням рекомендованих літературних джерел. Далі дається опис експериментальної установки та кожного її елемента із зазначенням ціни поділки приладів та похибки вимірювання; принципу дії установки в цілому. Окремо складається план проведення експерименту. Рубрика звіту “Обробка результатів вимірювань” розпочинається із заздалегідь розробленої студентом таблиці для занесення даних експерименту. Після таблиці наводиться виведення формул для підрахунку похибок вимірювання в конкретній лабораторній роботі. За результатами розрахунків студенти будують графіки, таблиці.

Процес обробки даних автоматизовано за допомогою сучасної обчислювальної техніки. Завершується звіт формулюванням обґрунтованих висновків щодо здобутих результатів, пропозицій з удосконалення методики експерименту.

В результаті вивчення теоретичного курсу і виконання експериментальних досліджень студент повинен засвоїти методологію і методику наукових досліджень, їх планування і організацію, а також вміти відбирати та аналізувати необхідну інформацію з теми наукового дослідження; формулювати мету і завдання; розробляти теоретичні основи; планувати і проводити експеримент, обробляти результати вимірювань та оцінювати похибки; порівнювати результати експерименту з теоретичними результатами і формулювати висновки наукового дослідження, складати звіт за його результатами.

Діяльність з виконання системи навчально–дослідних завдань є лише початковим етапом формування творчих навичок, подальший розвиток яких відбувається в процесі участі студентів в науково–дослідній роботі (НДРС) у складі наукових проблемних груп під керівництвом викладача. На старших курсах НДРС у вигляді курсових [7] і кваліфікаційних (дипломних) робіт [1, 2] є самостійним науковим пошуком і сприяє поглибленій фундаментальній і професійній підготовці майбутніх учителів фізики. Зміст досліджень якими займаються студенти, повинен ускладнюватись поступово, відповідно до зростаючих об’ємів дослідних навиків: починаючи із ознайомлення з основами наукознавства, перспективами розвитку фізичної науки, методами підбору і обробки наукової інформації до написання та захисту рефератів і, нарешті, виконання теоретичного або експериментального дослідження.

Написання курсових і кваліфікаційних робіт покликане показати наскільки майбутній учитель фізики володіє методикою і технікою експерименту, здатен аналізувати результати проведених досліджень і робити аргументовані висновки, вміє працювати з науковою літературою.

Сприяє цьому і спецкурс “Основи наукових досліджень з фізики”, розроблений нами для студентів фізичних спеціальностей. Він зобов’язує всіх студентів засвоїти елементи методики наукових досліджень, що сприяє розвитку раціонального творчого мислення, організації їх оптимальної мислительної діяльності.

Створено умови для різноманітної діяльності студентів–гуртківців. Вони готують доповіді, розв’язують задачі підвищеної складності, зустрічаються з провідними вченими, відвідують науково–дослідні установи, музеї, виставки, проводять вечори цікавої фізики та тижні науки на факультеті.

Кращі роботи студентів рекомендуються до участі в конкурсах, студентських наукових конференціях різного рівня, до друку в збірці наукових праць студентів фізико–математичного факультету НПУ імені М.П.Драгоманова “Студентські фізико–математичні етюди”.

Таким чином, активна участь студентів в навчально–дослідній і науково–дослідній роботі, тісне поєднання цих форм навчального процесу, як показує наш досвід, сприяє зростанню їх наукового потенціалу, виховує в них широту і багатство внутрішніх інтересів, наполегливість в науковому пошуку, потяг до самоосвіти, творчий підхід до розв’язання професійних проблем.


^ Вступ

Історичні витоки української науки сягають своїм корінням у глибину культури східного слов’янства, завдяки чому прадавня українська наука збагатилася досягненнями візантійської культури. Поряд з перекладеною літературою, через яку потрапило багато відомостей античної науки, тут рано з’явилися й оригінальні праці з різних галузей знання. Важливу роль у культурі княжої доби відіграла поява писемності, яка виникла ще у IX ст., до створення слов’янської азбуки – кирилиці.

