Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
В.Чепурна – викладач фізики запорізького авіаційного коледжу ім.О.Г.Івченка, кваліфікаційна категорія – вища, педагогічне звання: старший викладач.
Методичні вказівки та інструкції до лабораторних робіт з фізики.
Розроблено для студентів 2 курсу ЗАКу.
Методичні вказівки містять повний комплект інструкцій для виконання лабораторних робіт з фізики студентами 2 курсу, передбачених чинною програмою МОН України. Всі роботи мають чітку структуру та мету, обладнання таблицю. Кожна робота добре ілюстрована і має малюнки і схеми, які допомагають скласти установку і провести експеримент.
Основне призначення лабораторних робіт – сприяти формуванню у студентів основних понять, законів, теорій, розвитку мислення, самостійності, практичних вмінь і навичок, в тому числі вмінь спостерігати фізичні явища, виконувати досліди, вимірювання, спілкуватись з матеріалами і приборами, аналізувати результати, робити висновки.
Всі роботи передбачають певні види навчальної діяльності, які можна розділити на:
Активізація розумової діяльності досягнень відбувається шляхом постановки відповідальних запитань протягом виконання роботи. Запитання звертають увагу студентів на важливі сторони явищ, що вивчаються, примушують їх усвідомлювати свої дії і отримані результати.
Затверджено на засіданні ПЦК
фізико-математичних дисциплін
(протокол № ___ від ________ _2011)
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЗАПОРІЗЬКИЙ АВІАЦІЙНИЙ КОЛЕДЖ
ІМ. О.Г.ІВЧЕНКА
Затверджую
Заступник директора з НВР
В.І.СНІЖКО
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ТА ІНСТРУКЦІЇ ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З ФІЗИКИ
ДЛЯ СТУДЕНТІВ 2 КУРСУ
Алгоритм виконання лабораторного заняття
1. Уважно продумайте мету робот.,
2. Вивчити і охарактеризувати вимірювальні прилади, якими будете користуватися:
3. Зробіть необхідні малюнки і креслення та заповніть таблиці.
4. Визначте закономірність процесів, які ви спостерігали.
5. Запишіть показники приладів; врахуйте, що ні один вимірювальний прилад не дає точного значення вимірювальної величини.
6. Зробіть необхідні розрахунки, користуючись законами, описуючими дані явища.
7. Зробіть висновок, визначте головне в спостереженнях та розрахунках.
ІНСТРУКЦІЯ З ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ
ПІД ЧАС ПРОВЕДЕННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З ФІЗИКИ
Затверджую
Заступник директора з НВР
В.І.СНІЖКО
ДО ПОЧАТКУ РОБОТИ ЗАБОРОНЕНО:
ДО ПОЧАТКУ РОБОТИ НЕОБХІДНО:
ПІСЛЯ ЗАКІНЧЕННЯ РОБОТИ
ВИМОГИ БЕЗПЕКИ В ЕКСТРЕМАЛЬНИХ СИТУАЦІЯХ
У разі травмування (поранення, опіки тощо) або поганого самопочуття повідомте викладача.
Зміст
Додаткові роботи
ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТУ ПО ЛАБОРАТОРНІЙ РАБОТІ
Результати лабораторних робіт оформляють у вигляді звітів на бланках, виготовлених типографським способом або вручну(формат А4 ГОСТ 2.301) Пишуть звіти пастою або чорнилами чорного чи темно-синього кольору. Листи постачають рамкою та основним надписом згідно з ГОСТ 2.104-68
2. В звіт обов’язково включають розділи :
- „Назва і номер роботи ”;
- „Мета роботи ”;
-„Завдання”;
-„Обладнання та інструмент ”;
-„Зміст роботи ”;
-„Результати вимірів(спостережень) та обробка одержаних даних ”;
-„Висновки”.
3. Креслення , схеми, рисунки, таблиці, графіки виконують олівцем. Графічні результати лабораторної роботи доцільно показувати кольоровими лініями.
