- •СОДЕРЖАНИЕ
- •Подготовка к работе
- •(ответы представить в письменном виде)
- •2. Защита работы
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Подготовка к работе
- •Задание 2. Определение коэффициента трения скольжения
- •Задание 2. Определение коэффициента трения скольжения
- •2. Защита работы
- •Лабораторная работа №5
- •Подготовка к работе
- •2. Защита работы
- •Лабораторная работа № 7
- •УПРУГИЙ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ УДАР ШАРОВ
- •Описание экспериментальной установки
- •Общие положения
- •Задание 1. Определение времени соударения шаров
- •ПРОТОКОЛ
- •Описание экспериментальной установки
- •Общие положения
- •Выполнение работы
- •Нагрузка
- •Общие положения
- •Подготовка к работе
- •(ответы представить в письменном виде)
- •2. Защита работы
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Общие положения
- •Подготовка к работе
- •Выполнение работы
- •Цель работы: определить молярную газовую постоянную.
- •Приборы и принадлежности: сосуд с зажимом, насос Комовского, вакуумметр, аналитические весы, разновесы.
- •Подготовка к работе
- •2. Защита работы
- •Описание экспериментальной установки
- •Общие положения
- •Выполнение работы
- •2. Защита работы
- •Лабораторная работа № 19
- •Подготовка к работе
- •Выполнение работы
- •ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ
- •Выполнение работы
- •Общие положения
- •Описание экспериментальной установки
- •ПРОТОКОЛ
- •2. Защита работы
- •ПРОТОКОЛ
- •Общие положения
- •Выполнение работы
- •2. Защита работы
- •ПРОТОКОЛ
- •Лабораторная работа № 46
- •Цель работы – исследовать зависимость электрического сопротивления металлов от температуры, определить температурный коэффициент сопротивления исследуемых материалов.
- •Общие положения
- •2. Защита работы
- •2. Защита работы
- •ПРОТОКОЛ
- •2. Защита работы
- •ПРОТОКОЛ
- •Подставив (9) в (8), получим
- •2. Защита работы
- •Общие положения
- •Подготовка к работе
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Выполнение работы
- •2. Защита работы
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Подготовка к работе
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Оформление отчета
- •2. Защита работы
- •(ответы представить в письменном виде)
- •ПРОТОКОЛ
- •Лабораторная работа № 58
- •Описание экспериментальной установки
- •Общие положения
- •Выполнение работы
- •Примечание
- •Лабораторная работа №59
- •Общие положения
- •Описание экспериментальной установки
- •Подготовка к работе
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Выполнение работы
- •Оформление отчета
- •2. Защита работы
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Общие положения
- •Описание экспериментальной установки
- •Подготовка к работе
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Выполнение работы
- •Оформление отчета
- •2. Защита работы
- •(ответы представить в письменном виде)
- •ПРОТОКОЛ
- •Общие положения
- •ПРОТОКОЛ
- •Подготовка к работе
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Оформление отчета
- •2. Защита работы
- •(ответы представить в письменном виде)
- •ПРОТОКОЛ
- •ЗНАКОМСТВО С РАБОТОЙ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА
- •Общие положения
- •Выполнение работы
- •Задание 2. Определение чувствительности осциллографа
- •ПРОТОКОЛ
- •ЗНАКОМСТВО С РАБОТОЙ ЭЛЕКТРОННОГО ОСЦИЛЛОГРАФА. СЛОЖЕНИЕ ВЗАИМНО ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫХ КОЛЕБАНИЙ
- •Общие положения
- •Выполнение работы
- •Оформление отчета
- •ПРОТОКОЛ
- •Общие положения
- •Описание лабораторной установки и методики эксперимента
- •Выполнение работы
- •Общие положения
- •Подготовка к работе
- •Выполнение работы
- •Оформление отчета
- •2. Защита работы
- •Лабораторная работа № 69
- •Общие положения
- •Описание экспериментальной установки и методики эксперимента
- •Выполнение работы
- •2. Защита работы
- •Выполнил(а)_____________________ Группа__________________
- •2. Защита работы
- •Общие положения
- •Подготовка к работе
- •Выполнение работы
- •Оформление отчета
- •2. Защита работы
- •ПРОТОКОЛ
- •Таблица 1
- •Таблица 2
- •Описание экспериментальной установки
- •ПРОТОКОЛ
- •Общие положения
- •Описание установки и методики эксперимента
- •Общие положения
- •Описание экспериментальной установки
- •Выполнение работы
- •Задание 1. Определение силы света электрической лампочки
- •Задание 2. Исследование светового поля электрической лампочки
- •ПРОТОКОЛ
- •Общие положения
- •Подготовка к работе
- •2. Защита работы
- •ПРОТОКОЛ
- •Общие положения
- •Подготовка к работе
- •Оформление отчета
- •Выполнил(а)_____________________ Группа__________________
- •Таблица 1
- •Таблица 2
- •Общие положения
- •Описание установки и методики эксперимента
- •Выполнил(а)_____________________ Группа__________________
- •Таблица 1
- •Таблица 2
- •Лабораторная работа №85
- •Общие положения
- •Описание установки
- •Подготовка к работе
- •Выполнение работы
- •Оформление отчета
- •2. Защита работы
- •ПРОТОКОЛ
- •Таблица 1
- •Таблица 2
- •Таблица 3
- •Подготовка к работе
- •2. Защита работы
- •Выполнил(а)_____________________ Группа__________________
- •Приборы и принадлежности: газовый интерферометр, насос, водяной манометр, стеклянный баллон.
