Порядок выполнения работы H H

Электродвижущая сила ε , В

Сила тока I , А

Напряжение U , В

Внутреннее сопротивление источника тока r , Ом

Среднее значение внутреннего сопротивления r_ср , Ом

Относительная погрешность δ , %

⇐ Назад

1.Сделать рисунок.

2.Определить атмосферное давление (Н)

с помощью барометра. 1мм рт.ст. = 133 Па

3.Измерить длину барометрической трубки L h₁

4.Измерить h₁ – гидростатического дав- L

ления водного столба в мм водного

столба.

5.Измерить ℓ (мм).

6.Полученные данные занести в таблицу. ℓ

7.Провести вычисления по формулам: ℓ

Т=const; p₁V₁ = p₂V₂;

p = (H+h₁/ 13.6); h= h₁/13,6 мм рт.ст.; V = (L-ℓ);

PV = (H+h₁/ 13.6) (L-ℓ)

и результат занести в таблицу и сделать вывод.

8. Вычислить относительную погрешность измерения δ=

Результаты измерений:

№ опыта	Показания барометра Н, мм. рт. ст	Давление водного cтолба h₁, мм. вод. ст.	Длина трубки L, мм	Высота водного столба ℓ, мм	Постоянная PV= C, Паּм³	Среднее значение постоянной С_ср,, Паּм³	Относительная погрешность δ, %

Расчеты:

Ответы на вопросы:

1) Какие процессы в газах называются изопроцессами?

2) Имеет ли значение при получении результатов работы диаметр поперечного сечения трубки?

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Вывод:

Дополнительные задания

Вариант 1.

1. Газ сжат изотермически от объема 10л до объема 8л. Давление при этом стало равным 4^.10⁸Па. Определить первоначальное давление газа.

2. При изохорном нагревании идеального газа, взятого при температуре 320К, его давление увеличилось от 1,4^.10⁵ Па. Как изменилась температура газа?

Вариант 2.

1. При изотермическом расширении газа объемом 2л, его давление изменилось от 3^.10⁶Па до 5^.10⁵Па. Каким стал объем газа?

2. При температуре 52⁰С давление газа в баллоне 2^.10⁵Па. На сколько изменилось его давление при температуре 133⁰С.

Решение задач:

Домашнее задание:

1. При изобарном нагревании идеального газа от температуры 280 К до температуры 400 К, его объем стал равен 160 л. Определить первоначальный объем газа.

2. Газ сжат изотермически от объема 8 л до объема 6 л, давление при этом возросло на 4 кПа. Каким было начальное давление?

3. В баллоне емкостью 100 л находится газ под давлением 4,9 · 10⁵ Па. Какой объем займет газ, при нормальном давлении и неизменной температуре?

Лабораторная работа №6

Тема: «Определение относительной влажности воздуха»

Цель работы:научиться определять относительную влажность воздуха с помощью психрометра.

Оборудование: психрометр, термометр, таблица.

Теория:

Абсолютную влажность воздуха определяют по точке росы. С помощью гигрометра определяют температуру, при которой пар, имеющийся в воздухе, становится – насыщенным, а затем, пользуясь таблицей «Давление насыщенных паров и их плотность при различных температурах», определяют абсолютную влажность.

Относительная влажность В показывает, сколько процентов составляет абсолютная влажность от плотности водяного пара _н, насыщающего воздух при данной температуре:

В =

Порядок выполнения работы:

1. Определить температуру сухого термометра.

2. Определить температуру смоченного термометра.

3. Вычислить разность показаний термометров.

4. По психрометрической таблице определить относительную влажность В.

5. По справочной таблице найти плотность насыщенного пара для данной температуры воздуха.

6. Вычислить абсолютную влажность воздуха (плотность водяного пара), пользуясь формулой В = , откуда

7. Определить точку росы.

8. Результаты измерений записать в таблицу.

9. Измерения повторить для другого помещения.