4. Оформлення журналу лабораторних робіт розпочинається з титульного листа (дивися додаток А)
ПОЗНАЧЕННЯ ЛАБОРАТОРНИХ І ПРАКТИЧНИХ РОБІТ, ТА РОЗРАХУНКОВО–ГРАФІЧНИХ ЗАВДАНЬ
ХХ ХХ ХХХХХХХ ХХ ХХ ХХ
6 Код
5 Порядковий номер звіту
4 Код студента
3 Код спеціальності
2 Код предмету
1 Вид документу
1 Вид документу
ЛР – Лабораторна робота
ПР- Практична робота
РГЗ- Розрахунково-графічне завдання
2 Код предмету
01 – Фізика, астрономія
02 – Хімія
03 – Основи інформатики та обчислювальної техніки
3 Код спеціальності
5.05110201 - Виробництво авіаційних двигунів
5.05050302 - Обробка матеріалів на верстатах та автоматичних лініях
5.05050202 - Обслуговування верстатів з ПУ та РК
5.05040201 - Ливарне виробництво чорних та кольорових металів
5.05010201 - Обслуговування комп’ютерних та інтелектуальних систем
5.03060101 - Організація виробництва
5.03050401 - Економіка підприємства
додаток А
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Запорізький Авіаційний коледж ім. О.Г.Івченка
Спеціальність_________________
шифр спеціальності
ЖУРНАЛ
ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ
з предмету ______________________________________________________
____________________________________________________________________
назва предмету
студента ___________курсу група______________
спеціальності _______________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________
повна назва спеціальності
Розробив_________(____________)
підпис прізвище
Керівник:
Викладач_________(___________)
підпис прізвище
|
№п/п ЛР |
Відмітка про залік |
№п/п ЛР |
Відмітка про залік |
|
1 |
|
||
|
2 |
|
||
|
3 |
|
||
|
4 |
|
||
|
5 |
|
КРИТЕРІЇ ОЦІНЮВАННЯ
навчальних досягнень студентів при виконанні лабораторних та практичних робіт
Оцiнювання рiвня володiння студентами практичними умiннями та навичками здiйснюється за результатами виконання фронтальних лабораторних робiт та експериментальних задач. При цьому необхiдно враховувати вмiння студента:
Додатково поставленi лабораторнi (експериментальнi) роботи викладач може використовувати для створення проблемних ситуацiй, мотивацiї дiяльностi студентів пiд час вивчення нового матерiалу, з метою вдосконалення практичних умiнь i навичок (складати схеми, проводити вимiрювання тощо). Такi роботи, як правило, не оцiнюються.
Основна частина лабораторних робiт виконується пiсля вивчення вiдповiдного навчального матерiалу на етапi закрiплення та узагальнення знань i вмiнь студентів або пiд час тематичного оцінювання.
Рiвнi складностi лабораторних робiт можуть задаватися:
Обов’язковим при оцiнюваннi для всiх рiвнiв є врахування дотримання студентами правил технiки безпеки пiд час виконання фронтальних лабораторних робiт. При оцiнюваннi практичних знань та вмiнь студентiв потрiбно користуватися характеристиками рiвнiв оволодiння цими умiннями, поданими нижче.
Критерiї оцiнювання навчальних досягнень студентiв при виконаннi лабораторних та практичних робiт
|
Рiвнi навчальних досягнень учнів |
Критерiї оцiнювання навчальних досягнень учнiв |
|
Початковий рiвень (1 - 3 бали) |
Студент демонструє вмiння користуватися окремими приладами, може скласти схему дослiду лише з допомогою викладача, виконує частину роботи, порушує послiдовнiсть виконання роботи, вiдображену в iнструкцiї, не робить самостiйно висновки за отриманими результатами. |
|
Середнiй рiвень (4 - 6 балiв) |
Студент виконує роботу за зразком (iнструкцiєю) або з допомогою викладача, результат роботи студента дає можливiсть зробити правильнi висновки або їх частину, пiд час виконання роботи допущенi помилки. |
|
Достатнiй рiвень (7 - 9 балiв) |
Студент самостiйно монтує необхiдне обладнання, виконує роботу в повному обсязi з дотриманням необхiдної послiдовностi проведеннядослiдiв та вимiрювань. У звiтi правильно іакуратно виконує записи, таблицi, схеми, графiки, розрахунки, самостiйно робить висновок. |
|
Високий рiвень (10 - 12 балiв) |
Студент виконує всі вимоги, передбачені для достатнього рiвня, виконує роботу за самостійно складеним планом, робить аналiз результатiв, розраховує похибки (якщо потребує завдання). Бiльш високим рiвнем вважається виконання роботи за самостiйно складеним оригiнальним планом або установкою, їх обґрунтування. |
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1
ВИЗНАЧЕННЯ ПИТОМОГО ОПОРУ ПРОВІДНИКА
Виміряти питомий опір дроту; набути навичок вимірювання штангенциркулем, амперметром і вольтметром.
2.1. Зробіть необхідні креслення cсхеми та заповніть таблиці
2.2. Запишіть показники приладів; врахуйте, що ні один вимірювальний прилад не дає точного значення вимірювальної величини.
2.3. Зробіть необхідні розрахунки, користуючись законами, описуючими дані явища.
2.4. Зробіть висновок, визначте головне в спостереженнях та розрахунках. Визначити матеріал, з якого виготовлено опір.
Питомий опір матеріалу можна обчислити, використовуючи формули:
Питомий електричний опір - фізична величина яка дорівнює відношенню добутку опору провідника на його переріз до довжини провідника:
Питомий опір провідника залежить від концентрації вільних електронів у провіднику та відстані між іонами кристалічних решіток, тобто від матеріалу провідника. Для дослідження у цій роботі можна використати обмотку реостату.