- •Подготовка к работе
- •Выполнение работы
- •Оформление отчета
- •2. Защита работы
- •ПРОТОКОЛ
- •Длина волны света в средней части видимого спектра λ = ________
- •Общие положения
- •Описание экспериментальной установки
- •ПРОТОКОЛ
- •Общие положения
- •Описание экспериментальной установки
- •Выполнение работы
- •Оформление отчета
- •ПРОТОКОЛ
- •Подготовка к работе
- •2. Защита работы
- •Описание экспериментальной установки
- •Общие положения
- •Подготовка к работе
- •Выполнение работы
- •Оформление отчета
- •2. Защита работы
- •ПРОТОКОЛ
- •Отсчет по барабану,
- •Выполнение работы
- •ПРОТОКОЛ
- •Задание 1
- •Лабораторная работа № 97
- •Выполнение работы
- •2. Защита работы
- •Общие положения
- •Выполнил(а)_____________________ Группа__________________
- •Отсчет
- •Описание экспериментальной установки
- •Выполнение работы
- •ПРОТОКОЛ
- •Задание 1
- •Лабораторная работа № 105
- •ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШИРИНЫ ЗАПРЕЩЕННОЙ ЗОНЫ
- •Цель работы – исследовать зависимость сопротивления полупроводников от температуры, определить ширину запрещенной зоны и температурный коэффициент сопротивления исследуемых материалов.
- •ПРОТОКОЛ
- •Термистор 1
- •Термистор 2
- •ПРОТОКОЛ
- •Германиевый диод
- •Упражнение 1
- •Упражнение 2
- •Лазер
- •Красный светодиод
- •ПРОТОКОЛ
- •Упражнение 1
- •Упражнение 2
- •Описание экспериментальной установки
- •ПРОТОКОЛ
- •Общие положения
- •Выполнение работы
- •ПРОТОКОЛ
- •ПРОТОКОЛ
- •О множителях в заголовках столбцов
- •Наименование
- •Обозначение
- •Температура
- •Алюминий
- •Бензол
- •Вода
- •3.3.15. Шкала электромагнитных волн
- •Примерный диапазон длин волн
- •Обозначение
- •Цвет
- •Красная
- •Кафедра физики
- •Преподаватель кафедры физики
- •Подготовка к работе
- •(ответы представить в письменном виде)
- •2. Защита работы
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Подготовка к работе
- •(ответы представить в письменном виде)
- •Расчетная часть
- •Защита работы
- •(ответы представить в письменном виде)
Волновая оптика |
Описания лабораторных работ |
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ГАЗОВ ОТ ДАВЛЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ГАЗОВОГО ИНТЕРФЕРОМЕТРА
Цель работы – ознакомиться с принципом работы газового интерферометра и исследовать зависимость показателя преломления газов от давления при комнатной температуре.
Приборы и принадлежности: газовый интерферометр, насос, водяной манометр, стеклянный баллон.
Описание экспериментальной установки |
|
Основным элементом установки является газовый интерферометр, один из |
|
|
каналов которого резиновым |
|
шлангом соединен со стек- |
K |
лянным баллоном (рис. 1). Из- |
M |
быточное давление в баллоне |
|
создается насосом Н и изме- |
|
ряется U-образным водяным |
H |
манометром М. Клапан К |
|
служит для уменьшения избы- |
|
точного давления в системе. |
Рисунок 1 |
|
Общие положения |
|
Абсолютным показателем преломления называется величина, численно равная отношению
n = |
c |
, |
(1) |
|
v |
||||
|
|
|
где c = 3 108 м/c – скорость света в вакууме, v – скорость света в данной среде. Относительным показателем преломления двух сред n21 называется отноше-
ние абсолютных показателей преломления двух сред:
n21 |
= n2 . |
(2) |
|
n1 |
|
Показатель преломления является одной из важнейших характеристик газа. По изменению показателя преломления можно судить об изменении плотности газа, концентрации примесей, влажности и т.д.
