ОЗЕРСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
КАФЕДРА ФИЗИКИ
Сборник лабораторных работ по физике
Лисицын с.Г. Оконников е.Г. Синяпкина г.И. Предисловие
Настоящее руководство предназначено для использования студентами ОТИ МИФИ на лабораторных занятиях по физике по разделу «Оптика».
При подготовке руководства использованы материалы «Физического практикума» МГУ под редакцией В. И. Ивероновой, М., Физматгиз, 1968»; «Руководства к лабораторным занятиям» под редакцией Л. Л. Гольдина, М., Наука, 1973, «Лазеры в общем физическом практикуме» под редакцией А.Н. Матвеева, М. Изд-во МГУ, 1981. Основой для составления руководства послужил ныне используемый в ОТИ МИФИ сборник лабораторных работ по оптике Оконникова Е.Г. и Синяпкиной Г.И.
Практикум по оптике ОТИ МИФИ был поставлен Г.И. Синяпкиной и в него она вложила весь свой интерес и любовь к этому разделу физики. Учитывая большой вклад, внесенный Галиной Ивановной Синяпкиной в создание лабораторного практикума по оптике, мы решили сохранить в числе авторов этого сборника ее имя, хотя Галины Ивановны давно уже нет в живых.
Изложение теории носит, в основном, конспективный характер, чтобы не дублировать содержание стандартных учебников. Однако к ряду работ имеются достаточно большие по объему теоретические приложения. Это диктуется организацией практикума по оптике, который обычно проходит с некоторым опережением материала лекций и практических занятий. Список литературы – общий для всех работ приведен в конце данного сборника. Список литературы не является исчерпывающим, в него включены лишь те учебники, которые в заметном количестве имеются в библиотеке ОТИ МИФИ.
Методические указания
Приступая к выполнению лабораторных работ, необходимо внимательно ознакомиться с устройством установки, на которой предстоит проводить измерения и отчетливо представлять себе порядок выполнения работы. Необходимо при этом все действия с установками производить аккуратно и осторожно, так как многие установки представляют собой оптические приборы с тонкой настройкой, кроме того, неаккуратность в работе может привести к загрязнению установок, что также приводит к выходу их из строя.
В ходе измерений необходимо систематически вести запись результатов в лабораторную тетрадь. Для этого перед началом измерений в тетради рекомендуется начертить таблицы, форма которых указана в описаниях к лабораторным работам. Графики рекомендуется выполнять на миллиметровой бумаге.
При подсчете погрешностей измерений необходимо пользоваться методикой, изложенной в руководстве по разделу «Механика».
Теоретические сведения, приведенные в руководстве, как правило, весьма краткие и не заменяют учебника. При подготовке к занятиям необходимо пользоваться учебниками, список которых приведен в конце настоящего руководства.
Содержание
СОДЕРЖАНИЕ 3
ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ 3
ПЛОСКИЕ ВОЛНЫ 3
ВОЛНОВОЕ УРАВНЕНИЕ 3
МОНОХРОМАТИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ 4
СТОЯЧИЕ ВОЛНЫ 5
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ 6
РАБОТА № 1 10
ВОЛНЫ НА ПОВЕРХНОСТИ ЖИДКОСТИ 10
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 14
РАБОТА № 2 15
СТОЯЧИЕ ВОЛНЫ В СТРУНЕ 15
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 17
РАБОТА № 3 17
ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ В ВОЗДУХЕ 17
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 20
РАБОТА № 4 22
СТОЯЧИЕ ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ В ТРУБЕ 22
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 23
РАБОТА № 5 24
СТОЯЧИЕ ВОЛНЫ В СТЕРЖНЯХ 24
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 26
РАБОТА № 6 27
УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ В ЖИДКОСТИ 27
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 30
ИЗУЧЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ 31
ИНТЕНСИВНОСТЬ ВОЛНЫ 31
ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ МОНОХРОМАТИЧЕСКИХ ВОЛН 32
КОГЕРЕНТНОСТЬ СВЕТА 32
РАБОТА № 7 37
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ БИПРИЗМЫ ФРЕНЕЛЯ 37
РАБОТА № 8 44
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ КОЛЕЦ НЬЮТОНА 44
РАБОТА № 9 49
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСТОТЫ ХОРОШО ОБРАБОТАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРОМ ЛИННИКА 49
РАБОТА №10 55
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ СЛАБЫХ РАСТВОРОВ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫМ МЕТОДОМ 55
ПРИЛОЖЕНИЕ 61
ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СЛАБЫХ РАСТВОРОВ 61
РАБОТА № 11 62
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ 62
С ПОМОЩЬЮ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 62
ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ СВЕТА 67
ПРИНЦИП ГЮЙГЕНСА — ФРЕНЕЛЯ 67
РАБОТА № 12 73
ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ ФРЕНЕЛЯ 73
РАБОТА № 13 76
ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ ФРАУНГОФЕРА 76
РАБОТА №14 79
ДИФРАКЦИОННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРА ЧАСТИЦ 79
РАБОТА № 15 84
ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРА ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ 84
РАБОТА №16 89
ИЗМЕРЕНИЕ УГЛА БРЮСТЕРА 89
РАБОТА № 17 96
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ САХАРА В РАСТВОРЕ ПО УГЛУ ПОВОРОТА ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ 96
РАБОТА № 18 104
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ И СРЕДНЕЙ ДИСПЕРСИИ С ПОМОЩЬЮ ДИСПЕРСИОННОГО РЕФРАКТОМЕТРА 104
РАБОТА № 19 113
ИЗМЕРЕНИЕ СВЕТОПРОПУСКАЕМОСТИ ПРОЗРАЧНЫХ ТЕЛ С ПОМОЩЬЮ ФОТОМЕТРА 113
ЛИТЕРАТУРА 118