Laboratóriumi munka 1 mágneses tér hatásának megfigyelése. Előrehalad
1. A MUNKA CÉLJA. Mágneses mező hatásának megfigyelése áramtekercsre, árammal rendelkező egyenes vezetőre.
2. ESZKÖZÖK ÉS TARTOZÉKOK. Vezetéktekercs, állvány, DC áramforrás, kulcs, rúdmágnes, ívmágnes, egyenes vezető.
RÖVID ELMÉLET
Soroljuk fel a mágneses tér kísérletileg megfigyelendő főbb tulajdonságait, és azokat a kérdéseket, amelyeket a hallgatónak tudnia kell a laboratóriumi munka megkezdésekor.
1. Mágneses tér hat egy áramvezető vezetőre.
2. - a mágneses tér indukciója, vektorfizikai mennyiség, a mágneses térre jellemző erő.
3. A mágneses mező grafikusan ábrázolható erővonalak segítségével. A térvonal érintőjének van egy iránya, amely egybeesik a vektor irányával.
4. Az 1. ábrán térvonalak segítségével egy szalagmágnes, egy gyűrű árammal, egy tekercs árammal és egy ív alakú mágnes mágneses tere látható. N – északi mágneses pólus, S – déli mágneses pólus.
5. Amikor a mágneses térforrások kölcsönhatásba lépnek, a pólusok taszítják egymást, ellentétben a pólusok vonzzák egymást.
6. Az áramot vezető vezetékre mágneses térben ható erő (Amper-törvény):
F a = énB l sina, (1)
Ahol én - Kényszerítés áram a vezetőben;B– mágneses tér indukció;l – vezeték hossza; a a vezető és a vektor közötti szög. Erővektor iránya F aa balkéz szabály határozza meg.
MUNKA FELADAT
A szalagmágnes mágneses tere áramtekercsre gyakorolt hatásának megfigyelése.
4.1.1. Akassza fel a huzaltekercset egy állványra, és csatlakoztassa a vezeték végeit egy kulcson keresztül az áramforráshoz.
4.1.2. Vigyen fel egy szalagmágnest a lelógó gombolyagra, és a kulcsot lezárva figyelje meg a gombolyag mozgását.
4.1.3. Vázolja fel a gombolyag és a mágnes egymáshoz viszonyított helyzetét!
4.1.4. A megfigyelési eredményeket rögzítse az 1. táblázatban.
Asztal 1.
A mágneses tér hatása az áramot hordozó egyenes vezetőre.
4.2.1. Helyezzen egy függővezetőt egy ív alakú mágnes pólusai közé.
4.2.2. Vázolja fel az ív alakú mágnes és az egyenes vezető egymáshoz viszonyított helyzetét!
4.2.3. Zárja le az elektromos áramkör kulcsát, és figyelje meg a vezeték mozgását.
4.2.4. Fordítsa meg az áramforrás csatlakozásának polaritását (fordított áram fog átfolyni a vezetőn), és figyelje meg a vezeték mozgását.
4.2.5. A megfigyelési eredményeket rögzítse a 2. táblázatban.
2. táblázat.
KÖVETKEZTETÉS
Következtetésében elemezze a kísérleti eredményeket, és válaszoljon a következő kérdésekre!
1. A mágneses tér árammal rendelkező vezetőre, vagy áram nélküli vezetőre hat?
2. Támogatja a feladat eredményeit 4.1 szakasz 5. pontja RÖVID ELMÉLET»?
3. Támogatja a feladat eredményeit 4.2 szakasz 6. pontja RÖVID ELMÉLET»?
ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK
6.1. Mire hat a mágneses tér?
6.2. Milyen fizikai mennyiség a mágneses térre jellemző erő, hogyan alkalmazzuk?
6.3. Mi az a mágneses erővonal, és mire használják az erővonalakat?
6.4. Rajzolja meg egy rúdmágnes mágneses terét erővonalak segítségével! Jelölje meg a mágnes északi és déli mágneses pólusát.
6.5. Hogyan lépnek kölcsönhatásba egymással a hasonló mágneses pólusok és a nem mágneses pólusok?
6.6. Hogyan határozható meg az áramot vezető vezetékre mágneses térben ható erő nagysága és iránya?
A munka célja:
Felszerelés:
Jegyzet.
Előrehalad
orsógombolyag.
Következtetés: _____
Kiegészítő feladat
2. sz. laboratóriumi munka
Az elektromágneses indukció jelenségének vizsgálata
A munka célja: tanulmányozza az elektromágneses indukció jelenségét, ellenőrizze Lenz-szabályt.
Felszerelés: milliamperméter, áramforrás, tekercsek maggal, ív alakú vagy szalag mágnes, reosztát, kulcs, összekötő vezetékek, mágnestű.
Gyakorló feladatok és kérdések
- 1831. augusztus 28. M. Faraday _____
- Mi az elektromágneses indukció jelensége?
- Az S területű felületen áthaladó F mágneses fluxust _____
- Milyen SI mértékegységekben mérik?
a) mágneses tér indukció [B]= _____
b) mágneses fluxus [F]= _____
5. Lenz szabálya lehetővé teszi, hogy meghatározzuk _____
6. Írja fel az elektromágneses indukció törvényének képletét!
