1. Подготовить в тетради две таблицы для записи результатов измерений.

Таблица 1

v = 1 МГц	С, пф	50	100	150	200	250	300	400	500
	U, В

Таблица 2

С=200 пф	v, МГц	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4
	U, В

2. Установить приборы по рис. 1 и произвести соединения их по схеме (рис. 2). При подключении вилки генератора к напряжению 250 В соблюдайте полярность, т.е. правильно подключайте к «+» и «-» блока питания. Показать установку преподавателю.

сеть

Рис. 2

После включения блока питания лампы генератора должны 1-2 минуты прогреваться и только после этого генератор заработает. Передвинуть рычаг 4 контура в среднее положение. Если стрелка вольтметра отклоняется в обратном направлении, то это означает, что диод присоединен неправильно, и его нужно присоединить в противоположном направлении.

3. Установить на генераторе частоту v =1 МГц. Вращением ручки 5 контура добейтесь резонанса, т.е. наибольшего отклонения стрелки вольтметра. Перемещая рычаг 4 контура, добейтесь, чтобы стрелка вольтметра при резонансе отклонялась до деления 4, 5 - 6 В.

Изменяя емкость контура, определите показания вольтметра при значениях емкости 50, 100, ..., 500 пФ. Результаты измерений запишите в таблицу 1.

4. Установите в колебательном контуре емкость С = 200 пФ. Вращая ручку 6 генератора, определите показания вольтметра при частотах 0,7; 0,8; ...; 1,4 МГц. Результаты измерений запишите в таблицу 2.

5. По данным таблиц 1 и 2 постройте графики зависимости показаний вольтметра U от емкости С и частоты v.

Контрольные вопросы:

1. Каково назначение диода в этой установке?

1. Как изменится форма резонансной кривой, если в колебательный контур включить резистор?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

Изучение работы трансформатора

Цель работы: 1. Определить коэффициент трансформации.

2. Исследовать зависимость силы тока и напряжения на обмотках от нагрузки.

Оборудование: трансформатор на панели, амперметр на 1 А переменного тока, вольтметр на 6 В переменного тока, вольтметр на 100 В переменного тока, миллиамперметр переменного тока, источник переменного напряжения на 5 В, переменное сопротивление на 1,5 кОм, два ключа, соединительные провода.

Трансформатор преобразует переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения при неизменной частоте. Самый простой трансформатор состоит из двух обмоток, надетых на общий стальной сердечник. Обмотка, концы которой подключаются к источнику переменного напряжения, называется первичной, а другая обмотка называется вторичной.

Если первичную обмотку подключить к источнику переменного напряжения, то в ней возникнет переменный ток, который в сердечнике создает переменный магнитный поток.

Изменяющийся магнитный поток в каждом витке первичной и вторичной обмоток наводит изменяющуюся по гармоническому закону одинаковую ЭДС индукции, поэтому ЭДС индукции возникающая в каждой обмотке будет прямо пропорциональна числу витков в ней: , где n₁ и n₂ - число витков первичной и вторичной обмоток.

При разомкнутой вторичной обмотке напряжение на её зажимах U₂ будет равно наводимой в ней ЭДС ₂, т.е. U₂ = ₂. В первичной обмотке ЭДС ₁ по величине мало отличается от подводимого к этой обмотке напряжения U₁ т.е. при разомкнутой цепи вторичной обмотке _1 U₁, ₂= U₂.

Поэтому ,

где k - коэффициент трансформации.

Если ко вторичной обмотке подключить нагрузку, то в ней будет идти переменный ток. Этот ток создает в сердечнике магнитный поток, который согласно правилу Ленца будет уменьшать изменение магнитного потока в сердечнике, что приведет к уменьшению ЭДС индукции в первичной обмотке. Но эта ЭДС была равна напряжению, приложенному к первичной обмотке, поэтому ток в первичной обмотке должен возрасти, чтобы восстановилось первоначальное изменение магнитного потока. При этом увеличивается мощность, потребляемая трансформатором от сети.

Выполнение работы:

1. Собрать цепь согласно изображенной схеме. В первичной цепи включить вольтметр на 6 В, амперметр на 1 А, а во вторичную вольтметр на 100 В и миллиамперметр.