Опір провідника можна виміряти, використовуючи закон Ома. У цьому випадку формула для розрахунку питомого опору провідника матиме вигляд:
|
№ |
Опір всієї обмотки R, Ом |
Діаметр витка D,м |
Кількість витків n |
Довжина дроту l,м |
Діаметр дроту d,м |
Площа перерізу S,м2 |
Питомий опір ,Омм |
табл ,Омм |
ср, Омм |
|
1 2 |
9.1 Жданов Л.С., Жданов Г.Л. Фізика для середніх спеціальних навчальних закладів.
9.2 «Сборник задач и вопросов по физике» под редакцией Гладковой Р.А.
Розв’язати задачі №12.18, №12.19 [Л.2]
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2
ПОСЛІДОВНЕ І ПАРАЛЕЛЬНЕ ЗЄДНАННЯ ПРОВІДНИКІВ
(ПЕРЕВІРКА ФОРМУЛ ЕКВІВАЛЕНТНОГО ОПОРУ ПРИ ПОСЛІДОВНОМУ І ПАРАЛЕЛЬНОМУ З’ЄДНАННІ ПРОВІДНИКІВ)
Перевірити формули еквівалентного опору, струму і напруги при паралельному та послідовному з’єднанні провідників.
Іноді, електричне коло складено із декількох провідників, з’єднаних між собою послідовно, паралельно або змішано. Для простоти розрахунків усі провідники умовно заміняються одним провідником, при вмиканні якого режим кола не змінився би, напруга і струм залишались би попередніми. Опір цього провідника називається еквівалентним загальному опору, що складає коло провідників.
Повідники в електричних колах постійного струму можуть з’єднуватись послідовно і паралельно.
Послідовне з’єднання – з’єднання провідників, при якому кінець першого провідника з’єднується з початком другого і т.д.
При цьому:
Iзаг. = І1 = І2 = … = Іn,
Uзаг. = U1 + U2 + … + Un
Rзаг.=R1+R2+…+Rn.
Паралельне з’єднання – з’єднання, при якому початки і кінці провідників мають спільні точки приєднання до джерела струму
Властивості цього з’єднання такі:
Uзаг. = U1 = U2 = … = Un.
Iзаг. = І1 + І2 + … + Іn.
Амперметр вмикають послідовно. RА «R (щоб менше збільшував загальний опір ділянки).
Вольтметр вмикають паралельно. Rв»R (щоб менше зменшував загальний опір ділянки).
|
Кількість послідовно з’єднаних провідників |
Опір, Ом |
Напруга, В |
Сила струму, I, A |
ЕквівалентнийОпір R, Ом |
Потужність Р, Вт |
||||
|
RR 1 |
RR 2 |
R R 3 |
UU1 |
UU2 |
UU3 |
||||
|
Два провідника |
|||||||||
|
Три провідника |
Схема 1 Схема 2
Підрахувати загальний опор провідників, з’єднаних паралельно:
Розв’язати задачі №12.116, №12.122 [Л.2]
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3
ВИЗНАЧЕННЯ ЕРС ТА ВНУТРІШНЬОГО ОПОРУ ДЖЕРЕЛА СТРУМУ
(ВИЗНАЧЕННЯ ЕРС ТА ВНУТРІШНЬОГО ОПОРУ ДЖЕРЕЛА ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ)
Навчитися визначати ЕРС та внутрішній опір джерела електричної енергії.
Для отримання електричного струму у провіднику необхідно створити і підтримувати на його кінцях різницю потенціалів. Для цього використовують джерело струму. Різниця потенціалів на його полюсах утворюється внаслідок розподілу зарядів. Роботу по розподілу зарядів виконують сторонні сили (не електричного походження). При розімкнутій ділянці енергія витрачена у процесі роботи сторонніх сил, перетворюється у енергію джерела струму. При замкненні електричного ланцюгу надбана у джерелі струму енергія витрачається на роботу по переміщення зарядів у зовнішній та внутрішній частинах ланцюгу із опорами відповідно R та r. Величина чисельно дорівнює роботі, яку виконують сторонні сили при переміщення одиночного заряду у середині джерела струму : = ІR + Іr
Величину сили струму та внутрішній опір можна визначити за дослідом.
і розв’язати систему рівнянь визначити r i R (для кожної системи).
|
№ |
Опір резистора R, Ом |
Внутрішній опір r, Ом |
ЕРС , В |
Середнє значення опору rсер,Ом |
Середнє значення ЕРСсер,В |
Відносна похибка |
|
1 |
||||||
|
2 |
Розв’язати задачі №12.85, №12.81 [Л.2].