Знання з різних галузей природничих і технічних наук (ботаніки, зоології, ґрунтознавства, географії, геометрії, механіки, фізики, геодезії, астрономії, хімії, техніки) були досить поширені, знаходили практичне застосування в спорудженні архітектурних пам’яток і оборонних укріплень, видобуванні сиродутного заліза і перетворенні його на сталь, виготовленні віконного скла, цегли. Про це свідчать численні вироби ремесла, архітектурні й мистецькі пам’ятки Київської Русі, розвиток землеробства й скотарства, військової справи й торгівлі та багато господарських і технічних досягнень.

В цілому природничі і технічні науки в Україні до XIX cт. мали здебільшого прикладний характер і тому не знайшли помітного відображення в спеціальних працях. Але про значний обсяг цих знань свідчить досить високий рівень розвитку багатьох галузей економічного життя, зокрема землеробства і садівництва, ремісничого й мануфактурного виробництва та промислів, будівельної справи (архітектури) й торгівлі.

Початком розвитку науки в Україні слід вважати створення наукових осередків, а саме, університетів у Львові (1784 р.), Харкові (1805 р.), Києві (1834 р.), Одесі (1865 р.), де успішно працювали вчені з світовими іменами. Серед таких імен Михайло Петрович Авенаріус український фізик, професор Київського університету в 1865 – 91 рр. Він в 1875 р. створив першу в Україні лабораторію експериментальної фізики і заснував київську наукову школу фізиків–експериментаторів, основні праці якої були присвячені питанням молекулярної фізики і термоелектрики. Досліджуючи критичний стан речовини М.П.Авенаріус розробив метод зникнення меніска. Його учень О.І.Надєждін запропонував для визначення критичної температури непрозорих рідин або рідин, які роз’їдають скло, оригінальний спосіб на основі винайденого ним приладу – диференціального денсиметра. Основною частиною приладу є наповнена досліджуваною рідиною (наполовину або трохи менше) скляна або металева трубка, яка є коромислом чутливих терезів. Коли в одній частині трубки концентрувалася рідина, а в іншій насичена пара, трубка перебувала в похилому положенні. Для досліду трубку поміщали в повітряний термостат і нагрівали. З досягненням Тк трубка займала горизонтальне положення. Дані, які дістав О.І.Надєждін, близькі до сучасних. Так, для води він дістав Тк = 647,2 К, а за сучасними даними для води Тк = 647,15 К. Вихованець цієї ж школи професор М.Шіллер дав математичне формулювання другого начала термодинаміки. Гідним учнем цієї школи став професор Георгій Де Метц (1861 – 1947 рр.) – перший завідувач кафедри загальної фізики Національного педагогічного університету імені М.П.Драгоманова, професор.

Надалі лідером розвитку багатьох напрямів фізики став Харківський фізико–технічний інститут. У 1932 р. в цьому закладі ввели в дію прискорювач і вперше в Радянському Союзі здійснили ядерну реакцію, розщепивши ядро літію. Цей експеримент відіграв вирішальну роль у прогресі прискорювальної техніки і ядерної фізики. Фізико–технічний інститут у 30–ті роки – один із світових центрів теоретичної фізики. Вчені цього інституту Л.Д.Ландау, Є.М.Ліфшиць, І.Я.Померанчук, Ю.Б.Румер у ці роки розробили термодинамічну теорію фазових переходів, термодинамічну теорію доменної структури феромагнетиків, теорію поглинання високочастотних звукових коливань, електронну теорію металів та ін. Класичні результати одержали харківські науковці в галузі магнетизму, фізики напівпровідників, фізики низьких температур, радіофізики.

1929 року у Києві створено Інститут фізики АН України, в якому головним напрямом досліджень стала фізика напівпровідників. Істотними результатами у цьому напрямі слід вважати розробку сірчисто–срібних фотоелементів із високою інтегральною чутливістю, відкриття явищ від’ємної та замороженої фотопровідності напівпровідників. Науковці розвинули теорію контакту напівпровідника з металом і теорію дифузних напівпровідникових випрямлячів.