7. Mi az elektromágneses indukció törvényének fizikai jelentése?
8. Miért tartják az elektromágneses indukció jelenségének felfedezését az egyik legnagyobb felfedezésnek a fizika területén?
Előrehalad
- Csatlakoztassa a tekercset a milliampermérő bilincseihez.
- Kovesd ezeket a lepeseket:
a) helyezze be a mágnes északi (N) pólusát a tekercsbe;
b) állítsa le a mágnest néhány másodpercre;
c) távolítsa el a mágnest a tekercsről (a mágnes sebességmodulja megközelítőleg azonos).
3. Írja le, hogy keletkezett-e indukált áram a tekercsben, és milyen jellemzői voltak minden esetben: a) _____ b) _____ c) _____
4. Ismételje meg a 2. lépést a mágnes déli (S) pólusával, és vonja le a megfelelő következtetéseket: a) _____ b) _____ c) _____
5. Fogalmazza meg, milyen körülmények között jelent meg indukált áram a tekercsben!
6. Magyarázza meg az indukált áram irányának különbségét a Lenz-szabály szerint!
7. Rajzolja fel a kísérlet diagramját!
8. Rajzoljon egy áramkört, amely egy áramforrásból, egy közös magon lévő két tekercsből, egy kapcsolóból, egy reosztátból és egy milliampermérőből áll (csatlakoztassa az első tekercset egy milliampermérőhöz, a második tekercset csatlakoztassa reosztáton keresztül az áramforráshoz).
9. Szereljen össze egy elektromos áramkört a jelen ábra szerint.
10. A kulcs bezárásával és kinyitásával ellenőrizze, hogy van-e indukciós áram az első tekercsben.
11. Ellenőrizze a Lenz-szabályt.
12. Ellenőrizze, hogy a reosztátáram megváltozásakor nem lép-e fel indukált áram.
3. sz. laboratóriumi munka
Előrehalad
- Helyezzen állványt az asztal szélére, rögzítse a felső végére egy gyűrűt egy csatlakozó segítségével, és akasszon fel egy labdát egy cérnára. A labdának 2-5 cm távolságra kell lógnia a padlótól.
- Mérje meg az inga hosszát egy szalaggal: ℓ= _____
- Hajtsa ki az ingát az egyensúlyi helyzetből 5-8 cm-rel és engedje el.
- Mérje meg 30-50 teljes oszcilláció idejét (például N=40). t₁ = _____
- Ismételje meg a kísérletet még 4-szer (az oszcillációk száma minden kísérletben azonos).
t = _____ t = _____ t = _____ t = _____
- Számítsa ki az átlagos rezgési időt!
t 
,
t 
t__________.
- Számítsa ki az oszcillációs periódus átlagos értékét!
________ .
- Írja be a számítások és mérések eredményeit a táblázatba.
q 
q__________
- Számítsa ki az időmérés abszolút hibáit minden kísérletben.
∆t₁=|t₁−t |=| |=
∆t₂=|t₂−t |=| |=
∆t₃=|t₃−t |=| |=
∆t₄=|t₄−t |=| |=
∆t₅=|t₅−t |=| |=
- Számítsa ki az időmérés átlagos abszolút hibáját!
∆t = 
= _______
- Számítsa ki a q relatív mérési hibát a következő képlettel:
, ahol = 0,75 cm 
- Számítsa ki a q abszolút mérési hibát!
∆q = _____ ∆q = _____
4. sz. laboratóriumi munka
Előrehalad
- Csatlakoztassa az izzót a kapcsolón keresztül egy áramforráshoz. Egy réssel ellátott képernyő használatával kapjon vékony fénysugarat.
- Helyezze el a lemezt úgy, hogy a fénysugár a B pontban meghatározott hegyesszögben essen rá.
- Helyezzen két pontot a lemezre eső és onnan kilépő fénysugár mentén.
- Kapcsolja ki a villanykörtét, és távolítsa el a lemezt, követve a körvonalait.
- A levegő-üveg határfelület B pontján keresztül rajzoljunk egy merőlegest a határvonalra, a beeső és megtört sugarakat, és jelöljük be az α beesési és β törési szögeket.
- Rajzolj egy kört, amelynek középpontja a B pontban van, és jelöld meg a kör beeső és visszavert sugarak metszéspontjait (az A és C pontokat).
- Mérje meg az A pont és a határfelületre merőleges távolságot. α= ____
- Mérje meg a távolságot a C ponttól a határfelületre merőlegesig. b= _____
- Számítsa ki az üveg törésmutatóját a képlet segítségével!
Mert n= n= _____
- Számítsa ki a törésmutató mérésének relatív hibáját a következő képlettel:
Ahol ∆α = ∆b = 0,15 cm ______ = _____.
11. Számítsa ki az n abszolút mérési hibát!
∆n = n ε ∆n = ______ ∆n = _____
12. Írja fel az eredményt n = n ± ∆n alakban. n = _____
13. Írja be a számítások és mérések eredményeit a táblázatba!
| Tapasztalat sz. | α, cm | B, cm | n | ∆α, cm | ∆b, cm | ε | ∆n |
14. Ismételje meg a méréseket és számításokat eltérő beesési szögben.
15. Hasonlítsa össze az üvegtörésmutató eredményeit a táblázattal!
Kiegészítő feladat
5. sz. laboratóriumi munka
Előrehalad
1 Állítsa össze az elektromos áramkört úgy, hogy egy izzót egy kapcsolón keresztül csatlakoztat az áramforráshoz.