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №4
ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАЛЕЖНОСТІ ПОТУЖНОСТІ СПОЖИВАЧА ВІД НАПРУГИ НА ЇЇ ЗАТИСКАЧАХ.
(ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАЛЕЖНОСТІ ПОТУЖНОСТІ, ЩО СПОЖИВАЄТЬСЯ ЕЛЕКТРИЧНОЮ ЛАМПОЮ РОЗЖАРЕННЯ, ВІД НАПРУГИ НА ЇЇ ЗАТИСКАЧАХ)
Дослідити залежність потужності яка використовується лампою розжарювання, від напруги на її затискачах.
При замиканні електричного ланцюга на його ділянці з опором R, струмом І, напругою на кінцях U виконується робота А: А=IUt=I2Rt=U2R/t (1)
Величина що дорівнює відношенню роботи струму за час, за який вона виконується, має назву потужність Р:
Р = А/t
Внаслідок формули (1): P=IU=I2R=U2/R (2)
Проаналізувавши формулу (2) ми переконаємось в тому що Р - функція двох змінних. Залежність Р від U можна прослідити на досліді.
|
№ досліду |
Напруга на затискачах лампи U, В |
Сила струму у лампі I, A |
Потужність використана лампою Р, Вт |
|
1 2 3 4 5 |
Розв’язати задачі №13.1, №13.25 [Л.2].
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №5
ВИЗНАЧЕННЯ ПРИСКОР. ВІЛЬНОГО ПАДІННЯ ЗА ДОПОМОГОЮ МАТЕМАТИЧНОГО МАЯТНИКА
Механічним коливанням точки називають періодично повторюваний рух матеріальної точки по якій не будь траєкторії, яку ця точка проходить по черзі в протилежних напрямках.
Умови виникнення коливань:
Параметрами коливального руху є: період, частота, амплітуда коливань.
Період коливань Т – час одного повного коливання: (5.1)
Частота коливань - кількість повних коливань за одиницю часу. ; (5.2)
Амплітудою А називають величину максимального відхилення коливної точки від положення стійкої рівноваги.
Математичним маятником називають матеріальну точку, підвішену на невагомий і нерозтяжній нитці. Маленька важка кулька, наприклад свинцева, підвішена на тонкій, довгій нерозтяжній нитці, є доброю моделлю математичного маятника.
Закони коливання математичного маятника:
Якщо визначати періоди коливань двох маятників з різними довжинами, то згідно формули (5.3) можемо знайти: ; (5.4) звідки (5.5)
Таким чином, щоб визначити прискорення сили тяжіння, достатньо знати періоди коливань і різницю довжин двох математичних маятників.
Таблиця
|
Номер досліду |
Довжина нитки l, м |
Амплітуда коливань А, м |
Число коливань N |
Час коливань t, c |
Період коливань T, c |
Частота коливань , Гц |
Прискорення вільного падіння g,м/c2 |
|
1 |
|||||||
|
2 |
|||||||
Розв’язати задачі №19.26, №19.29 [Л.2].
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №6
ДОСЛІЖЕННЯ БУДОВИ РОБОТИ ТРАНС ФОРМАТОРА
(ВИВЧЕННЯ БУДОВИ ТА РОБОТИ ТРАНСФОРМАТОРУ)
Вивчити будову та принципи дії трансформатора.
2.1. Визначити коефіцієнт трансформації.
2.2. Визначити коефіцієнт корисної дії трансформатора.
5 ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ
Трансформатор перетворює змінний струм однієї напруги на змінний струм іншої напруги при незмінній частоті. Він складається із замкнутого осердя, виготовленого із спеціальної листової трансформаторної сталі, на якому розміщено дві котушки (їх називають обмотками) з різною кількістю витків з мідного дроту. Одну з обмоток, яку називають первинною, приєднують до джерела змінної напруги. Прилади, які споживають електроенергію, приєднують до вторинної обмотки.
Якщо первинну обмотку приєднати до джерела змінної напруги, а вторинна буде розімкнута (цей режим роботи називають холостим ходом трансформатора), то в первинній обмотці з'явиться слабкий струм, який створює в осерді змінний магнітний потік. Цей потік наводить у кожному витку обмоток однакову ЕРС, тому ЕРС індукції в кожній обмотці буде прямо пропорційна кількості витків у цій обмотці, тобто:
Якщо вторинна обмотка буде розімкнута, то напруга на її затискачах U2 дорівнюватиме ЕРС (2), яка в ній наводиться. У первинній обмотці ЕРС (1) за числовим значенням мало відрізняється від напруги U1, яка підводиться до цієї обмотки. Практично їх можна вважати однаковими, тому:
де k - коефіцієнт трансформації; якщо вторинних обмоток декілька, то коефіцієнт трансформації для кожної з них визначають аналогічно.