10. Сделать вывод.

Результаты измерений:

Показания термометров	Разность показаний термометров Δt = (t₁-t₂),⁰С	Относит. влажность воздуха B, %	Абсолютн. влажность воздуха ρ_a, кг/м³	Точка росы T_p, ⁰С
Сухого t₁,⁰С	Влажного t₂, ⁰С

Расчеты:

Δt = (t₁-t₂)

Δt₁ =

Δt₂ =

Δt₃ =

Вывод:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ответы на вопросы:

1.Что называется точкой росы?

2.Почему после жаркого дня роса бывает более обильной?

Дополнительные задания:

Вариант 1.

1. Относительная влажность воздуха при 20⁰С равна 60%. При какой максимальной температуре выпадает роса?

2. Определить относительную влажность воздуха, если сухой термометр психрометра показывает 294К, а влажный 286К.

Вариант 2.

1.Относительная влажность воздуха при температуре 293 К равна 44%. Что показывает влажный термометр психрометра?

2.Воздух при температуре 30⁰С имеет точку росы при 13⁰С.Определить абсолютную и относительную влажность воздуха.

Решение задач:

Домашнее задание:

1. В комнате объемом 150м³ при температуре 25⁰С содержится 2,07 кг водяных паров. Определить абсолютную и относительную влажность воздуха, если плотность насыщенных водяных паров равна 23^.10^-3 кг/м³.

Лабораторная работа №7

Тема: «Определение коэффициента поверхностного натяжения воды»

Цель работы:научиться определять коэффициент поверхностного натяжения жидкости методом капилляров.

Оборудование:мензурка с водой , набор капиллярных трубок, линейка.

Теория:

поднятие смачивающей жидкости в капиллярной трубке над уровнем жидкости в большом сосуде происходит в результате того, что поверхность жидкости стремится сократиться, поэтому на жидкость оказывает дополнительное давление Δр=2σ/R , где R- радиус капилляра. Смачивающая жидкость в капилляре поднимается на такую высоту, при которой вес ее столбика над уровнем жидкости в большом сосуде уравновесится силой дополнительного давления mg=ΔpS, или Shg=2σS/R, откуда h=2σ/(R g), где - плотность жидкости.

Порядок выполнения работы:

1. Измерить диаметр трубки и определить радиус R.

2. Опустить трубку в воду и определить h.

3. Данные занести в таблицу и определить

коэффициент поверхностного натяжения σ

по формуле σ

4. Сделать вывод.

5. Вычислить относительную погрешность

Результаты измерений:

№ опыта	Диаметр капилляр- ной трубки d , м	Высота подъема воды в капилляре h , м	Плотность воды ρ , кг/м³	Коэффициент поверхностного натяжения σ , Н/м	Среднее значение rоэффициента поверхностного натяжения σ_ср , Н/м	Табличное значен. коэффициента поверхностного натяжения σ_таб , Н/м	Относительная погрешность δ , %

Расчеты:

σ₁ =

σ₂ =

σ_ср=

Ответы на вопросы:

1. Почему и как поверхностное натяжение зависит от температуры жидкости?

2. Изменится ли результат вычислений, если диаметр канала трубки будет меньше?

3. Почему расплавленный жир плавает на поверхности воды в виде кружков? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дополнительные задания:

Вариант 1.

1. Для определения коэффициента поверхностного натяжения воды была использована пипетка с диаметром выходного отверстия 2мм. Масса 40 капель оказалась равна 1,9 г. Каким получается значение коэффициента поверхностного натяжения воды?

Вариант 2.

1. Для определения поверхностного натяжения воды использован метод отрыва капель. Определить поверхностное натяжение воды, если масса 200 капель равна 9,2 г, а диаметр шейки капли во время ее отрыва равен 2мм.

Решение задач:

Домашнее задание:

1. При измерении коэффициента поверхностного натяжения спирта воспользовались пипеткой с диаметром выходного отверстия 1,6 мм. Масса 100 капель составила 1,12 г. Найти коэффициент поверхностного натяжения.