2. Helyezze az izzót az asztal egyik szélére, a képernyőt pedig a másik szélére. Helyezzen közéjük egy konvergáló lencsét.
3. Kapcsolja be az izzót, és mozgassa a lencsét a rúd mentén, amíg éles, kicsinyített kép nem jelenik meg a képernyőn az izzósapka izzó betűjéről.
4. Mérje meg a képernyő és a lencse közötti távolságot mm-ben. d=
5. Mérje meg az objektív és a kép közötti távolságot mm-ben. f
6. Változatlan d mellett ismételje meg a kísérletet még 2 alkalommal, minden alkalommal újra éles képet kapva. f 
,f
7. Számítsa ki a kép és a lencse közötti átlagos távolságot!
f 
f 
f = _______
8. Számítsa ki a D D lencse optikai teljesítményét!
9. Számítsa ki az objektív gyújtótávolságát! F F =
10. Írja be a számítások és mérések eredményeit a táblázatba!
| Tapasztalat sz. | f·10¯³, m | f, m | d, m | D, dioptria | D, dioptria | F, m |
11. Mérje meg a lencse vastagságát mm-ben. h= _____
12. Számítsa ki a lencse optikai teljesítményének mérésének abszolút hibáját a következő képlettel:
∆D = , ∆D = _____
13. Írja fel az eredményt D = D ± ∆D D = _____
6. sz. laboratóriumi munka
Előrehalad
- Kapcsolja be a fényforrást.
- A diffrakciós rácson és az ernyőn lévő résen átnézve a fényforrásnál és a rácsot a tartóban mozgatva szerelje fel úgy, hogy a diffrakciós spektrumok párhuzamosak legyenek a képernyő skálájával.
- Helyezze a képernyőt körülbelül 50 cm-re a rácstól.
- Mérje meg a diffrakciós rács és a képernyő közötti távolságot. α= _____
- Mérje meg a távolságot a képernyő résétől a réstől balra és jobbra lévő piros elsőrendű vonalig.
Bal: b = _____ Jobb: b=_____
- Ismételje meg a méréseket és a számításokat a lila színhez.
Mágneses tér áramra gyakorolt hatásának megfigyelése
A munka célja: győződjön meg arról, hogy az egyenletes mágneses tér orientáló hatással van az áramot szállító keretre.
Felszerelés: orsó, állvány, egyenáramú forrás, reosztát, kulcs, összekötő vezetékek, ív alakú vagy szalag mágnes.
Jegyzet. Munkavégzés előtt győződjön meg arról, hogy a reosztát motorja maximális ellenállásra van állítva.
Gyakorló feladatok és kérdések
- 1820-ban H. Oersted felfedezte az elektromos áram hatását _____
- 1820-ban A. Ampere megállapította, hogy két párhuzamos vezeték _____ árammal
- Mágneses mező hozható létre: a) _____ b) _____ c) _____
- Mi a mágneses tér fő jellemzője? Milyen SI mértékegységben mérik?
- A B mágneses indukciós vektor iránya azon a helyen, ahol az árammal ellátott keret található, _____
- Mi a mágneses indukciós vonalak sajátossága?
- A gimlet szabály lehetővé teszi _____
- Az Amper erő képlete: F = _____
- Fogalmazd meg a balkéz szabályt!
- A mágneses térből az áramot vezető keretre ható maximális M forgatónyomaték _____
Előrehalad
- Szerelje össze az áramkört a rajz szerint, rugalmas vezetékekre akasztva
orsógombolyag.
- Helyezze az ív alakú mágnest valami éles tárgy alá
α szöget (például 45°) kell beállítani az orsó síkjával, és a kulcsot lezárva figyelje meg az orsó mozgását.
- Ismételje meg a kísérletet, először a mágnes pólusait, majd az elektromos áram irányát változtassa meg.
- Vázolja fel a tekercset és a mágnest, jelezve a mágneses tér irányát, az elektromos áram irányát és a tekercs mozgásának jellegét.
- Magyarázza meg az áramot hordozó tekercs viselkedését egyenletes mágneses térben!
- Helyezze az ív alakú mágnest a tekercs-orsó síkjába (α=0°). Ismételje meg a 2-5. lépésben jelzett lépéseket.
- Helyezze az ív alakú mágnest merőlegesen a tekercs-orsó síkjára (α=90°). Ismételje meg a 2-5. lépésben jelzett lépéseket.
Következtetés: _____
Kiegészítő feladat
- Az áramerősség reosztáttal történő változtatásával figyelje meg, hogy változik-e a tekercs árammal történő mozgásának jellege mágneses térben?
2. sz. laboratóriumi munka
Laboratóriumi munka a 11. évfolyamos fizikából.
1. sz. laboratóriumi munka
A MÁGNESES MEZŐ AZ ÁRAMRA VALÓ HATÁSÁNAK MEGFIGYELÉSE
Felszerelés: huzaltekercs, állvány, egyenáramú áramforrás, reosztát, kulcs, összekötő vezetékek, ív alakú mágnes.