2. После проверки цепи преподавателем замкнуть ключ К₁ (при разомкнутом ключе К₂ вторичной обмотки) и измерить напряжения U₁ и U₂ на первичной и вторичной обмотках и силу тока I_1x в первичной обмотке. Вычислить коэффициент трансформации k= . Результаты записать в таблицу.

I1x A	U1 B	U2 B	k

3. Установить переменное сопротивление в цепи вторичной обмотки на максимальное значение 1550 Ом и замкнуть ключ К2 в этой цепи. Измерить силу тока I₁ в первичной обмотке и I₂ во вторичной обмотке и напряжение U₂ на вторичной обмотке.

4. Уменьшив сопротивление до 1050 Ом, повторить эти измерения.

5. Произвести эти же измерения при сопротивлении 550 Ом. Убедится, что при увеличении силы тока в цепи вторичной обмотки напряжение U₂ на ней уменьшается, а сила тока I₁ в цепи первичной обмотке увеличивается.

6. Результаты измерений записать в таблицу.

Сопротивление (Ом)	I2 (А)	U2(B)	I1 (A)
1550
1050
550

7. Записать в отчете выводы из проделанных наблюдений.

Контрольные вопросы:

1. Почему сердечник трансформатора собирают из пластин?

2. Изменяет ли трансформатор частоту преобразуемого тока?

3. Почему при определении коэффициента трансформации напряжение измеряют при разомкнутой цепи вторичной обмотки?

4. Почему в этой работе при увеличении нагрузки трансформатора уменьшалось напряжение на вторичной обмотке?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10

Определение показателя преломления стекла

Цель работы: Определить показатель преломления стеклянной пластинки.

Оборудование: стеклянная пластинка с параллельными гранями, электрическая лампочка на 3,5 В, источник тока, экран с щелью, соединительные провода, циркуль, линейка.

В работе определяется показатель преломления стеклянной пластинки, имеющей форму трапеции. На одну из параллельных граней пластины наклон­но к ней направляют узкий световой пучок. Проходя через пластину этот пучок света испытывает двукратное преломление. Источником света служит электрическая лампочка. Световой пучок создается с помощью экрана с щелью. Показатель преломления стекла относительно воздуха определяется п = , где - угол падения пучка света на грань пластины из воздуха в стекло;  - угол преломления пучка в стекле.

Д ля определения отношения стоящего в правой части формулы поступают следующим образом. Пластину располагают на чистой странице тетради параллельно линиям так, чтобы над ней было свободное пространство около 7-8 см. Тонко очинённым каранда­шом обводят пластину. После этого, придерживая её, направляют на верхнюю грань под достаточно большим углом узкий пучок света. Для этого перед пластиной на расстоянии 8-10 см располагают экран а за ним лампочку и, перемещая экран и лампочку, добива­ются, чтобы световой пучок был узкими ярким. Карандашом вплотную к пластине ставят точку 1 там, где луч входит в стекло. Отступив несколько сантиметров от точки 1, на пучке ставят точку 2. В месте выхода светового пучка из пластины вплотную к ней ставят точку 3 и в нескольких сантиметрах от нее на световом пучке ставят точку 4. После этого лампочку выключают, пластину снимают и с помощью линейки прочерчивают падающий, преломленный и вышедший из пластины лучи. Через точку 1 границы раздела сред воздух-стекло проводят перпендикуляр к границе, отмечают углы падения  и преломления. Далее с помощью циркуля проводят окружность с центром в точке 1 и радиусом не меньше 5 см и строят прямоугольные треугольники ABE и CBD. Получается, что sin= и sin = , причем АВ =ВС, так как они равны радиусу окружности.

Формула для определения показателя преломления примет вид п = . Длину отрезков АЕ и DC измеряют с точностью до миллиметра.

Выполнение работы

1. Подготовить страницу в тетради для лабораторных работ так, чтобы на ней можно было зафиксировать эксперимент, то есть записать заголовок, оборудование и после этого осталось достаточно места для проведения эксперимента.

