Том 9, номер 2, 2003 ISSN 1609 - 3143


Физическое образование
в вузах


Издательский Дом Московского Физического общества
мер 1, 2003 Том 9, номер 1, 2003 Том 9, номер 1, 2003 Том 9, номер 1, 2


Редколлегия журнала "Физическое образование в вузах"

Главный редактор

Крохин Олег Николаевич - академик, Московский инженерно-физический институт (государственный университет), Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, Россия.

Заместители Главного редактора

Гладун Анатолий Деомидович - Московский физико-технический институт (государственный университет), Долгопрудный Московской области, Россия.
Николаев Владимир Иванович - Московский государственный университет
им. М.В. Ломоносова, Центр переподготовки научно-педагогических кадров МГУ, Москва, Россия.
Суханов Александр Дмитриевич - Российский университет дружбы народов, Российский научный центр физического образования, Москва, Россия.
Шапочкин Михаил Борисович - Московский энергетический институт (технический университет), Московское физическое общество, Москва, Россия.

Редакционная коллегия

Кудрявцев Николай Николаевич - Московский физико-технический институт (государственный университет), Долгопрудный Московской области, Россия.
Колесников Юрий Леонидович - Санкт-Петербургский государственный институт точной механики и оптики (технический университет), Санкт-Петербург, Россия.
Лебедев Юрий Анатольевич - Объединённое физическое общество РФ, Москва, Россия.
Песоцкий Юрий Сергеевич - Российское научно-производственное объединение "Росучприбор", Москва, Россия.
Рудой Юрий Григорьевич - Российский университет дружбы народов, Москва, Россия.
Светозаров Владимир Владимирович - НТЦ "ВЛАДИС", Московский инженерно-физический институт (государственный университет), Москва, Россия.
Спирин Геннадий Георгиевич - Московский авиационный институт (технический университет), Москва, Россия.
Трухин Владимир Ильич - Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия.
Чернышев Виктор Викторович - Военный авиационный технический университет, (Военно-воздушная инженерная академия им. Н.Е. Жуковского), Москва, Россия.

Ответственный секретарь

Калачев Николай Валентинович - Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Московское физическое общество, Москва, Россия.

Техническая редакция

Березин Павел Дмитриевич - Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, Россия.
Черткова Ирина Николаевна - Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, Россия.

Издательский дом МФО, 2003 г.


Физическое образование в вузах
Т. 9, N 2, 2003
Содержание

3 Введение
В.И. Николаев
5 Дополнение к Приказу Минобразования РФ от 24.05.2002 N 1918
8 Естественнонаучная подготовка в образовании инженера
В.С. Идиатулин
24 Теория возмущений для атома Бора-Зоммерфельда. Водородоподобные ионы и ридберговы состояния aтомов
С.С. Красильников
31 Актуальные прикладные проблемы и современный курс общей физики для технических вузов
В.В. Кисин, Ю.А. Зюрюкин, А.А. Князев
39 Решение прикладных задач по физике - важный фактор активизации познавательной деятельности обучающихся
М.С. Мартынов
45 Универсальный комплекс тестовых заданий различных уровней сложности как эффективное средство систематической оценки качества знаний студентов по физике
Н.Е. Чеботарева, В.А. Федорихин, В.М. Симонов, А.В. Шильников, Л.В. Жога
54 Об "эффекте" Джоуля-Томсона при радиационном стимулировании выхода водорода из металлов
И.П. Чернов, В.В. Ларионов
59 Соотношение натурного и модельного экспериментов в физическом практикуме
Ю.А. Воронин, Р.М. Чудинский
76 Изучение космических лучей в физическом практикуме МГТУ им. Н.Э. Баумана
П.В. Граменицкий
84 Светочувствительные приборы с зарядовой связью в атомном практикуме физического факультета МГУ
С.С. Красильников, Н.А. Красильникова, И.А. Савченко, А.В. Смирнов
91 Определение концентрации водорода в металлах на классическом приборе Гофмана
В.В. Ларионов, А.М. Лидер, И.П. Чернов
96 Наблюдение бифуркационного перехода в конвективном потоке воздуха
А.Н. Трусевич, А.П. Пятаков
103 Физический лекционный кабинет Томского политехнического университета
А.Ф. Горбачев, В.А. Москалев, Ю.Л. Пивоваров
108 Лабораторный практикум по физике для дистанционного обучения
Н.Н. Прибылов, Е.И. Прибылова, С.А. Прицепова
113 Компьютерный лабораторный практикум по молекулярной физике
В.Г. Суппес, Г.М. Полетаев
125 Аннотации