253
Описания лабораторных работ |
|
|
|
Волновая оптика |
|||
|
Зависимость показателя преломления от давления устанавливается в моле- |
||||||
кулярной оптике и имеет вид: |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
n −1 = k p , |
|
(3) |
|
где p – давление газа; |
|
|
|
|
|
||
|
k – постоянная величина, зависящая от природы газа и температуры. |
|
|||||
|
Из формулы (3) следует, что при постоянной температуре изменение пока- |
||||||
зателя преломления ∆n линейно зависит от изменения давления ∆p: |
|
||||||
|
|
|
|
n = k |
p . |
|
(4) |
|
Трудность измерения показателя преломления газов состоит в том, что он |
||||||
мало отличается от единицы, а его изменение ∆n мало отличается от нуля, поэто- |
|||||||
му для газов не годятся методы измерения показателя преломления, применяемые |
|||||||
для твердых и жидких тел (например, основанные на законе преломления света). |
|||||||
|
Для исследования зависимости показателя преломления воздуха от давления |
||||||
в данной работе применяется точный оптический метод, основанный на явлении |
|||||||
|
|
|
|
интерференции света и осуществляемый с |
|||
|
n0 |
1 |
|
помощью шахтного интерферометра, оп- |
|||
|
|
|
|
тическая схема которого приведена на |
|||
S |
n |
2 |
A |
рис. 2. |
|
|
|
|
Интерференцией света называется |
||||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
явление наложения когерентных волн, в |
|||
|
|
l |
|
результате которого происходит перерас- |
|||
|
|
|
|
пределение энергии волнового поля, и |
|||
|
Рисунок 2 |
|
возникают |
интерференционные |
макси- |
||
|
|
|
|
мумы и минимумы. |
|
||
|
Когерентными называются волны, имеющие одинаковую частоту и посто- |
||||||
янную (во времени) разность фаз. Колебания должны происходить в одной плос- |
|||||||
кости. Когерентные волны можно получить, разделив (с помощью отражений или |
|||||||
преломлений) волну, излучаемую одним источником, на две части. Если заставить |
|||||||
эти две волны пройти разные оптические пути, а потом наложить их друг на друга, |
|||||||
то будет наблюдаться их интерференция. |
|
|
|
||||
|
Если свет монохроматический (одной строго определенной длины волны), |
||||||
то интерференционная картина представляет чередование темных и светлых па- |
|||||||
раллельных полос (интерференционных минимумов и максимумов). |
|
||||||
|
В точке А (рис. 2) наблюдается максимум интенсивности, если оптическая |
||||||
разность хода |
удовлетворяет условию: |
λ , |
|
|
|||
|
|
|
|
= 2m |
|
(5) |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
где m = 0, 1, 2… – порядок интерференционного максимума. |
|
||||||
254 |
|
|
|
|
|
|
|
Волновая оптика |
Описания лабораторных работ |
|
В точке А (рис. 2) будет минимум интенсивности, если |
||
= (2m +1)λ . |
(6) |
|
2 |
|
|
где m = 0, 1, 2, 3… – порядок интерференционного минимума.
В газовом интерферометре используют белый свет, представляющий собой непрерывный набор волн различной длины от 0,40 мкм (фиолетовая граница спектра) до 0,76 мкм (красная граница спектра), поэтому интерференционные максимумы для каждой длины волны будут, согласно формуле (5), смещены относительно друг друга, и иметь вид радужных полос. Только для m=0 максимумы всех длин волн совпадают, и в середине экрана будет наблюдаться ахроматическая (неокрашенная) полоса, по обе стороны которой симметрично расположатся спектрально окрашенные полосы максимумов первого, второго порядков и т.д.
Если каналы 1 и 2 наполнены воздухом при одинаковом давлении и температуре, то центральная ахроматическая полоса будет расположена на делении «0» интерферометра. Если в канале 2 изменить давление, то показатель преломления воздуха тоже изменится. Это, в свою очередь, изменяет разность хода интерферирующих лучей. В результате интерференционная картина смещается. Из-за особенностей устройства прибора луч через каналы интерферометра проходит дважды. С учетом этого можно записать выражение для оптической разности хода:
|
= 2(nl − n0l ), |
|
или |
= 2l n , |
(6) |
где l − длина газовой камеры, n – показатель преломления воздуха в канале 2 при изменившемся давлении, n0 – показатель преломления воздуха в канале 1 при атмосферном давлении.
Для вычисления изменения показателя преломления ∆n надо найти оптическую разность хода лучей ∆. Пусть N1 – количество делений, на которое смещается шкала отсчетного механизма при смещении интерференционной картины на одну полосу. Так как соседние полосы интерференционной картины образуются при разности хода лучей, равной одной длине волны λ, то одному делению шкалы соответствует разность хода λ N1 .
При произвольном давлении в канале 2 интерференционная картина смещается на N полос. Следовательно,
= |
λ |
N . |
(7) |
|
N |
||||
|
|
|
||
|
1 |
|
|
Подставим соотношение (7) в выражение (6) и найдем оттуда изменение показателя преломления:
n = |
λN |
. |
(8) |
|
2N l |
||||
|
|
|
||
|
1 |
|
|
255