Іншим важливим напрямком розробок Інституту фізики було дослідження електронних явищ на поверхні металів. В цьому напрямку Н.Д.Моргуліс разом зі своїми співробітниками досяг значних успіхів у дослідженні поверхонь іонізації і нейтралізації, катодного розпилення і вторинної іонно–електронної емісії. Було обґрунтовано першу квантово–механічну теорію поверхневої іонізації, необхідну для дослідження властивостей металоплівкових катодів. Велике практичне значення мало обґрунтування уявлень про катодне розпилення і вторинну іонно–електронну емісію. Істотні результати з теорії слабкої надпровідності (ефект Джозефсона, тунельні контакти тощо) одержав І.О.Кулик у Фізико–технічному інституті низьких температур АН УРСР (м.Харків). Там же В.П.Галайко сформулював кінетичні рівняння, які дали змогу дослідити нестандартні нелінійні явища у напівпровідниках. В інституті фізики АН України Е.А.Пашицький розглянув новий плазмовий механізм надпровідності у двозонних провідниках, де суттєвою є взаємодія електронів із плазмовим акустичним коливанням.

Інший великий центр у галузі теорії твердого тіла виник у Києві, де з кінця 30–х рр. С.І.Пекар та його школа в Інституті фізики АН України, а згодом, з 1960 р., в Інституті напівпровідників проводили інтенсивні дослідження з теорії неметалевих кристалів.

Значних успіхів українськими ученими досягнуто в галузі фізики низьких температур, розвиток якої почався після створення в Харкові першої в СРСР кріогенної лабораторії, яку очолив Л.В.Шубніков. 1931 року в лабораторії розпочалися роботи з рідким воднем, в 1932 р. – з рідким гелієм. У 1933–1934 рр. Л.В.Шубніков і Л.Д.Ландау сформулювали багато наукових напрямків, які в наступні роки розвинулися в фізичні школи Б.Г.Лазарьова, І.М.Ліфшиця, А.І.Ахієзера.

До перших досліджень з радіофізики в Україні належать праці О.П.Грузинцева, Й.Й.Косоногова, М.Д.Пильчикова і Ф.Н.Шведова. У широкому плані питаннями радіофізики і радіотехніки почав займатися у Харківському університеті Д.А.Рожанський. У 20–х рр. його учні А.О.Слуцкін і Д.С.Штейнберг встановили, що у діоді поміщеному в магнітне поле, можуть збуджуватися електромагнітні коливання високої частоти. У 1929 р. вони створили магнетронний генератор на довжину хвилі 7,3 см, випередивши зарубіжних вчених.

Дослідження з квантової електродинаміки в Україні були розпочаті в Інституті фізики АН УРСР (1961– 1962 рр.), який і досі зберігає в цій галузі провідне становище як за масштабом робіт, так і за науковим потенціалом. В Інституті фізики АН УРСР запропоновано голографічний метод одержання „зображення” самих світлових полів без об’єктів, що збурюють їх. Метод дає можливість відновлювати амплітудно–фазовий розподіл лазерних пучків. Дослідження з оптичної голографії в Інституті фізики АН УРСР розпочато в 1966 р. з ініціативи академіка А.Ф.Прихотько. Значний внесок у розробку теоретичних і експериментальних основ лазерів внесли також вчені М.С.Бродін, В.І.Кравченко, М.Т.Шпак та інші.

У галузі механіки суттєвий внесок був зроблений у розробку теорії гіроскопів і її додатків, теорії пружності, дослідження фізико–механічниих властивостей прогресивних конструкційних матеріалів. Велике значення, особливо для машинобудування, мають результати досліджень із проблем динаміки складних механічних систем, міцності матеріалів і конструкцій в екстремальних умовах експлуатації, стійкості пластин і оболонок.

Широкого розвитку в Україні набули дослідження актуальних проблем сучасної фізики, найрізноманітніших її напрямів: теоретичної, фізики твердого тіла, низьких температур, ядерної радіофізики, напівпровідників, електроніки, фізики плазми.

Фундаментальне і прикладне значення мають досягнення в галузі спектроскопії кристалів, фазових перетворень у металах і сплавах, магнетизму, фізики радіаційних пошкоджень у твердих тілах.

Створена чітка теорія квантових станів, що дозволило передбачити новий тип електронних станів – флуктуонів, що відігравали важливу роль у розсіянні кристалами рентгенівських променів, теплових нейтронів тощо.

Потужний розвиток отримала теорія екситонів у молекулярних кристалах, завдяки якій передбачені і вивчені їхні оптичні властивості. Розвинуто метод тунельної спектроскопії під тиском.