Physics in Higher Education
T. 9, N 2, 2003
The contents


3 Introduction
V.I. Nikolaev
5 Information
8 The Scientific Grounding for Engineering Education
V.S. Idiatulin
24 Perturbation Theory for Bohr-Sommerfeld Atom. Hydrogenlike Ions and Rydberg States of Atoms
S.S. Krasilnikov
31 Topical Applied Problems and Their Part in a Modern Course of General Physics for Higher Technical Education
V.V. Kisin, Yu.A. Zyuryukin, A.А. Knyazev
39 To Solve Applied Problems in Physics is an Important Aspect of Intensification of the Educational Activity of Students
M.S. Martynov
45 Universal Complex of Test Tasks Various Levels of Complexity as an Effective Method of Regular Control of Student▓s Skills in Physics
N.E. Chebotareva, V.A. Fedorikhin, V.M. Simonov, A.V. Shil▓nikov, L.V. Zhoga
54 Joule-Thompson Effect in Radiation Stimulation of Hydrogen Release from Metals
I.P. Chernov, V.V. Larionov
59 Ratio of Full-Scale and Model Experiments in Physical Experiment
Yu.A. Voronin, R.M. Chudiusky
76 Study of Cosmic Rays in a Physical Practical Work of MSTU
P. V. Gramenitsky
84 Lightsensitive Devices in Atomic Practice of Physics Department of MSU
S.S. Krasilnikov, N.A. Krasilnikova, I.A. Savchenko, A.V. Smirnov
91 Hydrogen Concentration Definition in Metals by the Classical Hoffman Device
V.V. Larionov, A.M. Lider, I.P. Chernov
96 Observation of Bifurcation Transition in Convective Flow of Air
A. N. Trousevitch, A. P. Pyatakov
103 Laboratory of Lecture Demonstrations on General Physics Course
A.F. Gorbachev, V.A. Moskalev, L.Yu. Pivovarov
108 Laboratory Practical Work on Physics for Remote Training
N.N. Pribylov, E.I. Pribylova, S.A. Pritsepova
113 Computer Laboratory Practical Work on Molecular Physics
V.G. Suppes, G.M. Poletaev
125 Abstracts