2. Определить на какую высоту поднимается масло по фитилю диаметр капилляров которого 0,2 мм, плотность масла 870 кг/м³, коэффициент поверхностного натяжения 26 ·10^-3Н/м

Лабораторная работа № 8

Тема: «Определение удельного сопротивления проводника»

Цель работы: определить опытным путем удельное сопротивление проводника.

Оборудование: реостат, масштабная линейка, штангенциркуль, амперметр, вольтметр, источник электрической энергии, ключ, соединительные провода.

Теория:

Основной электрической характеристикой проводника является сопротивление. Для металлического проводника сопротивление R прямо пропорционально его длине ℓ и обратно пропорционально площади поперечного сечения S: R= ℓ / S, где - удельное сопротивление (выражается в Ом·м); оно выражает зависимость сопротивления от материала проводника, показывает, каким сопротивлением обладает проводник длиной 1м и площадью сечения 1м²:

= RS /ℓ

В качестве испытуемого материала можно использовать обмотку реостата на 6 В.

Порядок выполнения работы:

1. Для измерения длины проволоки необходимо измерить диаметр D керамического цилиндра реостата и подсчитать число витков на нем n. Длина проволоки определяется по формуле: ℓ = πDn

2. Для определения площади S поперечного сечения проволоки необходимо знать ее диаметр. Для этого следует измерить штангенциркулем длину обмотки реостата L; зная число витков n, определить диаметр проволоки d (d = L/n) и площадь поперечного сечения S (S = πd²/4).

3. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу.

4. Составить цепь по схеме, изображенной на рисунке.

5. После проверки преподавателем цепь замкнуть, измерить силу тока в реостате и напряжение на нем (когда реостат полностью введен в цепь). Пользуясь формулой закона Ома, определить R: R = U/I.

6. Учитывая, что провод реостата изготовлен из нихрома, сравнить результат опыта с табличным значением сопротивления нихрома и определить относительную погрешность по формуле:

δ=

Результаты измерений:

Число витков в обмотке реостата, n	Диаметр цилиндра D, м	Длина провода ℓ,м	Длина обмотки реостата L, м	Диаметр провода d, м	Площадь поперечного сечения S, м²	Сила тока I, А	Напряжение U, В	Сопротивление R, Ом	Удельное сопротивление ρ, Ом· м	Табличное значение удельного сопротивления ρ_nf_,_k, Ом · м	Относительная погрешность δ, %

Расчеты:

ℓ = πDn

ℓ =

d = L/n

d =

S = πd²/4

S =

R = U/I

R =

δ=

Ответы на вопросы:

1. Удельное сопротивление фехраля 1,1·10^-6Ом ·м. Что это значит?

2. В чем заключается причина электрического сопротивления металлов?

3. От чего зависит удельное сопротивление проводника?

Дополнительные задания

Вариант 1.

1. Сопротивление алюминиевого провода длиной 20м и площадью поперечного сечения 1мм² равно 0,56 Ом. Определить удельное сопротивление алюминия.

Вариант 2.

1. Обмотка реостата сопротивлением 84 Ом выполнена из никелиновой проволоки с площадью поперечного сечения 1 мм2. Какова длина проволоки?

Решение задач:

Домашнее задание:

1. Рассчитать сопротивление медной проволоки длиной 100 м и площадью поперечного сечения 2 мм².

2. Определить длину ртутного столбика, площадь сечения которого 1 мм², если его сопротивление 1 Ом.

Лабораторная работа №9.

Тема «Изучение последовательного и параллельного соединения проводников»

Цель работы: проверить опытным законы последовательного и параллельного соединения проводников.

Оборудование: два проволочных резистора, амперметр, вольтметр, источник электрической энергии, реостат, ключ, соединительные провода.