Великим досягненням було створення послідовної теорії електронного енергетичного спектру металів, розвиток уявлень про зонну структуру перехідних металів і сплавів на їх основі. Дослідження змін, що виникають у металах і сплавах у процесі термічної обробки, дозволило розробити теорію фазових перетворень, що має велике значення для металургії. Відкриті нові фізичні явища – проміжний фазовий стан в антиферомагнетиках, електронно–оптичні фазові переходи металів при пружних деформаціях, термопружна рівновага при фазових перетвореннях мартенситного типу.

Вчені–фізики виявили новий тип субструктурного зміцнення в тугоплавких металах і сплавах. Розвиток теоретичних основ цього ефекту відкрив нові можливості для створення тугоплавких сполук, які мають високу низькотемпературну пластичність. Велике практичне значення має розробка фізичної теорії високотемпературної міцності і повзучості гетерогенних систем.

Широко відомими стали роботи з фізики низьких температур. Встановлена природа і вивчені властивості орбітального магнетизму електронів у металах, отримані нові відомості про фізичні властивості кріокристалів. Значно розвинуті уявлення про надпровідність, що дозволило створити нові надпровідні матеріали з рекордними параметрами.

Суттєві успіхи були досягнуті в галузі фізики напівпровідників. Створена фундаментальна теорія поляронів. Експериментально виявлені і вивчені ефекти і явища, які проходять у напівпровідниках за різних фізико–хімічних умов.

Розроблені фізико–технічні основи некогерентної оптоелектроніки – перспективного напрямку в галузі обробки і передачі електричних і оптичних сигналів. Вони стали фундаментальною базою створення принципово нових фотоелектронних приладів.

Розвиток праць у галузі фізичної і квантової електроніки передбачив виконання низки важливих наукових і прикладних завдань. На базі неметалевих кристалів, складних напівпровідників і органічних барвників створений унікальний комплекс лазерів із перестроюваною частотою в широкому діапазоні хвиль, лазерні спектрометри надвисокого руйнування.

Глибокі дослідження фізичної природи процесів переносу електронів в об’ємі і на поверхні твердих тіл привело до виявлення невідомих раніше ефектів, які використовувалися під час розробки нових типів термоемісійних перетворювачів, випрямлячів, підсилювачів, елементів пам’яті ЕОМ, при створенні нових мас–спектральних мікроскопів тощо.

Значний прогрес досягнутий у дослідженнях з ядерної фізики. Створено сімейство нових генераторів, реакторів і прискорювачів, призначених як для наукових цілей, так і для використання в народному господарстві. Особливу цінність становлять отримані з високою точністю нейтронні константи важливих реакторних матеріалів.

У дослідженнях з теорії ядра і квантової теорії поля створені – дифракційна теорія ядерних процесів, теорії оболонкової структури сферичних і деформованих ядер, ядер важких елементів, слабких взаємодій тощо.

Піонером у галузі ядерних досліджень в Україні був Харківський фізико–технічний інститут. У 1932 р. вперше в СРСР тут здійснено розщеплення ядра атома літію швидкими протонами на дві альфа–частинки (К.Д.Синельников, О.І.Лейпунський, А.К.Вальтер, Г.ДЛатишев). У 1939 р. У Харкові збудовано перший в СРСР електростатичний прискорювач заряджених частинок на 2,5 МеВ, за допомогою якого К.Д.Синельников і А.К.Вальтер дослідили поглинання швидких електронів речовиною. Вагомий внесок у розвиток ядерної фізики та ядерної енергетики вклав О.І.Лейпунський. Він одержав у 1934 р. перше непряме підтвердження гіпотези нейтрино, досліджуючи імпульси віддачі ядер у бета–розпаді. У 1935–1939 рр. під керівництвом О.І.Лейпунського було досліджено взаємодію нейтронів із різними речовинами – водою, парафіном, залізом та нікелем (О.І.Лейпунський, Л.В.Розенкевич, Д.В.Тимощук).

У Києві ядерні дослідження почалися в 1944 р. під керівництвом О.І.Лейпунського. З 1946 р. цими дослідженнями в Інституті фізики АН УРСР керував М.В.Пасічник. Тут вивчалися взаємодії ядер з нейтронами радон–берилієвого джерела в 100 мКu.