Введение

Уважаемые читатели!
В очередном номере журнала "Физическое образование в вузах" публикуются статьи по актуальным вопросам преподавания физики и проблемам организации физического образования в вузах и других учебных заведениях страны. В соответствии с установившейся традицией, статьи распределены по основным разделам журнала.
Первый раздел журнала содержит статьи по концептуальным и методическим вопросам преподавания общего курса физики. В статье В.С. Идиатулина обсуждаются современные принципы естественнонаучной подготовки студентов в системе высшего профессионального образования, рассматриваются вопросы о роли методологии естественных наук в формировании учебных программ и в учебном процессе в целом. В статье С.С. Красильникова рассматривается один из конкретных вопросов методики преподавания курса атомной физики - применению теории возмущений для описания свойств атома Бора - Зоммерфельда.
Во втором разделе, "Вопросы преподавания общего курса физики в технических университетах", помещены четыре статьи. В статье В.В. Кисина, Ю.А. Зюрюкина и А.А. Князева обсуждается вопрос о роли и месте актуальных прикладных задач в современном курсе общей физики для технических вузов. Во второй статье этого раздела, автор которой М.С. Мартынов, развивается идея о том, что решение прикладных задач по физике - один из важнейших факторов активизации познавательной деятельности учащихся. В статье Н.Е. Чеботарева и др. описан комплекс заданий трех уровней сложности, предназначенный для тестирования теоретических знаний и навыков решения задач по курсу общей физики, для студентов нефизических специальностей технических вузов. Последняя статья раздела (ее авторы И.П. Чернов и В.В. Ларионов) посвящена описанию задач для семинарского занятия по теме "Реальные газы. Эффект Джоуля - Томсона", в которых рассматривается явление радиационного стимулирования выхода водорода из металлов.
Раздел "Современный лабораторный практикум по физике" содержит три статьи. Статья Ю.А. Воронина и Р.М.Чудинского посвящена обсуждению вопроса о соотношении реального и абстрактного в задачах физического практикума. В статье П.В. Граменицкого описаны лабораторные работы по изучению космических лучей в общем физическом практикуме на радиотехническом факультете МГТУ им. Н.Э. Баумана. Опыт применения светочувствительных приборов с зарядовой связью в атомном практикуме описывается в статье С.С. Красильникова и др. - на примере лабораторных задач, предназначенных для студентов 3-го курса физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.
Статьи четвертого раздела посвящены демонстрационному эксперименту. В статье В.В. Ларионова, А.М. Лидера и И.П. Чернова описывается демонстрационный опыт по определению концентрации водорода в металлах на приборе Гофмана. Статья А.Н. Трусевича и А.П. Пятакова посвящена описанию простого эксперимента по наблюдению бифуркационного перехода в конвективном потоке воздуха. В статье А.Ф. Горбачева, В.А. Москалева и Ю.Л. Пивоварова описываются современное состояние и возможности кабинета лекционных демонстраций по курсу общей физики в Томском политехническом университете.
Номер журнала завершается двумя статьями из раздела "Методика аудио-, видео- и компьютерного обучения". В статье Н.Н. Прибылова, Е.И. Прибыловой и С.А. Прицепова рассматриваются особенности организации лабораторного практикума по физике при дистанционном методе обучения с применением "виртуальных лабораторных работ". И, наконец, в статье В.Г. Суппеса и Г.М. Полетаева обсуждаются возможности современной компьютерной техники при моделировании физических процессов и проведении компьютерного физического эксперимента на примере компьютерного лабораторного практикума по молекулярной физике.
Напоминаем всем вам, дорогие читатели журнала "Физическое образование в вузах", что редколлегия ждет от вас новых статей по проблематике журнала, отзывов о его работе и предложений по ее улучшению.

Ответственный редактор В.И. Николаев

Естественнонаучная подготовка в образовании инженера
В.С. Идиатулин
Ижевская государственная сельскохозяйственная академия
426069, Ижевск, ул. Студенческая, 11, e-mail: root@isa.nivad.ru

Рассмотрены современные принципы естественнонаучной подготовки студентов в системе высшего профессионального образования. Обсуждается методология естественных наук, а также отражение научной реальности в учебных программах и в учебном процессе.

Теория возмущений для атома Бора-Зоммерфельда. Водородоподобные ионы и ридберговы состояния aтомов
С.С. Красильников
МГУ, Физический факультет, 119899, Воробьевы Горы, тел.(095) 9391304
e-mail: ssk@srdmail.sinp.msu.ru 
Из правил квантования Бора-Зоммерфельда получен классический аналог квантовомеханической теории возмущений первого порядка; "легко и просто" вычисляются асимптотически ( l >> 1) правильные средние значения потенциалов возмущения мультипольного вида ~ const < 1/r k >n , l  ,  k >= 2,   их зависимость от квантовых чисел n, I; приводятся примеры вычисления сдвигов и расщеплений бальмеровых уровней энергии √ тонкая структура, квантовые дефекты ридберговых уровней атомов и др. Результаты пригодны для всех кулоновских систем - мезоатомов, позитрония и т.д. Метод может быть использован при чтении курсов физики атома.

Актуальные прикладные проблемы и современный курс общей физики для технических вузов
В.В. Кисин, Ю.А. Зюрюкин, А.А. Князев
Саратовский государственный технический университет

Целью данной работы является рассмотрение места и роли актуальных прикладных проблем в современном курсе общей физики для технических вузов, основанное на материале, который содержится в учебниках [1-5], и материале, полученном в результате практической работы авторов со студентами разных специальностей Саратовского государственного технического университета.