Akasszon fel egy vezetéktekercset az állványra, csatlakoztassa sorosan az áramforráshoz a reosztáttal és a kulccsal. A kulcsot először nyitva kell tartani, és a reosztát csúszkát a maximális ellenállásra kell állítani.
Kísérlet lefolytatása
1. Vigyen fel mágnest a lelógó gombolyagra, és a kulcsot lezárva figyelje meg a gombolyag mozgását.
2. Válasszon ki több jellemző lehetőséget a gombolyag és a mágnes egymáshoz viszonyított elhelyezkedésére, és vázolja fel azokat, jelezve a mágneses tér irányát, az áram irányát és a gombolyag mágneshez viszonyított várható mozgását.
3. Kísérletileg tesztelje a gombolyag természetére és mozgási irányára vonatkozó feltevések helyességét!
2. sz. laboratóriumi munka
AZ ELEKTROMÁGNESES INDUKCIÓ JELENSÉGÉNEK VIZSGÁLATA
Felszerelés : milliampermérő, tápegység, tekercsek maggal, ív alakú mágnes, nyomógombos kapcsoló, összekötő vezetékek, mágnestű (iránytű), reosztát.
Felkészülés a munkára
1. Helyezzen be egy vasmagot az egyik tekercsbe, rögzítse anyával. Csatlakoztassa ezt a tekercset milliampermérőn, reosztáton keresztül, és kapcsolja át az áramforrásra. Zárja le a kulcsot, és egy mágneses tűvel (iránytűvel) határozza meg az áramvezető tekercs mágneses pólusainak helyét. Jegyezze fel, hogy a milliaméteres tű melyik irányba tér el. A jövőben a munkavégzés során meg lehet ítélni a tekercs mágneses pólusainak helyét árammal a milliamperes tű eltérítésének irányában.
2. Válassza le a reosztátot és a kulcsot az áramkörről, csatlakoztassa a milliampermérőt a tekercshez, tartsa be a csatlakozási sorrendet.
Kísérlet lefolytatása
1. Helyezze a magot az ív alakú mágnes egyik pólusához, és csúsztassa be a tekercsbe, miközben figyeli a milliamperes tűt.
2. Ismételje meg a megfigyelést úgy, hogy kimozdítja a magot a tekercsből, és megváltoztatja a mágnes pólusait is.
3. Rajzolja fel a kísérlet diagramját, és minden esetben ellenőrizze a Lenz-szabály teljesülését!
4. Helyezze a második tekercset az első mellé úgy, hogy a tengelyük egybeessen.
5. Helyezzen vasmagot mindkét tekercsbe, és csatlakoztassa a második tekercset egy kapcsolón keresztül az áramforráshoz.
6. A kulcs bezárása és kinyitása közben figyelje meg a milliamperes tű kihajlását.
7. Rajzolja fel a kísérlet diagramját, és ellenőrizze a Lenz-szabály teljesülését!
3. sz. laboratóriumi munka
A SZABADESés GYORSULÁSÁNAK MEGHATÁROZÁSA INGA HASZNÁLATÁVAL
Felszerelés:
egy óra másodpercmutatóval, egy mérőszalag L = 0,5 cm hibával, egy lyukas golyó, egy menet, egy állvány csatlakozóval és egy gyűrű.
Felkészülés a munkára
A gravitáció gyorsulásának mérésére különféle gravimétereket, különösen ingaeszközöket használnak. Segítségükkel 10 -5 m/s 2 nagyságrendű abszolút hibával mérhető a gravitációs gyorsulás.
A munka a legegyszerűbb ingát használja - egy golyót egy húron. Ha a golyó mérete kicsi a fonal hosszához képest, és kis eltérések vannak az egyensúlyi helyzettől, akkor a lengés periódusa megegyezik a matematikai inga lengési periódusával. A periódusmérés pontosságának növelése érdekében meg kell mérni az inga kellően nagy számú N teljes lengésének t idejét. Ekkor a T = periódus, és a szabadesés gyorsulása lehet
képlet segítségével számítjuk ki
Kísérlet lefolytatása
1. Helyezzen állványt az asztal szélére. A felső végén erősítse meg a gyűrűt egy kuplung segítségével, és akassza fel a labdát egy cérnára. A labdának 1-2 cm távolságra kell lógnia a padlótól.
2. Mérjük meg szalaggal az I. inga hosszát (az inga hossza legalább 50 cm legyen).
3. A labdát 5-8 cm-rel oldalra billentve és elengedve gerjesztjük az ingát oszcillációra.
4. Mérje meg több kísérletben az inga 50 lengésének t idejét, és számolja ki
ahol n az idő mérésére szolgáló kísérletek száma.
5. Számítsa ki az időmérés átlagos abszolút hibáját!
6. Számítsa ki a szabadesés gyorsulását a képlet segítségével!
7. Határozza meg a t mérési idő relatív hibáját!
8. Határozza meg a relatív hibát az inga hosszának mérésénél! Az l érték a mérőszalag hibájának és a számlálási hibának az összege, amely egyenlő a szalagosztás értékének felével:
l = l l + l apa.
9. Számítsa ki a g relatív mérési hibát a képlet segítségével!
figyelembe véve, hogy az l kerekítési hiba elhanyagolható, ha = 3,14; l is elhanyagolható, ha 4-szer (vagy több) kevesebb, mint 2 t.