Теория:

Для последовательного соединения проводников:

а) Сила тока одинакова во всех проводниках

I = I₁ = I₂

б) Напряжение равно сумме напряжений на отдельных участках:

U=U₁+U₂

в) Общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников:

R= R₁+R₂

Для параллельного соединения проводников:

а) Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме токов текущих в

параллельных ветвях:

I= I₁ + I₂

б) Напряжение в параллельно соединенных участках цепи одинаковы:

U= U₁=U₂

в) Величина, равная обратному сопротивлению участка равна сумме обратных сопротивлений отдельных проводников:

Порядок выполнения работы:

Последовательное соединение проводников

1. Собрать цепь для изучения последовательного

соединения проводников по схеме 1.

2. Измерьте силу тока во всей цепи и на каждом

проводнике.

3. Измерьте напряжение во всей цепи и на каждом

проводнике.

4. Вычислите сопротивление всей цепи и каждого проводника.

5. Результаты занесите в таблицу.

6. Сравните напряжение во всей цепи с суммой напряжений на отдельных проводниках.

7. Сравните сопротивление всей цепи с суммой сопротивлений отдельных проводников.

Результаты измерений:

Сила тока, I (А)	Напряжение на всем участке цепи, U (В)	Сопротивление всего участка цепи, R (Ом)	Напряжение на концах 1 проводника, U₁(В)	Сопротивление 1 проводника, R₁ (Ом)	Напряжение на концах 2 проводника, U₂ (В)	Сопротивление 2 проводника, R₂ (Ом)

Расчеты:

R₁=

R₂=

U=U₁+U₂

R= R₁+R₂

Параллельное соединение проводников

1. Собрать цепь для изучения последовательного

соединения проводников по схеме 2.

2. Измерьте напряжение во всей цепи и на каждом

проводнике.

3. Измерьте силу тока во всей цепи и на каждом проводнике.

4. Вычислите сопротивление всей цепи и каждого проводника.

5. Результаты занесите в таблицу.

6. Сравните силу тока во всей цепи с суммой сил тока на отдельных проводниках.

7. Проверьте, подтверждается ли формула

Результаты измерений:

Напряжение на всем участке цепи, U (В)	Сила тока, I (А)	Сопротивление всего участка цепи, R (Ом)	Сила тока, I₁ (А)	Сопротивление 1 проводника, R₁ (Ом)	Сила тока, I₂ (А)	Сопротивление 2 проводника, R₂ (Ом)

Расчеты:

R₁=

R₂=

I= I₁ + I₂

Вывод:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ответы на вопросы:

1. Как соединены потребители электроэнергии в квартирах; лампочки в елочной гирлянде? Почему? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дополнительные задания

Вариант 1.

1. Сила тока в цепи, содержащей реостат, равна 3,2 А. Напряжение между клеммами реостата 14,4 В. Каково сопротивление той части реостата, в которой существует ток?

2. Сопротивление каждого проводника равно 2 Ом. Чему равно сопротивление двух таких проводников, соединенных последовательно?

3. Два проводника сопротивлением 4 и 8 Ом соединены параллельно. Напряжение на проводниках 4 В. Найдите силу тока в каждом проводнике и в общей цепи.

Вариант 2.

1. Сила тока в спирале электрической плитки 5,2 А, сопротивление спирали 46 Ом. Определить напряжение, под которым находится спираль.

2. Сопротивление каждого проводника равно 2 Ом. Чему равно сопротивление двух таких проводников, соединенных параллельно?

3. Цепь состоит из двух последовательно соединенных проводников, сопротивление которых 4 и 6 Ом. Сила тока в цепи 0,2 А. Найдите напряжение на каждом из проводников и общее напряжение цепи.

Решение задач:

Домашнее задание:

1. Рассчитать силу тока в электрической лампе, если напряжение в сети 220 В, а сопротивление спирали лампы 440 Ом.