Решение прикладных задач по физике - важный фактор активизации познавательной деятельности обучающихся
М.С. Мартынов
Академия Федерального Агентства правительственной связи и ин- формации при Президенте Российской Федерации, г. Орел
В статье освещается опыт решения физических задач межпредметного характера с целью активизации познавательной деятельности обучающихся. Приведены примеры некоторых прикладных задач, сформулированы рекомендации преподавателям

Универсальный комплекс тестовых заданий различных уровней сложности как эффективное средство систематической оценки качества знаний студентов
по физике
Н.Е. Чеботареваа, В.А. Федорихина, В.М. Симонов b,
А.В. Шильникова, Л.В. Жогаа

а - Волгоградская государственная архитектурно-строительная академия
400074, Волгоград, Россия, ул. Академическая, д. 1
e-mail: postmaster@vgasa.ru
b - Волгоградский государственный педагогический университет им. Серафимовича
400005, Волгоград, Россия, пр. Ленина, д. 27
Разработан комплекс заданий трех уровней сложности для тестирования теоретических знаний студентов и навыков решения ими задач по курсу общей физики для нефизических специальностей технических вузов. Комплекс тестовых заданий в письменном и компьютерном вариантах прошел апробацию на кафедре физики ВолгГАСА в течение последних трех лет и показал адекватность систематической оценки качества знаний студентов.


Об "эффекте" Джоуля-Томсона при радиационном стимулировании выхода водорода из металлов
И.П.Чернов, В.В. Ларионов
Томский политехнический университет
E-mail: chernov@tpu.ru
Рассмотрены задачи для практикума по физике (семинарские занятия) по теме "Реальные газы. Эффект Джоуля-Томсона". Задачи составлены для студентов направления "Физика" на основе явлений, изучаемых авторами в своих научных исследованиях. Подобное взаимодействие научных и учебных целей всегда плодотворно и вызывает повышенный интерес студенческой аудитории.

Соотношение натурного и модельного экспериментов в физическом практикуме
Ю.А. Воронин, Р.М. Чудинский
Воронежский государственный педагогический университет
Статья посвящена проблеме соотношения натурного и модельного экспериментов в физическом эксперименте. Авторами рассмотрена классификация эксперимента, предложена структурно-функциональная схема получения знания натурным и модельным экспериментами при выполнении студентами физического практикума; определены сходства и различия натурного и модельного экспериментов в процессе познания и исследования студентами явлений и законов природы; представлена структурная схема натурного и модельного экспериментов в процессе познания; выделены критерии натурного и модельного экспериментов, которые определяют их соотношение в познании и исследовании законов природы; определено, что натурный эксперимент в процессе познания явлений и объектов природы является первичным по отношении к модельному эксперименту.

Изучение космических лучей в физическом практикуме МГТУ
П.В. Граменицкий
МГТУ им. Н.Э. Баумана, кафедра физики
Описаны лабораторные работы общефизического практикума по изучению космических лучей, сочетающие реальные измерения и компьютерное моделирование.

Светочувствительные приборы с зарядовой связью в атомном практикуме физического факультета МГУ
С.С. Красильников, Н.А. Красильникова, И.А. Савченко, А.В. Смирнов
МГУ, Физический факультет, 119899, Воробьевы Горы, тел.(095) 9391304
e-mai: ssk@srdmail.sinp.msu.ru
Излагается опыт применения светочувствительных линейных приборов с зарядовой связью в оптическом подразделении атомного практикума для студентов 3 - го курса физического факультета МГУ .

Определение концентрации водорода в металлах на классическом приборе Гофмана
В.В. Ларионов, А.М. Лидер, И.П. Чернов
Томский политехнический университет
E-mail: chernov@tpu.ru
Рассматривается проблема применения известных классических приборов для демонстрации новых научных достижений в области современной физики и их внедрения в учебный процесс, что позволяет достаточно просто использовать информационные технологии "прямого доступа".

Наблюдение бифуркационного перехода в конвективном потоке воздуха
А.Н. Трусевич1), А.П. Пятаков2)
1) Лицей "Вторая школа", г. Москвы, ул. Фотиевой, 18
2) Московский Государственный Университет им. М. В. Ломоносова, 119899, Москва, Ленинские горы, МГУ, физический факультет
Предлагается простой эксперимент, позволяющий методом измерения горизонтального распределения температур на различных высотах над источником тепла (электрической плиткой), наблюдать сложный эффект нелинейный неравновесной термодинамики - организацию потока нагретого воздуха в две различные пространственные структуры, разделенные областью неустойчивого состояния, соответствующей точке бифуркации.