Якщо у вторинне коло трансформатора увімкнути навантаження, то у вторинній обмотці з'явиться струм. Цей струм створює магнітний потік, який, за правилом Ленца, повинен зменшити зміну магнітного потоку в осерді, що, своєю чергою, призведе до зменшення ЕРС індукції в первинній обмотці. Але ця ЕРС дорівнює напрузі, прикладеній до первинної обмотки, тому струм у первинній обмотці повинен зрости, відновлюючи початкову зміну магнітного потоку. При цьому збільшується потужність, яку споживає трансформатор від мережі.
Оскільки при роботі трансформатора відбуваються втрати енергії, то потужність, яка споживається первинною обмоткою, більша від потужності у вторинній обмотці. ККД трансформатора буде дорівнювати відношенню потужності Р2 вторинної обмотки до потужності Р1 первинної обмотки:
Для визначення ККД треба виміряти силу струму І1 в первинному та сила струму І2 у вторинному колах, а також напругу U2 на вторинній та U1 на первинній обмотках. Тоді ККД становитиме :
Усі вимірювання в роботі виконуються за допомогою одного приладу - авометра (ампервольтомметра), який треба буде вмикати в різні ділянки кола трансформатора.
У процесі виконання роботи потрібно вивчити будову трансформатора, ввімкнути його в мережу змінного струму (36 В або 42 В).
У режимі холостого ходу виміряти напругу на обмотках і обчислити коефіцієнт трансформації, а під час роботи трансформатора (під навантаженням) визначити його ККД. Для виконання роботи застосовують лабораторний розбірний трансформатор, розрахований на вмикання в мережу змінної напруги 36 В або 42 В частотою 50Гц.
6.1. Розгляньте будову трансформатора. Визначте первинну обмотку (клема з написом: 36 В або 42 В) і вторинну обмотку.
6.2. Накресліть електричну схему трансформатора.
6.3. Приєднайте трансформатор до мережі змінної напруги (36 В або 42 В) замкніть коло.
6.4. Перемкніть ампервольтомметр на вимірювання змінної напруги (границя 50 В і виміряйте напругу на первинній обмотці U1).
6.7. Виміряйте напругу на вторинній обмотці U2. Результати вимірювань запишіть у таблицю 6.1.
6.8. Обчисліть коефіцієнт трансформації k. Результати обчислень запишіть у таблицю 6.1.
Таблиця 6.1
|
№ досліду |
U1, B |
U2, B |
k |
|
|
1 2 3 |
6.9. Обчисліть відносну похибку вимірювань за формулою: де U1 і U2 - абсолютні похибки вимірювань напруг.
6.10. На основі результатів усіх дослідів зробіть висновок.
7.1. На якому явищі заснована робота трансформатору? Розкажіть принцип роботи трансформатору.
7.2. З якою метою для передачі електричної енергії використовують трансформатор? Відповідь обґрунтуйте.
7.3. Хто є винахідником трансформатора?
7.4. ЗНАЙДІТЬ ВСІ ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ:
7.5. У трансформаторі, який знижує напругу від 36 В до 5 В:
Для передачі електроенергії на велику відстань напругу підвищують за допомогою трансформатора до декількох сотень тисяч вольт. Це роблять для:
Розв’язати задачі №20.49 [Л.2].
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7
ВИМІРЮВАННЯ ДОВЖИНИ СВІТОВОЇ ХВИЛІ ЗА ДОПОМОГОЮ ДИФРАКЦІЙНОЇ РЕШІТКИ
Визначити довжину світлової хвилі.
Дифракція – це огинання хвилею перешкод, розміри яких співвимірні з довжиною хвилі.
Якщо перешкода велика, то за нею хвилі немає. Якщо розмір перешкоди малий, то хвилі заходять за її краї, а дуже малу перешкоду огинають так, що за нею фронт хвилі не змінюється.
Явище дифракції світлових хвиль можна спостерігати дуже близько від перешкоди, якщо розміри перешкоди співвимірні з довжиною хвилі, і на значній відстані від перешкоди, якщо перешкода велика порівняно з довжиною хвилі.
Так як довжини світлових хвиль дуже малі, то будь-які реальні розміри предмета будуть для них великими перешкодами. Тому спостерігати явище дифракції світла можна лише на значній відстані від перешкоди.
Для спостереження можна взяти або дуже маленький диск або дуже вузьку щілину.
Якщо джерело розмістити перед цими предметами, то на екрані буде спостерігатись дифракція. Вигляд буде такий: по центру екрану буде спостерігатися світлий кружечок оточений темними і світлими кільцями, які чергуються.
Дифракція на щілині виглядає так. По центрі буде світла смуга, а по обидва боки від неї розміщуються темні і світлі смуги, чергуючись. Якщо диск або щілину освітлювати білим світлом, то картина матиме райдужне забарвлення.