10. Határozzuk meg a g = q g cp-t és írjuk be a mérési eredményt a formába!
Győződjön meg arról, hogy a mérések megbízhatóak, és ellenőrizze, hogy az ismert g érték a kapott intervallumhoz tartozik-e.
4. sz. laboratóriumi munka
AZ ÜVEG TÖRÉSINDEXÉNEK MÉRÉSE
Felszerelés, szükséges mérések. A mű egy trapéz alakú üveglap törésmutatóját méri. Egy keskeny fénysugár ferdén irányul a lemez egyik párhuzamos felülete felé. A lemezen áthaladva ez a fénysugár kétszeres törést tapasztal. A fényforrás egy villanykörte, amely egy kulcson keresztül kapcsolódik valamilyen áramforráshoz. A fénysugarat egy réssel ellátott fémernyő segítségével hozzák létre. Ebben az esetben a sugár szélessége változhat a képernyő és az izzó közötti távolság változtatásával.
Az üveg levegőhöz viszonyított törésmutatóját a képlet határozza meg
ahol a fénysugár beesési szöge a lemez szélén (levegőtől üvegig); - a fénysugár törésszöge üvegben.
A képlet jobb oldalán lévő arány meghatározásához a következőképpen járjon el. Mielőtt a fénysugarat a tányérra irányítanánk, az asztalra helyezzük egy milliméterpapírra (vagy kockás papírlapra) úgy, hogy az egyik párhuzamos éle egybeessen a papíron korábban megjelölt vonallal. Ez a vonal jelzi a levegő és az üveg közötti felületet. Finoman kihegyezett ceruzával húzzon egy vonalat a második párhuzamos él mentén. Ez a vonal az üveg és a levegő közötti határfelületet ábrázolja. Ezt követően a lemez elmozdulása nélkül keskeny fénysugarat irányítanak annak első párhuzamos felületére a lappal tetszőleges szögben. A lemezre beeső és onnan kilépő fénysugarak mentén finoman kihegyezett ceruzával az 1., 2., 3. és 4. pontokat helyezzük el (18.p. ábra. Ezt követően a lámpát lekapcsoljuk, a lemezt eltávolítjuk és a a bejövő, kimenő és megtört sugarakat vonalzóval rajzoljuk meg (18.2. ábra) A levegő-üveg határfelület B pontján át, húzzuk meg a határvonalra merőlegest, majd iránytű segítségével rajzoljuk meg a körbe kell helyezni a középpontot a B pontban, és megszerkeszteni az ABE és a CBD derékszögű háromszögeket.
Az AE és DC szakaszok hosszát milliméterpapírral vagy vonalzóval mérjük. A műszeres hiba mindkét esetben 1 mm-nek tekinthető. A számlálási hibát szintén 1 mm-nek kell tekinteni, hogy figyelembe vegyük a vonalzónak a fénysugár széléhez viszonyított helyének pontatlanságát.
A törésmutató mérésének maximális relatív hibáját a képlet határozza meg
Meghatározzuk a képlet szerinti maximális abszolút hibát
(Itt n r a törésmutató hozzávetőleges értéke, amelyet a (18.1) képlet határoz meg.)
A törésmutató mérés végeredményét a következőképpen írjuk fel:
Felkészülés a munkára
2. Csatlakoztassa az izzót a kapcsolón keresztül az áramforráshoz. Egy réssel ellátott képernyő használatával kapjon vékony fénysugarat.
1. Mérje meg az üvegnek a levegőhöz viszonyított törésmutatóját valamilyen beesési szög mellett! Jegyezze fel a mérési eredményt a számított hibák figyelembevételével!
2. Ismételje meg ugyanezt eltérő beesési szögben.
3. Hasonlítsa össze a képletekből kapott eredményeket!
4. Vonjon le következtetést a törésmutató beesési szögtől való függésére (vagy függetlenségére). (A mérési eredmények összehasonlításának módszerét a X. osztály fizika tankönyvének laboratóriumi munkához való bevezetője ismerteti.)
biztonsági kérdés
Az üveg törésmutatójának meghatározásához elegendő a szögeket szögmérővel megmérni és kiszámolni a szinuszuk arányát. Melyik módszert részesítjük előnyben a törésmutató meghatározására: ezt vagy a munkában használtat?
5. sz. laboratóriumi munka
KONVERZÁLÓ LENCSÉNEK OPTIKAI TELJESÍTMÉNYÉNEK ÉS FÓKULIS LENCSÉNEK MEGHATÁROZÁSA
Felszerelés
: vonalzó, két derékszögű háromszög, hosszú fókuszú konvergáló lencse, villanykörte kupakkal ellátott állványon, áramforrás, kapcsoló, csatlakozó vezetékek, képernyő, vezetősín.
Felkészülés a munkára
A lencse optikai teljesítményének és gyújtótávolságának mérésének legegyszerűbb módja a lencse képlete
A felhasznált tárgy egy szórt fénnyel izzó betű a megvilágító kupakjában. A levél tényleges képe a képernyőn jelenik meg.
Kísérlet lefolytatása
1. Állítsa össze az elektromos áramkört úgy, hogy egy izzót egy kapcsolón keresztül csatlakoztat az áramforráshoz.