Физический лекционный кабинет Томского политехнического университета
А.Ф. Горбачев, В.А. Москалев, Ю.Л. Пивоваров
634050 г. Томск, пр. Ленина 43, ТПУ, каф. Теоретической и экспериментальной физики,
e-mail: pivovarov@fnsm.tpu.edu.ru

В статье представлена информация о современном состоянии и работе кабинета лекционных демонстраций, сопровождающих курс "Общая физика" в Томском политехническом университете, основанном в 1904 г.

Лабораторный практикум по физике для дистанционного обучения
Н.Н. Прибылов 1, Е.И. Прибылова 2, С.А. Прицепова 1
1Российский Государственный Открытый Технический Университет
Путей Сообщения (Воронежский филиал)
394061, г. Воронеж, ул. Урицкого, 75а. E-mail: vf@vups.vrn.ru
2Российский Государственный Технический Университет
Рассмотрены особенности построения лабораторного практикума по физике при дистанционном методе обучения, с применением виртуальных лабораторных работ средствами среды графического программирования LabVIEW. В качестве примера описана лабораторная работа "Изучения спектров излучения абсолютно черного тела". В разрабатываемых с помощью LabVIEW лабораторных работах имеется возможность реализации активной формы эксперимента: действия оператора определяют получаемый им результат.

Компьютерный лабораторный практикум по молекулярной физике
В.Г. Суппес, Г.М. Полетаев
Кузбасская государственная педагогическая академия
Алтайский государственный технический университет
В данной работе рассматривается возможность использования метода молекулярной динамики при написании программ для компьютерного лабораторного практикума по молекулярной физике. Показано, что применение двумерной модели кристалла дает при выполнении лабораторной работы результаты, удовлетворительно согласующиеся с известными экспериментальными значениями изучаемых характеристик металлов.


The Scientific Grounding for Engineering Education
V.S. Idiatulin
Izhevsk State Agriculture Academy
The present day concepts in scientific grounding for students in higher vocational education are considered. The methodology of natural sciences and the reflection of the science reality into curriculum and studies are discussed.

Perturbation Theory for Bohr-Sommerfeld Atom. Hydrogenlike Ions and Rydberg States of Atoms
S.S. Krasilnikov
Moscow State University
Quantization rules of Bohr - Sommerfeld are reformulated to classical analogue of quantum mechanical perturbation theory of first order. The mean value of perturbation potentials of multipole form < const / rk  > n,l   ( k >=2 )   and its dependence on quantum numbers n, l are calculated ; the results are asymptotically correct at l >> 1. The examples of shifts and splittings of Balmer energy levels are listed √ fine structure, quantum defects of Rydberg energy levels of atoms, etc. This method may be used in education courses of atomic physics.

Topical Applied Problems and Their Part in a Modern Course of General Physics for Higher Technical Education
V.V. Kisin, Yu.A. Zyuryukin, A.А. Knyazev
Saratov State Technical University
Analyzing our teaching experience in Saratov Technical University, we consider the part played by topical applications in a modern course of General Physics for higher technical educational institutions. The problem is analyzed from the viewpoint of modern education requirements as well as the lecturer possibilities, complexity level of the basic physics course, optional (elective) components of the teaching program, objective sequence, and time resources. The main purpose of teaching the general physics course in a technical college is to deliver a system of fundamental knowledge in physics and to form an adequate physical intuition in student minds.
Simultaneously, the course should reflect the most topical applied problems.
During the whole history of progress, fundamental and applied science, industry demands and technological abilities were bind together complementing and influencing each other. The modern trend of permanent development of those binding and fruitful relationships can be illustrated in the lecture course by suitable examples prepared taking into account the student level of training.

To Solve Applied Problems in Physics is an Important Aspect of Intensification of the Educational Activity of Students
M.S. Martynov
Academy of the Federal Agency of Governmental Communications and Information under the President of the Russian Federation, Orel
The article describes the experience in the solution of problems in physics having intersubject character aimed at the intensification of the educational activity of students. Some examples of applied problems and recommendations to the teachers are presented.