2. Лампочка для карманного фонаря горит при напряжении 3,5 В и силе тока 0,28 А. Чему равно сопротивление спирали лампочки при горении?

3. Определить сопротивление цепи, состоящей из трех последовательно соединенных проводников сопротивлением 2, 3 и 4 Ом, а так же напряжение на каждом проводнике и полное напряжение в цепи, если сила тока в цепи 1 А.

Лабораторная работа №10

Тема: «Определение электродвижущей силы и внутреннего сопротивления источника электроэнергии»

Цель работы:научиться определять ЭДС источника тока и вычислять его внутреннее сопротивление.

Оборудование:источник электроэнергии, реостат, амперметр, вольтметр, ключ, провода.

Теория:

схема электрической цепи, которую используют в этой работе, показана на рисунке:

При разомкнутой цепи ЭДС источника тока равна напряжению на внешней цепи.

В эксперименте источник тока замкнут на вольтметр, сопротивление которого должно быть много больше внутреннего сопротивления источника тока r.

Внутреннее сопротивление источника тока можно измерить косвенно, сняв показания амперметра и вольтметра при замкнутом ключе. Действительно, из закона Ома для замкнутой цепи получаем Е.=U+IR, где U=IR – напряжение на внешней цепи.

Порядок выполнения работы:

1. Составить цепь по схеме; измерить ЭДС при разомкнутой цепи.

2. Замкнуть цепь и изменив сопротивление реостата, получить три показания амперметра I и вольтметра V.

3. Вычислить внутреннее сопротивление источника r, среднее значение и относительную погрешность. r= (E-U) / I ( c точностью до 0,001)

r_ср= (r₁ + r₂ +r₃) / 3

Δr_n= |r_ср– r_n|

Δr_ср= (Δr₁ +Δr₂ +Δr₃)/3

δ = (Δr_ср / r_ср) · 100%

4. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.

5. Сделать вывод.

Результаты измерений:

Расчеты:

r= (E-U) / I

r₁=

r₂=

r₃=

r_ср= (r₁ + r₂ +r₃) / 3

r_ср=

Δr₁= |r_ср– r₁|

Δr₁=

Δr₂= |r_ср– r₂|

Δr₂=

Δr₃= |r_ср– r₃|

Δr₃=

Δr_ср= (Δr₁ +Δr₂ +Δr₃)/3

Δr_ср=

δ = (Δr_ср / r_ср) · 100%

δ =

Ответы на вопросы:

1.Укажите условия существования электрического тока в проводнике? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.Какова роль источника электрической энергии в электрической цепи? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.Определить сопротивление внешней части цепи, пользуясь результатами произведенных измерений. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дополнительные задания

Вариант 1.

1. ЭДС источника электрической энергии равна 300В. При внешнем сопротивлении 50 Ом сила тока в цепи 4А. Найти падение напряжения внутри источника и его внутреннее сопротивление

Вариант 2.

1. Разность потенциалов на клеммах разомкнутого источника тока 6В. Определить внутреннее сопротивление источника тока, если при сопротивлении внешнего участка цепи 6 Ом сила тока равна 0,9 А.

Решение задач:

Домашнее задание:

1. Источник тока с ЭДС 220 В и внутреннее сопротивление 2 Ом замкнут проводником сопротивления 108 Ом. Определить напряжение внутри источника.

2. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока, если при внешнем сопротивлении 3,9 Ом сила тока в цепи равна 0,5 А, а при внешнем сопротивлении 1,9 Ом сила тока равна 1А.

Лабораторная работа №11

Тема: «Изучение электрических свойств полупроводников»

Цель работы:исследовать проводимость полупроводников, по данным опытов построить вольтамперную характеристику диода.

Оборудование: источник электроэнергии, миллиамперметр, микроамперметр, диод, резисторы, вольтметр, ключ.