2. Helyezze az izzót az asztal szélére, a képernyőt pedig a másik szélére. Helyezzen közéjük egy lencsét, kapcsolja be a villanykörtét, és mozgassa a lencsét a sín mentén, amíg egy világító betű éles képe nem jelenik meg a képernyőn.
Az élesítéssel járó mérési hiba csökkentése érdekében célszerű kisebb (tehát világosabb) képet készíteni.
3. Mérje meg a d és f távolságot, ügyelve a távolságok gondos mérésének szükségességére!
Változatlan d mellett ismételje meg a kísérletet többször, minden alkalommal újra éles képet kapva. Számítsa ki az f avg, D avg, F avg. Írja be a távolságmérés eredményeit (milliméterben) a táblázatba.
4. A lencse optikai teljesítményének mérésében a D abszolút hiba kiszámítható a képlettel, ahol 1 és 2 a d és f mérés abszolút hibája.
Az 1 és 2 meghatározásakor figyelembe kell venni, hogy a d és f távolság mérése nem végezhető el h lencsevastagság felénél kisebb hibával.
Mivel a kísérleteket d állandóval végezzük, akkor 1 =. Az f mérési hiba az élesség beállításának pontatlansága miatt körülbelül egy másikkal nagyobb lesz. Ezért
5. Mérje meg a h lencsevastagságot (18.3. ábra), és számítsa ki D-t a képlet segítségével
6. Írja be az eredményt az űrlapba!
6. sz. laboratóriumi munka
A FÉNYHULLÁMHOSSZ MÉRÉSE
Felszerelés, szükséges mérések. Ebben a munkában a fény hullámhosszának meghatározásához egy mm vagy - mm periódusú diffrakciós rácsot használnak (a periódus a rácson van feltüntetve). Ez a 18.4. ábrán látható mérési összeállítás fő része. Az 1 rács egy 2 tartóba van beépítve, amely a 3 vonalzó végéhez van rögzítve. A vonalzón egy fekete 4 képernyő található, középen egy keskeny függőleges résszel 5. A képernyő a vonalzó mentén mozoghat, ami lehetővé teszi a távolság és a diffrakciós rács közötti távolság megváltoztatását. A képernyőn és a vonalzón milliméteres skálák találhatók. A teljes telepítés állványra van felszerelve 6.
Ha a rácson és a résen keresztül egy fényforrásra (izzólámpára vagy gyertyára) nézünk, akkor a képernyő fekete hátterén a rés mindkét oldalán 1., 2. stb. sorrendű diffrakciós spektrumot figyelhetünk meg.
A hullámhosszt a képlet határozza meg
ahol d a rácsozási periódus; k - spektrum sorrend; - az a szög, amelynél a megfelelő szín maximális fénye megfigyelhető.
Mivel azok a szögek, amelyeknél az 1. és 2. rendű maximumot megfigyeljük, nem haladják meg az 5°-ot, a szögek szinuszai helyett ezek érintői is használhatók. A 18.5. ábrán látható, hogy
Az a távolságot egy vonalzó mentén mérjük a rácstól a képernyőig, a b távolságot a képernyő skála mentén mérjük a réstől a kiválasztott spektrumvonalig.
A hullámhossz meghatározásának végső képlete a
Ebben a munkában a hullámhosszok mérési hibáját nem becsüljük meg, mivel az adott szín spektrumának középső részének kiválasztása bizonytalan.
Felkészülés a munkára
1. Készítsen táblázatos jelentéslapot a mérések és számítások eredményeinek rögzítésére.
2. Állítsa össze a mérőberendezést, szerelje fel a képernyőt a rácstól 50 cm távolságra.
3. A fényforrásnál a diffrakciós rácson és az ernyőn lévő résen átnézve és a rácsot a tartóban mozgatva szerelje fel úgy, hogy a diffrakciós spektrumok párhuzamosak legyenek a képernyő skálájával.
Kísérlet lefolytatása, mérési eredmények feldolgozása
1. Számítsa ki a vörös hullámhosszt az 1. rendű spektrumban a képernyő résétől jobbra és balra, határozza meg a mérési eredmények átlagértékét!
2. Tegye ugyanezt a sárga színnel is.
3. Hasonlítsa össze az eredményeket a vörös és az ibolya hullámhosszal az ábrán. V, 1 színes betét.
7. sz. laboratóriumi munka
A fény interferencia, diffrakciója és polarizációjának megfigyelése
Célkitűzés: a fény interferencia és diffrakció jelenségének kísérleti megfigyelése.
elméleti rész: A fényhullámok interferenciája két hullám összeadása, melynek eredményeként a tér különböző pontjain a keletkező fényrezgések időstabil erősítési vagy gyengülési mintázata figyelhető meg. az interferencia eredménye a filmre való beesési szögtől, vastagságától és hullámhosszától függ. A fény felerősödik, ha a megtört fény egész számú hullámhosszal elmarad a visszavert fény mögött. Ha a második hullám fél hullámhosszal vagy páratlan számú félhullámhosszal elmarad az elsőtől, akkor a fény gyengül. A diffrakció a hullámok meghajlítása az akadályok széle körül.
felszerelés:üveglapok - 2db, nejlon vagy kambrikus szárnyak, exponált fotófilm borotvapengével készült hasítékkal, gramofon lemez, tolómérő, egyenes izzószálú lámpa.
következtetés az elvégzett munkából:
1. fény interferencia
Miután elvégeztük a fény interferenciájának megfigyelésére irányuló kísérletet két lemez segítségével, azt vettük észre, hogy a nyomás változásával az interferencia peremek alakja és elhelyezkedése megváltozott. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a filmvastagság változásával a hullámút különbsége megváltozik. A csúcsok mélypontra változnak, és fordítva. Átbocsátott fénnyel az interferencia-mintázat nem figyelhető meg, mivel ehhez azonos hosszúságú és állandó fáziskülönbségekkel konzisztens hullámokra van szükség. Két független fényforrás használatával nem lehet interferenciamintát létrehozni. egy másik izzó bekapcsolása csak növeli a megvilágítást, de nem hoz létre min és max megvilágítás váltakozását.