Universal Complex of Test Tasks Various Levels of Complexity as an Effective Method of Regular Control of Student▓s Skills in Physics
N.E. Chebotareva, V.A. Fedorikhin, V.M. Simonov, A.V. Shil▓nikov, L.V. Zhoga
Volgograd State Academy of Architecture and Civil Engineering, 400074, Volgograd, Russia, Akademicheskaja Str., 1.
E-mail: postmaster@vgasa.ru
Three-levels complex of theoretical and practical skills in general physics for students of non-physical specialities of technical institutions was created. The complex of test tasks in written and computer versions has been checked up at the department of physics VSAACE and proved its good quality in control of student▓s skills.

Joule-Thompson Effect in Radiation Stimulation of Hydrogen Release from Metals
I.P. Chernov, V.V. Larionov
Tomsk Polytechnic University
e-mail: chernov@tpu.ru
The paper presents tasks compiled for practical training in physics (seminars) on "Real gases. Joule-Thompson effect". The tasks are intended for physical students and are based on phenomena studied by the authors in their research investigations. The correlation between scientific and academic purposes is always fruitful, and stimulates great interest among students.

Ratio of Full-Scale and Model Experiments in Physical Experiment
Yu.A. Voronin, R.M. Chudiusky
Voronezh State Pedagogical University

The article is devoted to the problem of a ratio between of full-scale and model types of experiment in physical experimenting. The authors consider a classification of experiments, and suggest a structural and functional scheme of getting knowledge with the help of full-scale and model experiments during the students practice in physics; they also define similarities and difference of a full-scale and model experiments in the cognitive and research processes, connected with studying phenomena and laws of nature; offer a structural scheme of full-scale and model experiments in the process in cognition; as well as the criteria that may be used for determining be relation these two types of experiments and consider the full-scale experiment as be primary one.

Study of Cosmic Rays in a Physical Practical Work of MSTU
P. V. Gramenitsky
Bauman Moscow State Technical University, Physics Department
The practical works on study of cosmic rays in the general physics lab combining real measurements and computer simulation are described.

Lightsensitive Devices in Atomic Practice of Physics Department of MSU
S.S. Krasilnikov, N.A. Krasilnikova, I.A. Savchenko, A.V. Smirnov
Moscow State University
The experience of use those devices in laboratory practice of Physics Department of MSU is presented.

Hydrogen Concentration Definition in Metals by the Classical Hoffman Device
V.V. Larionov, A.M. Lider, I.P. Chernov
Tomsk Polytechnic University
The problem of application of well-known classical devices is considered for demonstration of new scientific achievement in the field of modern physics and their introduction in educational process that allows simply enough to use information technologies "of direct access".

Observation of Bifurcation Transition in Convective Flow of Air
A.N. Trousevitch, A.P. Pyatakov
M.V. Lomonosov Moscow State University

Simple experiment is proposed that enables to observe intricate phenomenon of nonlinear nonequilibrium thermodynamics by means of horizontal temperature distribution measurements at different heights over an electric stove. This phenomenon is organization of the heat air flow into two different spatial structures separated by the nonequilibrium state zone corresponding to the bifurcation point.

Laboratory of Lecture Demonstrations on General Physics Course
A.F. Gorbachev, V.A. Moskalev, L.Yu. Pivovarov
Tomsk Polytechnic University
We present here the report on the modern status of the laboratory of lecture demonstrations on general physics course at Tomsk Polytechnic University.

Laboratory Practical Work on Physics for Remote Training
N.N. Pribylov1, E.I. Pribylova 2, S.A. Pritsepova1
1Russian State Open Technical University Railway
2Russian State Technical University
The features of construction of a laboratory practical work on physics are reviewed at a remote method of training, with application of virtual laboratory activities by means of medium of graphic programming LabVIEW. As an example the laboratory activity
"Analyses of radiation spectrums of an ideal black body" is described. In activities developed with the help LabVIEW laboratory, there is a capability of implementation of the fissile form(shape) of experiment: the operatings of the operator determine outcome, received by him.

Computer Laboratory Practical Work on Molecular Physics
V.G. Suppes, G.M. Poletaev
Kuzbas State Pedagogic Academia
In the present work the opportunity of use of a method of molecular dynamics is considered at spelling of the programs for a computer laboratory practical work on molecular physics. It is shown that the application two-measuring model of a crystal gives at performance of laboratory work results satisfactorily conterminous to known experimental values of the investigated characteristics of metals.