Указания по технике безопасности

1. Включать в сеть измерительный блок L-микро можно только после его подключения к разъему последовательного порта компьютера.

2. Не накачивать газ в сосуд до давления больше 0.3-0.5 избыточной атмосферы (не выходить за рамки шкалы на экране компьютера). Это может привести к поломке насоса датчика давления, разрыву соединений трубок.

Приложение 1 Бланки Лабораторных работ

Лабораторная работа № 1.

Нормальные моды струны

Фамилия И.О.
Группа
№ бригады

ТАБЛИЦА 1. Погонная плотность струны (не перерисовывать)

Бригада	1	2	3	4	5	6	7	8
μ [г/м]	95	90	85	80	75	70	65	60
T[Н]	3.2	3.0	3.2	2.8	2.6	2.4	2.2	2.0

ТАБЛИЦА 2. . Определение скорости нормальных колебаний струны при μ = ____ г/м, Т = _____ Н.

№	Профиль струны	f, Гц	ln=2L/m,м	vn=lnfn,м/c

Длина струны L= м

m- число полуволн, укладывающихся на струне

ТАБЛИЦА 3. Изучение зависимости скорости колебаний струны от силы натяжения

№ п/п	Масса груза, mi ,кг	Сила натяжения струны Ti, Н	Основная частота fi,Гц	Скорость распространения колебаний vi=2Lfi, м/с	Погреш­ность Dvi,м/c	Скорость распро­странения колебаний (теорет.) vi теор, м/с

Лабораторная работа № 2.

Определение скорости звука

Фамилия И.О.
Группа
№ бригады

Таблица 1

Прибор	Предел измерений	Число делений	Цена деления	Погрешность прибора
Звуковой генератор
Измерительная линейка

Таблица 2

Частота ν, Гц	l1, см	l2, см	Длина волны λ, м	Скорость звука v, м/с	Среднее значение vср, м/с

Расчетные формулы:

λ= l₂- l₁

v= λ·ν

Δv_приб=ε_приб·v_ср

Δv= Δv_приб +Δv_сл

Лабораторная работа № 3.

Опыт Юнга.

Фамилия И.О.
Группа
№ бригады

Таблица 1

Длина волны лазера	Расстояние до экрана
λ= 650 нм	L=

Таблица 2

Номер пары щелей №	Расстояние между k и (-k) максимумом Δх, м	Координата k-того максимума x= Δх/2, м	Расстояние между щелями d = kλL/x, м
Среднее значение расстояния между щелями :

Лабораторная работа № 4.

Изучение дифракционной решетки.

Фамилия И.О.
Группа
№ бригады

Таблица 1

Прибор	Предел измерений	Число делений	Цена деления	Погрешность прибора
Рулетка
Измерительная линейка

Таблица 2 Дифракционная решетка 50 шт/мм (период решетки 0,02 мм)

Расстояние до экрана L, м
Порядок максимума k	xk, см	xk, см	Длина волны , нм	ср, нм

Таблица 3 Дифракционная решетка 150 шт/мм (период решетки 0,0067 мм).

Расстояние до экрана L, м
Порядок максимума k	xk, см	xk, см	Длина волны , нм	ср, нм

Расчетные формулы:

              

Лабораторная работа № 5.

Определение отношения теплоемкостей газа

при постоянном давлении и постоянном объеме.

Фамилия И.О.
Группа
№ бригады

таблица 1 Характеристики приборов измерения:

Прибор	Предел измерений	Цена деления	Погрешность прибора
Датчик давления

таблица 2 Измерение давления:

№	p1 i, Па	p2 i, Па	p3 i,Па	i

Вычисление показателя адиабаты:

=

Среднее значение

Приложение 3 Контрольные вопросы

Контрольные вопросы к защите лабораторной работы № 1

Нормальные моды струны

1. комплект

1. Уравнение стоячей волны.

2. Стоячие волны каких частот существуют на струне длиной L?

3. Зная предел прочности стали, найти наибольшую частоту, на которую можно настроить струну длиной 0,7 м.

2. комплект

4. Амплитуда стоячей волны.

5. Чем стоячая волна отличается от бегущей?

6. На стальной струне длины L = 0,7 м подвешен груз массой m = 4,4 кг. Определите частоту основного тона колебаний струны. Диаметр струны d = 0,6 мм, плотность стали ρ = 7,6·103 кг/м3.

3. комплект

7. Записать выражение скорости упругих волн в различных средах.

8. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний.

9. Найти скорость распространения звука в меди.

4. комплект

10. Эффект Доплера в акустике.

11. Что такое когерентные волны?

12. Зная, что средняя молярная кинетическая энергия поступательного движения молекул азота 3,4 кДж/моль, найти скорость распространения звука в азоте при этих условиях

Контрольные вопросы к защите лабораторной работы № 2

Определение скорости звука.

1. Дайте определение волны. Какие волны называются продольными, поперечными7

2. Напишите уравнение плоской бегущей волны.

3. Что называется узлами и пучностями стоячей волны. Как связано расстояние между соседними узлами с длиной волны?

4. В чем заключается явление резонанса, какую роль оно играет в данной работе?

5. Напишите уравнения скорости и ускорения частиц среды при распространении волны.

6. Дайте определение длины волны, фазовой скорости, частоты и периода колебаний. Как связаны эти величины?

7. Как связаны частоты нормальных колебаний с основной частотой.

8. Дайте определение волновой поверхности и волнового фронта.

9. Напишите уравнение бегущей и стоячей волны. Объясните их различие.

10. Найдите спектр собственных частот колебаний упругой узкой пластины, если один конец ее закреплен, а второй свободен.