2. diffrakció
Különféle módszerekkel megfigyeltük a fényelhajlás jelenségét, a diffrakciós spektrum változását. Ez a munka a fénydiffrakció elméletének kísérleti megerősítése.
Figyelje meg a kék eget egy polaroidon keresztül, és a látósugarat körülbelül merőlegesen irányítsa a Nap irányára (a beeső fény irányára merőlegesen szórt fény a leginkább polarizált). Finoman forgassa el a Polaroidot, és figyelje a kék ég látszólagos fényerejének változását. A szórt fény polarizációja okozta fényerő-változás különösen akkor szembetűnő, ha a kék ég hátterében fehér felhők jelennek meg a látómezőben, amelyek fényereje a Polaroid elforgatásakor nem változik.
8. sz. laboratóriumi munka
FOLYAMATOS ÉS VONALOS SPEKTRÁK MEGFIGYELÉSE
Felszerelés:
vetítőkészülékek, spektrumcsövek hidrogénnel, neonnal vagy héliummal, nagyfeszültségű induktor, tápegység, állvány, összekötő vezetékek (ezek az eszközök az egész osztályban közösek), ferde élű üveglap (mindenkinek kiadva).
Kísérlet lefolytatása
1. Helyezze a tányért vízszintesen a szem elé. A 45°-os szöget bezáró éleken keresztül figyeljen meg egy világos függőleges csíkot a képernyőn - a vetítőkészülék csúszó résének képét.
2. Válassza ki a kapott folytonos spektrum elsődleges színeit, és írja le azokat a megfigyelt sorozatba.
3. Ismételje meg a kísérletet úgy, hogy a csíkot a 60°-os szöget bezáró lapokon keresztül nézze meg. Rögzítse a különbségeket spektrumként.
4. Figyelje meg a hidrogén, hélium vagy neon vonalspektrumát úgy, hogy a fényes spektrumcsöveket egy üveglap szélein keresztül nézi. Rögzítse a spektrum legfényesebb vonalait.
biztonsági kérdés
Miben különbözik a diffrakciós spektrum a diszperziós spektrumtól?
9. sz. laboratóriumi munka
Töltött részecskék nyomainak tanulmányozása kész fényképek segítségével
| A laboratóriumi kísérlet menete: Célkitűzés: A munka egy töltött részecske azonosítását igényli, összehasonlítva a nyomvonalát a mágneses térbe helyezett felhőkamrában lévő proton nyomvonalával. |
Laboratóriumi munka 11. sz. A fény interferencia és diffrakciója jelenségének megfigyelése.
A munka célja: a fény interferencia és diffrakciója jelenségének kísérleti tanulmányozása, e jelenségek előfordulási feltételeinek és a fényenergia térbeli eloszlásának természetének azonosítása.
Felszereltség: egyenes izzószálú elektromos lámpa (osztályonként egy), két üveglap, PVC cső, szappanos üveg, 30 mm átmérőjű huzalgyűrű, nyéllel, penge, papírcsík ½ lap, nylon szövet 5x5 cm, diffrakciós rács, fényszűrők.
Rövid elmélet
Az interferencia és a diffrakció bármilyen jellegű hullámra jellemző jelenség: mechanikai, elektromágneses. A hulláminterferencia két (vagy több) hullám összeadása a térben, amelyben a létrejövő hullám különböző pontokon erősödik vagy gyengül. Interferencia akkor figyelhető meg, ha ugyanazon fényforrás által kibocsátott hullámok egymásra épülnek és különböző módon érkeznek egy adott pontba. A stabil interferenciamintázat kialakításához koherens hullámokra van szükség - olyan hullámokra, amelyeknek azonos frekvenciájú és állandó fáziskülönbsége van. Koherens hullámokat kaphatunk vékony oxid-, zsír-, vagy két egymáshoz nyomott átlátszó üveg közötti légrésben.
Az így létrejövő elmozdulás amplitúdója a C pontban a d2 – d1 távolságban lévő hullámpályák különbségétől függ.
[A kép megtekintéséhez töltse le a fájlt]Maximális feltétel (rezgések erősítése): a hullámpályák különbsége egyenlő páros számú félhullámmal
ahol k=0; ± 1; ± 2; ± 3;
[Töltse le a fájlt a kép megtekintéséhez] Az A és B forrásból származó hullámok ugyanabban a fázisban érkeznek a C pontba, és „erősítik egymást.
Ha az útkülönbség egyenlő páratlan számú félhullámmal, akkor a hullámok gyengítik egymást, és találkozásuk pontján minimum figyelhető meg.