У 1960 р. в Україні до ряду діючих установок введено експериментальний ядерний реактор ВВР–М з тепловою потужністю 10 МВт. З метою прискорення протонів було збудовано електростатичний генератор у стисненому газі на енергію 2,5 МеВ для протонів. В.Й.Стрижак, М.Д.Борисов та інші розробили низьковольтні генератори протонів. З 1953 р. в Інституті фізики АН УРСР діє циклотрон У–120, який дає змогу прискорювати протони, дейтрони та альфа–частинки до енергій відповідно 6,8; 13,6 та 27,2 МеВ. Дослідження на ядерному реакторі дали важливі відомості про взаємодію нейтронів з різними речовинами, необхідні для вибору конструкційних матеріалів при будівництві промислових атомних електростанцій. На ядерному реакторі працівники багатьох науково–дослідних інститутів досліджують вплив нейтронів та гама–променів на різні матеріали, рослини, мікроби та інші біологічні об’єкти. У 1964 р. створено електростатичний генератор на 5МеВ. На базі ядерних відділів Інституту фізики 1970 р. в академії наук утворено Інститут ядерних досліджень. У 1977 р. тут запроваджено в експлуатацію ізохронний циклотрон У–240.

Спектр сучасних наукових досліджень українських вчених досить широкий: ядерна фізика, фізика плазми, радіофізика, теорія твердого тіла, механіка, електродинаміка. Значні пріоритети має українська фізична наука і в галузі проблем міцності матеріалів та конструкцій, лазерних технологій, матеріалознавства.

Настав час пригадати імена всесвітньо відомих вчених вихідців з України, які з різних причин змушені були покинути рідну землю. Протягом віків кращі представники України, вимушено розсіяні в складних обставинах майже по всьому світу, зуміли досягти неперевершених наукових результатів, які за значенням для людства зробили б честь будь–якому народу світу.

Вивчення культурної спадщини народів і народностей, які входили або входять до складу багатонаціональних держав, а тим більше імперій, має свої специфічні й вельми суттєві особливості. Найбільш очевидними тут є принаймні два аспекти. Перший – це необхідність дослідження процесу розвитку національної самосвідомості того чи іншого етносу як складової багатонаціональної держави в культурологічному контексті. Другий важливий аспект, тісно пов’язаний з першим – з’ясування конкретного внеску кожної нації або народності в спільну загальнодержавну історію і культуру. Ґрунтовна, об’єктивна відповідь на ці обидва взаємопов’язані питання неможлива без вирішення проблеми національної ідентифікації діячів культури і науки в багатонаціональних державах. Актуальною ця проблема є для українського народу, який протягом всієї своєї історії входив до складу багатонаціональної держави та імперій – Речі Посполитої, Російської і Австро–Угорської імперій.

Для класифікації учених в основу можна покласти принаймні три важливих показники: національну приналежність, національну самоідентифікацію особи ученого і країну, в інтересах якої він працював. З урахуванням цього можна запропонувати такі терміни–означення: український учений; український учений іноземного походження; іноземний учений українського походження. “Український учений цей термін вважаємо за доцільне вживати до осіб українського походження, які зберегли свою національну самоідентифікацію і працюють в Україні. “Український учений іноземного походження” – учений, який постійно проживає, працює і вважає себе громадянином України, але ідентифікує себе з іншою нацією, з якої він походить. “Іноземний учений українського походження” – так можна було б визначити тих українців, що жили й працювали в іншій державі, в її інтересах, та при цьому не втратили своєї національної ідентифікації.

Про тих, кого доля забрала за межі України, як правило, вже більше не згадували, їх свідомо забували. Інші ж просто ставали російськими ученими, так само як і їхні наукові здобутки. Показовим щодо цього є авторство І.Сікорського у створенні першого у світі гелікоптера. Як ми знаємо, це сталося у 1909 р. в Києві. Але в Українській радянській енциклопедії вказується, що це відбулося не просто в Києві, а в Росії. Так само російськими стали добре відомі в світі імена вінницького міщанина Можайського, що збудував перший літак ще у 80–х роках минулого століття, перших виконавців фігур вищого пілотажу киянина Нестерова та одесита Уточкіна. Перший у світі гідроплан українця Дмитра Григоровича став базовим для аналогічних апаратів у Франції, Великобританії, Італії та США. Перший важкий бомбардувальник, багатомоторні гідроплани (а згодом і гелікоптер) киянина Ігоря Сікорського ввійшли в історію американської авіації.