11. . Дать понятие звуковой волны. Написать уравнение волны.

12. Дать понятие величин, характеризующих звук.

13. Как получаются фигуры Лиссажу в данной установке?

14. Чем обусловлен сдвиг фаз между колебаниями вдоль осей х и у?

15. Вычислите скорость звука в воздухе при условиях Вашего опыта по формуле (3), где μ = 29·10^-3 кг/моль, а γ= 1,4.

16. Предложите другие способы измерения скорости звука в воздухе

Контрольные вопросы к защите лабораторной работы № 3

Опыт Юнга

1. комплект

1. Что называется интерференцией света? Каковы условия наблюдения интерференции?

2. Напишите условия наблюдения интерференционных максимумов.

3. Чему равна разность хода лучей в свете, отраженном от пленки с показателем преломления n?

2. комплект

4. Методы наблюдения интерференции.

5. При интерференции света в местах максимума складываются: амплитуды колебаний напряженности электрического поля или интенсивности света, пропорциональные квадрату амплитуды колебаний напряженности электрического поля.

6. Для «просветления» оптики на поверхность стекла наносят тонкую пленку с показателем преломления n. Чему должна быть равна толщина пленки, чтобы уменьшить отражение света с длинной волны λ от границы воздух–стекло?

3. комплект

7. Интерференция света. Когерентность и монохроматичность световых волн.

8. На пути световой волны, идущей в воздухе, поставили стеклянную пластинка толщиной h = 1мм. Определить оптическую длину пути света в стекле, если волна падает на пластинку нормально?

9. В интерференционном опыте Юнга, выполненном в монохроматическом свете, расстояние между щелями d = 2,6 мм, экран для наблюдения интерференционных полос расположен на расстоянии L = 2,0 м от двойной щели. Ширина интерференционных полос оказалась равной Δl = 0,41 мм. Определите длину волны λ света.

4. комплект

10. Что такое оптическая разность хода.

11. В интерференционном опыте Юнга на экран B с двумя щелями S₁ и S₂ от удаленного источника падает свет с длиной волны λ = 546 нм. Интерференционные полосы наблюдаются на экране C, находящемся на расстоянии L = 55 см от экрана B с двумя щелями. Расстояние между щелями d = 0,12 мм. Определите ширину Δl интерференционных полос вблизи центра интерференционной картины.

12. При наблюдении колец Ньютона было установлено, что диаметр 5-го темного кольца d₅ = 2,54 мм. Определите радиус кривизны R плосковыпуклой линзы, если опыт проводится в свете лазера с длиной волны λ = 633 нм.

Контрольные вопросы к защите лабораторной работы № 4

Дифракционная решетка

1. комплект

1. Видимый свет и оптический диапазон. Когерентные и некогерентные волны..

2. На пути параллельного пучка лучей расположена зонная пластинка, которая оставляет открытыми 1, 3, 5, 7 и 9 зоны Френеля для точки наблюдения в центре дифракционной картины. Во сколько раз изменится интенсивность света в этой точке, если убрать зонную пластинку?

3. На дифракционную решетку, имеющую период d = 2·10^-6 м, нормально падает монохроматическое излучение. Под углом 30° наблюдается максимум второго порядка. Чему равна длина волны падающего света?

2. комплект

4. Дифракция Френеля.

5. Дисперсия света. Поглощение света.

6. В каких случаях при дифракции Френеля на небольшом круглом отверстии на экране за отверстием получается темное пятно, а в каких светлое?

3. комплект

7. Принцип Гюйгенса-Френеля.

8. Как изменится дифракционная картина при уменьшении расстояния между щелями d?

9. На дифракционную решетку, имеющую период d = 2·10^-6 м, нормально падает монохроматическое излучение. Под углом 30° наблюдается максимум второго порядка. Чему равна длина волны падающего света?

4. комплект

10. Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке. Положения главных максимумов.

11. Почему дифракция не наблюдается на больших отверстиях и дисках?

12. Плоская световая волна ( = 0,5 мкм) падает нормально на диафрагму с круглым отверстием диаметром d = 1см. На каком расстоянии b от отверстия должна находиться точка наблюдения, чтобы отверстие открывало две зоны Френеля?

Контрольные вопросы к защите лабораторной работы № 5

Определение отношения теплоемкостей газа при постоянном давлении и постоянном объеме.

1. комплект

1. Уравнение Пуассона.

2. Выразите коэффициент  для двухатомного газа.

3. Определите молярную теплоемкость углекислого газа (CO₂) в процессе, в котором давление изменяется пропорционально объему p = αV, где α = const

2. комплект

4. Выразите удельную теплоемкость при постоянном объеме для неона

5. Второе начало термодинамики.

6. Как найти работу газа в изотермическом процессе?

3. комплект

7. Первое начало термодинамики.

8. Показатель политропы >1. Нагревается или охлаждается газ при сжатии?

9. Выразить изменение внутренней энергии газа при адиабатном расширении.

4. комплект

10. Чему равна разность между молярными теплоемкостями кислорода при постоянном давлении Cp и постоянном объеме CV?

11. Какой из графиков на диаграмме p–V (рис. 3.11.2) соответствует циклу карбюраторного двигателя внутреннего сгорания?

12. Как изменится внутренняя энергия идеального газа при изотермическом сжатии?

5. комплект

13. Теплоемкость. Определение, формулы, единицы измерения.

14. Выразите удельную теплоемкость при постоянном давлении для азота

15. Состояние идеального газа изменилось в соответствии с графиками на P–V диаграмме (рис. 3.8.2). В каком случае изменение внутренней энергии больше?

Рисунок 3.8.2.

32