Теория:

полупроводники характеризуются отличной от проводников проводимостью: собственной, дырочной (р – типа) и электронной (п – типа). Если два проводника с проводимостью разного рода привести в контакт, то на месте контакта образуется запирающий слой, который хорошо проводит ток в одном направлении и практически не проводит тока в другом. Это свойство используется в полупроводниковой технике.

Порядок выполнения работы:

1. Составить цепь по схеме. Диод включить в пропускном направлении.

2. Замкнуть цепь. Подобрать движение движка потенциометра так, чтобы вольтметр показал самое малое напряжение. Перемещая

Движок потенциометра, снять не менее пяти значений напряжения и силы тока. Результаты измерений записать в таблицу.

3. Диод включить в обратном направлении (запорном). Заменить миллиамперметр на микроамперметр. Цепь замкнуть и снять два показания вольтметра и микроамперметра.

4. По результатам измерений построить график зависимости силы тока от напряжения, откладывая по оси абсцисс – напряжение, а по оси координат – силу тока.

Результаты измерений:

№ опыта	Прямой ток	Обратный ток
Ток диода I , А	Напряжение диода U, В	Ток диода I , А	Напряжение диода U , В

График:

Ответы на вопросы:

1. В чем различие проводимости проводников и полупроводников?

2.Что показывает вольтамперная характеристика диода? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Какой проводник называется проводником n-типа, а какой проводником p-типа?

Дополнительные задания

Вариант 1.

1. На рис. изображена вольт-амперная характеристика полупроводникового диода. Определить, чему равно внутреннее сопротивление диода

а) в пропускном направлении при U = 0,3 B,

б) в запирающем направлении при U = - 400 B.

Вариант 2.

а) в пропускном направлении при I = 20 мА,

б) в запирающем направлении при U = - 200 B.

Решение задач:

Домашнее задание:

1. По данным рисунка определить 2 А

сопротивление резистора.

40 В

Лабораторная работа №12

Тема: «Определение показателя преломления стекла»

Цель работы: научиться строить ход лучей через стеклянную пластину, опытным путем определить показатель преломления стекла.

Оборудование: лампочка на подставке, батарея аккумуляторов, выключатель, стеклянная пластина с двумя боковыми плоскими параллельными гранями, экран со щелью, угольник, транспортир, бумага белая, соединительные провода.

Теория:

Свет при переходе из одной среды в другую меняет свое направление, т. е. преломляется. Преломление объясняется изменением скорости распространения света при переходе из одной среды в другую и подчиняется следующим законам:

1. Падающий и преломленный лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведенным через точку падения луча к границе раздела двух сред.

2. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для данных двух сред есть величина постоянная. Она называется относительным показателем преломления второй среды относительно первой: n =

Порядок выполнения работы:

1. Собрать электрическую цепь, присоединив лампочку к батарее через выключатель.

2. Установить перед лампочкой экран со щелью, а за ним положить лист белой бумаги.

3. Замкнуть цепь и получить яркую, тонкую полоску света на бумаге (световой луч).

4. Положить поперек полоски света стеклянную пластину.

5. Прочертить карандашом на бумаге линии вдоль преломляющих граней и отметить начало А и конец В падающего луча, а также точку С, выхода луча из стеклянной пластины.

6. Разомкнуть цепь и снять пластину.

7. Начертить падающий и преломленный лучи и перпендикуляр к пластине в точке падения.

8. Измерить углы падения α и преломления β транспортиром.

9. Вычислить показатель преломления по формуле n =

10. Повторить опыт при других углах падения и сопоставить результаты.

11. Сделать вывод.

Результаты измерений:

Расчеты:

Sin α₁ =

Sin β₁ =

n =

n₁ =

Sin α₂ =

Sin β₂ =

n₂ =

Sin α₃ =

Sin β₃ =

n₃ =

n_ср₌

δ=

Чертежи

Ответы на вопросы:

1. В чем различие абсолютного и относительного коэффициентов преломления?

2. Покажите на чертеже ход луча из стекла в воду.