Багато працював над проблемою польотів у космосі видатний український вчений Юрій Кондратюк (уродженець Полтавщини, прізвище якого від народження – Шаргей). Він розробив низку схем космічних подорожей, які, зокрема, використали американські учені для польотів своїх астронавтів на Місяць у 1969 р.

Ми надто довго не знали про великих синів українського народу Івана Пулюя та Олександра Смакулу. У бібліотеках не було їхніх праць. Сьогодні ми дещо змінюємо в термінології. Скажімо, говоримо не про рентгенівські, а про Х–промені, як це прийнято в усьому світі.

Усім відоме явище просвітлення оптики та прилади нічного бачення. Але тривалий час майже ніхто в Україні не знав, що ці відкриття зроблені українцем Олександром Смакулою. Спосіб поліпшення якості оптичних приладів, який отримав назву просвітлення оптики, був відкритий Смакулою в лабораторії німецької оптичної фірми Karl Zeis (патент Німеччини № 685767 від 1 листопада 1935 р.). Цей патент становив військову таємницю і був розсекречений у 1938 р. після появи публікацій Картврігта та Тюрнера (Cartwrigct C.H., Turner A.F. Bull.Am.Phys.Soc.Bd.13,1938).

Іван Пулюй народився у містечку Гримайлові на Тернопільщині. Гімназійну освіту продовжив на теологічному факультеті Віденського університету (Тернопільщина тоді була частиною Австрійської імперії). З 1860 р. у Віденському університеті він почав опановувати філософські науки й одночасно працювати асистентом з експериментальної фізики. З часом молодий експериментатор прибув у Страсбург вивчати електрику. Успішно співпрацюючи з керманичами європейської фізичної думки, захистив дисертацію доктора з відзнакою. В наступні роки праця І.Пулюя знову пов’язана з Віденським університетом, пізніше (з 1884 р.) він професор фізики німецької вищої технічної школи (Прага).

До 1884 р. Європа знала одну електролампу – Едісонову. Та ось на Всесвітній виставці у Штайарі оголосили: лампа Пулюя (він працював над удосконаленням ниток розжарювання) краща. Іван Пулюй першим дослідив так зване холодне, або неонове світло, запровадив на телефонних станціях розподільний трансформатор, взяв участь у розробці першої у Європі електростанції змінного струму.

Є всі підстави вважати І.Пулюя попередником Рентгена у дослідженні таємничих променів. І.Пулюй працюючи у вищій німецькій технічній школі у Празі, проводить дослідження катодних променів у трубках власної конструкції. Пізніше вони стали називатися “Пулюєвими лампами”, які на той час були найкращими джерелами невидимих і невідомих променів. Пулюй відкрив здатність Х–променів проникати через різні речовини і отримав за допомогою них перші знімки тіла людини. Трубка конструкції Пулюя зберігається в Дермонському музеї США. З трубками Пулюя працювали багато дослідників, в тому числі Рентген, який знав про дослідження Пулюя, але першим запатентував відкриття Х–променів.

Іван Пулюй був не тільки вченим–фізиком. Він також був відомим громадським діячем. Його турбували проблеми національного відродження України. Разом з Кулішем і Нечуєм–Левицьким він переклав на українську мову повний текст Біблії.

На одному з будинків у Празі можна зустріти меморіальну дошку з написом: „Тут жив і 31 січня 1918 р. помер професор Іван Пулюй – український учений і дослідник”. В прощальному слові ректор Празької Політехніки професор Бах сказав: “Ти був людиною сильних переконань і гостро викарбуваною особистістю, але також людиною, що знала, як дотримуватися вірності народові, з якого ти вийшов, і нема більшої вірності, ніж вірність власному народові”.





залишити коментар
Сторінка1/7
Дата конвертації09.04.2012
Розмір1.8 Mb.
ТипНавчально-методичний посібник, Освітні матеріали
Додати документ в свій блог або на сайт

страницы:   1   2   3   4   5   6   7
плохо
  1
отлично
  2
Ваша оцінка:
Додайте кнопку на своєму сайті:
uadocs.exdat.com

База даних захищена авторським правом ©exdat 2000-2014
При копировании материала укажите ссылку
звернутися до адміністрації
Реферати
Автореферати
Методички
Документи
Поняття

опублікувати
Документи

Рейтинг@Mail.ru
наверх