[Töltse le a fájlt a kép megtekintéséhez] [Töltse le a fájlt a kép megtekintéséhez]
Amikor a fény interferál, a fényhullámok energiájának térbeli újraeloszlása következik be.
A diffrakció az a jelenség, amikor a hullám eltér az egyenes vonalú terjedéstől, amikor kis lyukakon áthaladnak, és kis akadályok körül hajolnak.
A diffrakciót a Huygens-Fresnel elv magyarázza: az akadály minden pontja, amelyet a fény elér, másodlagos, koherens hullámok forrásává válik, amelyek az akadály szélein túlra terjedve interferálnak egymással, stabil interferenciamintázatot alkotva - váltakozó maximumok. és a megvilágítás minimumai, fehér fényben szivárványszínűek. A diffrakció megnyilvánulásának feltétele: Az akadályok (lyukak) méretének kisebbnek vagy a hullámhosszal arányosnak kell lennie. Diffrakció figyelhető meg vékony szálakon, karcolások az üvegen, egy papírlap függőleges résén, szempillákon, vízcseppeken. ködös üvegen, jégkristályokon felhőben vagy üvegen, rovarok kitines sörtéin, madártollan, CD-n, csomagolópapíron., diffrakciós rácson.,
A diffrakciós rács olyan optikai eszköz, amely nagyszámú, szabályosan elrendezett elem periodikus szerkezete, amelyeken a fény diffrakciós. Az adott diffrakciós rácsra specifikus és állandó profilú löketeket ugyanabban a d intervallumban (rácsperiódus) ismételjük. A diffrakciós rács azon képessége, hogy a ráeső fénysugarat hullámhosszak szerint el tudja választani, a fő tulajdonsága. Vannak fényvisszaverő és átlátszó diffrakciós rácsok. A modern eszközök főként fényvisszaverő diffrakciós rácsokat használnak.
Előrehalad:
1. feladat A) Zavar megfigyelése vékony filmen:
1. kísérlet. Merítse a drótgyűrűt a szappanos oldatba. A drótgyűrűn szappanfilm képződik.
Helyezze függőlegesen. Világos és sötét vízszintes csíkokat figyelünk meg, amelyek szélessége és színe a film vastagságának változásával változik. Nézze meg a képet egy szűrőn keresztül.
Írja le, hány csíkot figyeltek meg, és hogyan váltakoznak bennük a színek?
2. Kísérlet. PVC-cső segítségével fújjunk ki egy szappanbuborékot, és alaposan vizsgáljuk meg. Fehér fénnyel megvilágítva figyelje meg a spektrális színekre színezett interferenciafoltok képződését. Vizsgálja meg a képet fényszűrőn keresztül.
Milyen színek láthatók a buborékban, és hogyan váltakoznak fentről lefelé?
B) Interferencia megfigyelése légéken:
3. Kísérlet. Óvatosan törölje le két üveglapot, helyezze össze őket, és nyomja össze az ujjaival. Az érintkező felületek nem ideális alakja miatt a lemezek között vékony légüregek keletkeznek - ezek légékek, és interferencia lép fel rajtuk. A lemezeket összenyomó erő megváltozásakor a légék vastagsága megváltozik, ami az interferencia maximumok és minimumok helyének és alakjának megváltozásához vezet. Ezután vizsgáljuk meg a képet szűrőn keresztül.
Vázolja fel, mit láttál fehér fényben, és mit láttál egy szűrőn keresztül.
Vonja le a következtetést: Miért történik interferencia, hogyan magyarázható az interferenciamintázat maximumainak színe, mi befolyásolja a minta fényességét és színét.
2. feladat Fényelhajlás megfigyelése.
4. Kísérlet. Egy pengével vágjon egy rést egy papírlapon, vigye fel a papírt a szemére, és nézzen a résen keresztül a fényforrás-lámpába. Megfigyeljük a megvilágítás maximumát és minimumát, majd egy szűrőn keresztül nézzük meg a képet.
Vázolja fel a fehér fényben és monokromatikus fényben látható diffrakciós mintát.
A papír deformálásával csökkentjük a rés szélességét és megfigyeljük a diffrakciót.
5. kísérlet Nézz meg egy fényforrás-lámpát egy diffrakciós rácson keresztül.
Hogyan változott a diffrakciós mintázat?
6. Kísérlet. Nézze meg a nejlonszöveten keresztül a világítólámpa izzószálát. A szövet tengelye körüli elforgatásával tiszta diffrakciós mintázatot érhet el két, derékszögben keresztezett diffrakciós csík formájában.
Vázolja fel a megfigyelt diffrakciós keresztet. Magyarázza meg ezt a jelenséget.
Vonja le a következtetést: miért történik diffrakció, hogyan magyarázható a diffrakciós mintázat maximumainak színe, mi befolyásolja a minta fényességét és színét.
Ellenőrző kérdések:
Mi a közös az interferencia jelensége és a diffrakció jelensége között?
Milyen hullámok képesek stabil interferenciamintát létrehozni?
Miért nincs interferencia minta a diákasztalon az osztályteremben a mennyezetre felfüggesztett lámpáktól?
6. Hogyan magyarázhatóak a Hold körüli színes körök?
Csatolt fájlok
Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete