Планирование эксперимента - Лекция01

Методы исследования

Примеры:

Открытие инертных газов и достраивание периодической системы элементов – методы спектроскопии (Р.У. Рамзай, 1894-1899 гг.)

Методы исследования

Примеры:

Открытие вирусов – электронный микроскоп (Э. Руска, 1932 г., Нобелевская премия 1986 г.)

Открытие бактерий – оптический микроскоп (Антони ван Левенгук, 1676 г.)

Методы исследования

Примеры:

Работа ионных каналов – метод локальной фиксации потенциала, patch-clamp (Э. Неер, Б. Сакман, Нобелевская премия 1991 г.)

Нобелевские премии

Дж. Фенн, К. Танаки, К. Вютрех (2002) - за разработку методов масс-спектрометриии и ЯМР для исследования биомолекул;

П. Лотесберг и П. Мэнсфилд (2003) – метод ЯМРтомографии для исследования внутренних органов;

Дж. Хилл (2005) – интерференционные методы измерения, обеспечивающие точность ~10-11 м;

А. Гейм, К. Новоселов (2010) - за новаторские эксперименты по исследованию двумерного материала графена;

С. Арош, Д. Вайнленд (2012) - За создание прорывных технологий манипулирования квантовыми системами

Методов очень много!

Изучить все методы измерения нереально. Что делать?

1.Познакомиться с физическими принципами, лежащими в основе базовых методов исследования

2.Для конкретной задачи - ориентироваться в существующих подходах и выбрать оптимальные методы из множества возможных

3.Выработать самостоятельный подход к изучению новых методов:

Что лежит в основе метода?

Какая информация об исследуемой системе может быть получена в результате?

Каковы ограничения в применении метода?

Обработка данных

Цель проведения эксперимента – проверка гипотез, позволяющих сделать выбор в пользу одной из гипотез.

Задача

Проверить гипотезу о том, что распределение студентов 1 курса ФМХФ по группам происходит в соответствие с их ростом.

Что оценивается на олимпиадах

1.Теоретическое решение – 1-2 балла из 10

*Решение несколькими вариантами

*Исследование предельных случаев

2.Проведение измерений 1 способом в 1 опыте.

*Проведение качественного эксперимента

3.Проведение серии опытов, определение статистических характеристик распределения

*Проведение экспериментов при увеличении и уменьшении аргумента

4.Пояснение решения рисунками и графиками

*Описание конструкции (схемы) эксперимента (рисунок установки)

Что оценивается на олимпиадах

5.Оценка границ погрешности измерений

*Погрешности на графиках

6.Анализ результатов

*Сравнение с табличными данными

*Сравнение результатов разных экспериментов между собой и с теорией

7.Представление результатов измерений

*Лабораторный журнал

*Оформление таблиц с результатами

*Запись условий проведения экспериментов

8.Проверка гипотез

Пример

Задача

Измерение коэффициента трения покоя параллелепипеда по поверхности.

Методы:

1.Скольжение по наклонной плоскости – граничный угол наклона.

2.Измерение динамометром граничной силы.

3.Граничная высота опрокидывания параллелепипеда на другую грань.