Дополнительные задания

Вариант 1.

1. Луч переходит из воды в стекло. Угол преломления равен 40⁰.Найти угол падения.

2. Угол между падающим лучом и отраженным равен 84⁰. Определить угол падения.

Вариант 2.

1. Луч переходит из стекла в воду. Угол преломления равен 50⁰. Найти угол падения луча.

2. Угол между падающим лучом и отраженным равен 44⁰. Определить угол отражения.

Решение задач:

Домашнее задание:

1. Расстояние от Солнца до Земли 1,5 · 10⁸ км. Сколько времени идет свет от Солнца до Земли?

Лабораторная работа №13

Тема: «Измерение длины световой волны»

Цель работы:научиться экспериментально, определять длину световой волны для различных видимых частей спектра при помощи дифракционной решетки.

Оборудование: прибор для определения длины световой волны, дифракционная решетка, источник света.

Теория:

в работе для определения длины световой волны используется дифракционная решётка с периодом 1/100 мм или 1/50 мм (период указан на решётке). Она является основной частью измерительной установки. Решётка устанавливается в держателе, который прикреплён к концу линейки .На линейке же располагается чёрный экран с узкой вертикальной щелью посередине. Экран может перемещаться вдоль линейки, что позволяет изменять расстояние между ним и дифракционной решёткой. На экране и линейке имеются миллиметровые шкалы. Вся установка крепится на штативе

Если смотреть сквозь решётку и прорезь на источник света (лампу накаливания или свечу), то на чёрном фоне экрана можно наблюдать по обе стороны от щели дифракционные спектры 1-го, 2-го и т.д. порядков.

Длина волны λ определяется по формуле λ=

где d – период решётки, k – порядок спектра, φ – угол, под которым наблюдается максимум света соответствующего цвета.

Поскольку углы, под которыми наблюдаются максимумы 1-го и 2-го порядков, не превышают 5⁰, можно вместо синусов углов использовать их тангенсы: tg φ=

Расстояние a отсчитывают по линейке от решётки до экрана, расстояние

b – по шкале экрана от щели до выбранной линии спектра.

Окончательная формула для определения длины волны имеет вид: λ=

В этой работе погрешность измерений длин волн не оценивается из-за некоторой неопределённости выбора середины части спектра данного цвета.

Порядок выполнения работы:

1. Подготовить бланк отсчёта с таблицей для записи результатов измерений и вычислений.

2. Собрать измерительную установку, установить экран на расстоянии 50 см от решётки.

3. Глядя сквозь дифракционную щель в экране на источник света и перемещая решётку в держателе, установить её так, чтобы дифракционные спектры располагались параллельно шкале экрана.

4. Измерить по шкале бруска расстояние а от экрана прибора до дифракционной решетки.

5. Определить расстояние от нулевого деления шкалы до середины фиолетовой полосы, как слева b_л , так и справа b_п, для спектров 1-го порядка и вычислить среднее значение b_ср

6. Опыт повторить со спектрами второго порядка.

7. Такие же измерения выполнить для красной полосы дифракционного спектра.

8. Определить длину волны фиолетовых лучей для спектров 1-го и 2-го порядков и длину волны красных лучей для тех же спектров по формуле:

9. Сделать вывод.

2. Сравнить полученные результаты с табличными значениями длин волн красного и фиолетового цвета.

Результаты измерений:

№ опыта	Период решетки d, мм	Порядок спектра, k	Расстояние от решетки до экрана а, мм	Видимые границы спектра фиолетовых лучей	Видимые границы спектра красных лучей	Длина световой волны
слева b_л, мм	справа b_п , мм	среднее b_ср , мм	слева b_л, мм	справа b_п, мм	среднее b_ср,мм	для фиолетовых лучей λ_ф, мм	для красных лучей λ_кр, мм

Расчеты:

Для фиолетовых лучей:

Для красных лучей:

Ответы на вопросы:

1. Что называется дифракционной решеткой?