Явище відхилення світла від прямолінійного поширення називається дифракцією світла. Оскільки довжина світлової хвилі є дуже малою, то і розміри перешкод чи щілини мають бути малими. Наприклад, під час проходження монохроматичного світла через круглий отвір, розмір якого сумірний з довжиною падаючих світлових хвиль, на екрані навколо центральної світлової плями спостерігаються темні і світлі кільця, що чергуються .
Особливо чітку дифракційну картину утворюють дифракційні решітки. Дифракційна решітка – оптичний прилад, це складається із сукупності дуже вузьких щілин, розділених непрозорими проміжками.
Інтерференційний максимум спостерігається під кутом , що визначається ФРМУЛОЮ ДИФРАКЦІЙНОЇ РЕШІТКИ:
,
де — порядок максимуму.
Промисловість виготовляє дифракційні грати, які містять 50 штрихів/мм, 100 штрихів/мм, 600 штрихів/мм, 1200 штрихів/мм і дзеркальні грати з 6000 штрихів/мм.
Грати використовують в приладах для спектрального аналізу.
Дифракційна решітка
Якщо a - ширина прозорої частини, а b - непрозорої, то:
де - ширина решітки; - кількість щілин.
Ширина щілини і штриха позначається - період дифракційної решітки або стала решітки
Спрямуємо на грати паралельний пучок променів. Кожна точка щілини буде відхиляти промені у всіх напрямах, зокрема, і під кутом від початкового напряму. Якщо ці промені зібрати на екрані, наприклад, за допомогою збиральної лінзи, то можна отримати підсилення чи послаблення світла - дифракційний максимум чи мінімум освітленості.
Дифракционная решетка - спектральний прилад. Спектри, що отримано за допомогою дифракційної решітки:
Для білого світла Для монохроматичного червоного світла
Для фіолетового світла
У роботі на визначення довжини світлової хвилі використовують дифракційну решітку з періодом 1/100 мм (період вказано на решітці). Решітка — це основна частина вимірювальної установки, показаної на малюнку 194. Решітка l встановлена в тримачі 2, що прикріплений до кінця лінійки 3. На лінійці розміщується чорний екран 4 з вузькою вертикальною щілиною 5 посередині. Екран можна переміщувати вздовж лінійки, щоб змінювати його відстань до дифракційної решітки. На екрані і лінійці шкали з міліметровими поділками. Вся установка закріплена на штативі 6.
Якщо дивитися через решітку i щілину на джерело світла (лампочку розжарювання чи свічку), то на чорному фоні екрана , можна спостерігати по обидва боки від щілини дифракційні спектри 1-го, 2-го і т. д. порядків.
Довжина хвилі визначається за формулою:
де d — період решітки, k — порядок спектра, — кут, під яким спостерігається максимум світла відповідного кольору.
Оскільки кути, під якими спостерігаються максимуми 1-го і 2-го порядків, не перевищують 5°, то замість синусів кутів можна брати їх тангенси. З малюнка 195 видно, що
Відстань а від решітки до екрана визначають за допомогою лінійки, а відстань b від щілини до вибраної лінії спектра — за шкалою екрана. Довжина хвилі
; ;
|
№№ |
d, м Період решітки |
L, м Відстань до решітки |
Червона частина спектру |
Жовта частина спектру |
Фіолетова частина спектру |
|||
|
Акр, м |
кр,нм |
Аж, м |
ж, нм |
Аф, м |
ф, нм |
|||
Рисунок 1 Рисунок2
.
Розв’язати задачі № 25.36 [Л.2].
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №8
СПОСТЕРЕЖЕННЯ НЕПЕРЕРВНОГО ТА ЛІНІЙЧАСТОГО СПЕКТРІВ РЕЧОВИНИ
Вивчити за допомогою спектроскопу спектри випромінювання газів.
Якщо пропустити пучок білого світла через скляну призму, то на екрані виникне розширена кольорова смужка з неперервною (плавною) зміною кольорів від червоного до фіолетового, її називають спектром. Розкладання білого світла в спектр у процесі проходження через призму — прояв дисперсії.
Дисперсією світла називають залежність швидкості світла в речовині, тобто показника заломлення речовини п, від довжини хвилі.
Причина цього явища полягає у тому, що випромінювання частот мають однакову швидкість у вакуумі, а в іншому середовищі (наприклад в склі) їх швидкість неоднакова і залежить від частоти коливань. Так як коефіцієнт заломлення n (n=с/v) залежить від швидкості поширення світлових хвиль, то промені різних частот заломлюються по-різному.
Спостерігати спектри можна за допомогою спектроскопу-найпростішого спектрального апарату.
Спектр – розподіл випромінювання за частотами коливань. Розрізняють наступні спектри випромінювання: Суцільні ( неперервні), лінійчаті і смугасті.
Якщо біле світло пропускати через холодний газ (який не випромінює світла), то на фоні неперервного спектра джерела з'являються темні лінії. Газ поглинає найінтенсивніше світло саме тих довжин хвиль які він випромінює в нагрітому стані. Темні лінії на фоні неперервного спектра — це лінії поглинання, які в сукупності дають спектр поглинання. Майже всі зірки мають лінії поглинання в спектрі.
1) хімічний склад світила
2) температуру світила
3) швидкість руху світила
4) напрям руху світила
5) індукцію магнітного поля світила
Спостереження суцільного спектру нагрітого металу.
Спостереження лінійчатих спектрів.
Розв’язати задачі № 27.2 [Л.2].
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №9
ВИЗНАЧЕННЯ ПОКАЗНИКА ЗАЛОМЛЕННЯ СКЛА
Визначити коефіцієнт заломлення скла.
При переході світла із одного середовища у інше існує заломлення променів - змінення напряму поширення світла. Це явище пояснюється тим, що у різних середах швидкість світла різна.
Відношення швидкості світла С у вакуумі до швидкості світла V у даному середовищі називається абсолютним показником заломлення n цієї середи: n=c/v.
Під час роботи вимірюють показник заломлення скляної пластинки, що має форму трапеції. На одну з паралельних граней пластинки похило до неї спрямовують вузький світловий пучок. Проходячи крізь пластинку, цей пучок світла зазнає дво разового заломлення. Джерело світла — електрична лампочка, приєднана до відповідного джерела струму через вимикач. Світловий пучок створюють за допомогою металевого екрана з щілиною. При цьому ширина пучка може змінюватися від зміни відстані між екраном і лампочкою.
Показник заломлення скла відносно повітря визначається за формулою:
- кут падіння пучка світла на грань пластинки з повітря у скло, - кут заломлення світлового пучка в склі.
Відношення, що в правій частині формули, знаходять так. Перед тим, як направити на пластинку світловий пучок, її розміщують на столі на аркуші міліметрового паперу (або паперу в клітинку) так, щоб одна з її паралельних граней збіглася із завчасно відміченою лінією на папері. Ця лінія позначатиме межу поділу повітря — скло. Тонко заструганим олівцем прово дять лінію вздовж другої паралельної грані. Ця лінія зображає межу поділу скло — повітря. Після цього, не зміщуючи пластинки, на її першу паралельну грань під будь-яким кутом напрямляють вузький світловий пучок. Уздовж падаючого на пластинку світ лового пучка і того, що вийшов з неї, тонко заструганим олівцем ставлять точки 1, 2, 3 і 4 (мал. 192). Після цього лампочку вимикають, пластинку знімають і під лінійку креслять вхідний, вихідний і заломлений промені (мал.193). Через точку В межі поділу середовищ повітря — скло проводять перпенди куляр до межі, відмічають кути падіння і заломлення . Далі за допомогою циркуля креслять коло з центром у точці В і будують прямокутні трикутники ABE і CBD.
Оскільки , і АВ=ВС - то формула для визначення показника заломлення скла матиме вигляд:
(1)
Довжину відрізків АЕ і DC вимірюють на міліметровому папері або лінійкою. При цьому в обох випадках інструментальну похибку можна брати такою, що дорівнює 1 мм. Похибку відліку також можна брати 1 мм, що врахує неточність розміщення лінійки відносно краю світлового пучка.
Максимальну відносну похибку є визначення показника заломлення знаходять за формулою:
Максимальна абсолютна похибка визначається формулою:
Тут пH — наближене значення показника заломлення, що визначається формулою (1).
|
Виміряно |
Обчислено |
|||||
|
AE,мм |
DC,мм |
nH |
AE,мм |
DC, мм |
% |
|
Розв’язати задачі № 24.21[Л.2].
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №10
ВИВЧЕННЯ ТРЕКІВ ЗАРЯДЖЕНИХ ЧАСТОК ЗА ГОТОВИМИ ФОТОГРАФІЯМИ
Проаналізувати треки заряджених часток.
2.1 Виміряти та визначити радіус кривизни треку.
2.2 Проаналізувати треки на фото, відповісти на питання.
3а допомогою камери Вільсона спостерігають і фотографують треки (сліди) заряджених часток, що рухаються. Трек частки являє собою ланцюжок з мікроскопічних крапельок води або спирту, що утворились в наслідок конденсації перенасичених пар цих рідин на іонах. Іон же утворюється в результаті взаємодії зарядженої частки з молекулами парів та газів, що знаходяться в камері.
Висновки що необхідно знати щоб уміти "прочитати" фотографію треків часток:
• при інших однакових умовах трек товстіше у тієї частки, що має більший заряд. Наприклад при однакових швидкостях трек - частки товстіше за трек протону та електрону.
• якщо частки мають однакові заряди, то трек товстіше в тієї частки, що мас меншу швидкість, рухається повільніше. Звідси очевидно, що до кінця руху трек частки товстіше чим на початку, тому що швидкість частки зменшується внаслідок втрати енергії на іонізацію атомів середовища.
Висновки що необхідно теж використовувати для аналізів фотографій треків часток:
Для знаходження радіусу кривизни треку r.
Радіус кривизни треку частки визначають наступними способом. Потрібно накласти на фотографію
0,4 см на кресленні відповідає відрізку в 1 см. Якщо наприклад, радіус кривизни на кресленні дорівнює 3.2 см. то складаємо пропорцію:
5 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ
5.1 Розглянути фотографії треків заряджених - часток, отриманих за допомогою камери Вільсона (рис.2, рис.3). Відповісти на питання приведені біля фотографій.
Рис 2. Розгляньте фотографію треків - часток камері Вільсона, та дайте відповідь на наступні питання:
1. У якому з напрямків рухалася - частки?
2. Чому довжина треків - часток приблизно однакова?
3. Чому товщина треків - часток до кінця руху трохи збільшується?
4. Чом деякі - частки залишають треки лише наприкінці свого руху?
Рис.3. Розгляньте фотографію треків - часток камері Вільсона, та дайте відповідь на наступні питання:
1. У якому напрямку рухалась - частка?
2. Чому треки - часток скривлені?
3. Як було спрямовано вектор магнітної індукції?
4. Як змінювалась швидкість руху - часток?
5. За якими ознаками ви робите висновок про зміну швидкості руху - часток?
Рис. 4. Відповісти на наступні питання:
1. Чому трек електрону має форму спіралі?
2. У якому з напрямків рухався електрон: ви зовнішніх витків спіралі до її центр чи навпаки?
3. Як був спрямований вектор магнітної індукції?
Вивчити конспект лекції.
ДОДАТКОВІ РОБОТИ
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №11
ВИЗНАЧЕННЯ ЕЛЕКТРОХІМІЧНОГО ЕКВІВАЛЕНТУ МІДІ
Визначити електрохімічний еквівалент міді.
Процес при якому молекули солей, лугів або кислот розпадаються на заряджені частки (іони) під дією розчинника, називається електролітичною дисоціацією; отриманий при цьому розчин із позитивними і негативними іонами називається електролітом. Якщо у сосуд із електролітом помістити пластини (електроди) з’єднані із джерелом струму (створити в електроліті електричне поле), то позитивні іони будуть рухатись до катоду, а негативні до аноду. У електродів відбуваються окислювально-відновлювальні реакції, при цьому на електродах виділяються речовини-продукти реакції – відбувається електроліз.
Електролізу відповідає Закон Фарадея:
1 Закон: маса речовини, що виділяється на електроді прямо пропорційна кількості електрики Q, що проходить крізь електроліт:
m=k·Q або m=k·I·t ,
де k - електрохімічний еквівалент речовини. Для кожної речовини k має своє значення. Вимірюючи силу струму в колі, що складено за схемою на рис.1, час його проходження і масу речовини на катоді, можна визначити електрохімічний еквівалент з першого закону Фарадею: .
6 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ
6.1. Ретельно вимити поверхню мідної пластини, та зважити цю пластину із максимально можливою точністю.
6.2. Зібрати електричне коло за схемою, зображеною на рис. 1. Зважену пластину з’єднати із негативним полюсом джерела електричної енергії.
6.3. Після перевірки ел. кола викладачем помітити час за годинником, замкнути ключ. Швидко встановити реостатом силу струму 1÷1.5 А. Користуючись реостатом, підтримувати силу струму постійною на протязі всього досліду. Рис.1
6.4. Через 20 хвилин коло розімкнути. Пластину, яка була у досліді катодом, витягнути, промити водою, висушити, ретельно зважити та визначити масу міді.
6.5. За результатом дослідів визначити електрохімічний еквівалент міді
6.6. Порівняти отримане значення електрохімічного еквіваленту міді з табличним.
|
№ |
Маса катода до досліду m1, кг. |
кг |
Маса міді виділеної на катоді m, кг. |
Сила струму І, А. |
t,c |
, кг/Кл |
кг/Кл |
зробити самостійно.
підготуватись до теоретичного опитування.
PAGE 6
А
V
V
А
EMBED PBrush
Рис.6.1
Спектральний аналіз – метод визначення хімічного складу речовини за її спектром. Разроблено в 1859 році німецькими вченими Г. Р. Кірхгофом и Р. В. Бунзеним.
Роберт Вильгельм Бунзен
1811 - 1899
Густав Роберт Кірхгоф
1824 - 1887
Смугасті
Лінійчасті
Неперервні
Спектри випромінювання