2. Чем отличается дифракционный спектр от дисперсионного?

Дополнительные задания

Вариант 1.

1. Дифракционная решетка содержит 50 штрихов на миллиметр. Под какими углами видны максимумы первого и второго порядков монохроматического излучения а длиной волны 400 Нм?

Вариант 2.

1. На дифракционную решетку, период которой 0,01 мм, направлена монохроматическая волна. Первый дифракционный максимум получен на экране смещенным на 3 см от первоначального направления света. Определить длину волны монохроматического излучения, если расстояние между экраном и решеткой 70 см.

Решение задач:

Домашнее задание:

1. Дифракционная решетка содержит 120 штрихов на 1 мм. Найти длину волны монохроматического света, падающего на решетку, если угол между двумя спектрами первого порядка равен 8⁰.

Литература

Основная:

1. Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика. Учебник для 10 кл. – М., 2009;

2. Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика. Учебник для 11 кл. – М., 2009;

3. Дмитриева В.Ф. Физика: учебник. – М., 2009;

4. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика-10 – М.: «Просвещение», 2012;

5. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика-11 – М.: «Просвещение», 2012;

6. Под ред. А.А. Пинского., О.Ф. Кабардина. Физика-10.– М.: Просвещение, 2009;

7. Под ред. А.А. Пинского., О.Ф. Кабардина. Физика-11.– М.: Просвещение, 2010;

8. Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Физика - 10. Базовый уровень /. – М.: Мнемозина, 2009;

9. Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Физика - 11. Базовый уровень /. – М.: Мнемозина, 2009;

Дополнительная:

1. Буров В.А. и др. Фронтальные лабораторные занятия по физике. 7 – 11 классы. Книга для учителя. – М.: Просвещение, 1996;

2. Бутырский Г.А., Сауров Ю.А. Экспериментальные задачи по физике: 10-11 классы. Книга для учителя. – М.: Просвещение, 1998;

3. Кабардин О.Ф., Орлов В.А. Экспериментальные задания по физике. 9 – 11 классы: учебное пособие для учащихся. – М.: Вербум – М, 2001;

4. Касьянов В.А. Физика. 10 кл.: Учебник для общеобразовательных учебных заведений. – М., 2008;

5. Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: Учебник для общеобразовательных учебных заведений. – М., 2008;

6. Под ред. Ю.И. Дика, О.Ф. Кабардина Физический практикум для классов с углубленным изучением физики: 10-11 кл. /. – М.: Просв., 1998.;

7. Под ред. С.Е. Каменецкого. Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе /– М.: ИЦ «Академия», 2002;

Содержание

Лабораторная работа № 1 «Определение ускорения тела при равноускоренном движении»…………………………………………………….. Лабораторная работа № 2 «Измерение коэффициента трения скольжения»… Лабораторная работа № 3 «Изучение закона сохранения механической энергии» …………………………………………………………………………… Лабораторная работа № 4 «Изучение законов колебаний математического маятника»………………………………………………………………………….. Лабораторная работа № 5 «Проверка закона Бойля-Мариотта»………………. Лабораторная работа № 6 «Определение относительной влажности воздуха». Лабораторная работа № 7 «Определение коэффициента поверхностного натяжения воды» ………………………………………………………………… Лабораторная работа № 8 «Определение удельного сопротивления проводника»……………………………………………………………………….. Лабораторная работа № 9 «Изучение последовательного и параллельного соединения проводников» ……………………………………………………… Лабораторная работа № 10 «Определение электродвижущей силы и внутреннего сопротивления источника электроэнергии» …………………… Лабораторная работа № 11 «Изучение электрических свойств полупроводников»……………………………………………………………….. Лабораторная работа № 12 «Определение показателя преломления стекла»… Лабораторная работа № 13 «Измерение длины световой волны» ……………. Литература………………………………………………………………………….

⇐ Назад