2. Расположить призму как это указано выше и обвести ее положение карандашом.

3. Располагают перед ней экран с щелью и лампочку и перемещая их относительно друг друга и пластины получают узкий пучок света, падающий на пластину под достаточно большим углом.

4. Проставить точки 1, 2, 3 и 4. Убрать пластину, экран с лампочкой. Выполнить чертеж и измерить отрезки АЕ и DC. Определить показатель преломления.

5. Эксперимент повторить в тетради второго студента и его результаты записать в таблицу:

№	АЕ мм	DC мм	п
1
2

6. В конце отчета записать среднее значение показателя преломления.

Контрольные вопросы

Чтобы определить показатель преломления стекла, достаточно измерить транспортиром углы  и  и вычислить отношение их синусов. Какой из методов определения показателя преломления предпочтительнее: этот или использованный в работе и почему?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СТЕКЛА

С ПОМОЩЬЮ МИКРОСКОПА

Цель работы: Определить показатель преломления стекла.

Оборудование: микроскоп, микрометр, стеклянная пластинка.

Если рассматривать метку, нанесенную на пластинку через эту пластинку, то она кажется расположенной ближе.

Рассмотрим ход лучей ОС и ОВ, рассеиваемых меткой. Из-за преломления продолжения их пересекаются в т. О, являющейся изображением т. О. Изображение будет ближе метки на расстояние ОО^.

; ; .

Так как при рассматривании в микроскоп пучок лучей, попадающих в объектив, достаточно узок, то угла  и  малы.

tg = sin, tg = sin

или n = (I)

Н - толщина АО пластинки, h - расстояние АО между верхней меткой и изображением нижней.

Выполнение работы:

1. Измерьте микрометром толщину Н стеклянной пластинки.

2_. Винтом грубой настройки установите объектив в 5-7 мм от стекла. Плавно поднимая винтом грубой настройки, получите четкое изображение нижней метки.

3. Медленно вращая микрометрический винт и считая число «К» его оборотов, получите резкое изображение верхней метки. Расстояние, на которое поднимется тубус и будет расстоянием h между верхней меткой и изображением нижней.

h = 0,002  50  К мм.

4. Подсчитать по формуле (I) показатель преломления n стекла.

Контрольные вопросы:

1. Почему при рассмотрении предмета через стеклянную пластинку он кажется расположенным ближе?

2. Если данную работу выполнять отдельно при освещении красными лучами или фиолетовыми, то в каком случае нужно будет больше поднимать тубус?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНОГО ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ

РАССЕИВАЮЩЕЙ ЛИНЗЫ

Цель работы: определить для рассеивающей линзы расстояния d до предмета и f до изображения и, используя формулу линзы, вычислить фокусное расстояние.

Оборудование: рассеивающая линза, собирающая линза, экран, электрическая лампа на подставке, ключ, соединительные провода, источник тока, линейка, измерительная лента.

Выполнение работы:

Вследствие того, что рассеивающая линза образует только мнимые изображения, которые нельзя получить непосредственно на экране, целесообразно прибегнуть к косвенному методу при определении ее главного фокусного расстояния, применив вспомогательную собирающую линзу.

1. Поставьте вдоль желоба экран и лампу, расположив ее как можно дальше от экрана (рис. 1). Желоб используйте для фиксации положения приборов.

Рис. 1.

2. Поместите рассеивающую линзу между лампой и экраном так, чтобы на экране получилось круглое светлое пятно. Поставьте между рассеивающей линзой и экраном собирающую линзу и найдите для неё такое место, чтобы на экране появилось изображение нити лампы.

3. Измерьте расстояние d от лампочки до рассеивающей линзы (рис. 2). Отметьте положение рассеивающей линзы на желобе.

Рис.2.

4. Уберите рассеивающую линзу и, не трогая собирающей линзы экрана, передвиньте лампу так, чтобы на экране вновь возникло её изображение.

5. Измерьте расстояние от лампы до того места, где находилась рассеивающая линза. Это будет расстояние f до мнимого изображения до рассеивающей линзы.

6. Используя формулу , выведите формулу для F, учитывая, что f < 0,

так числовые значения расстояний от мнимых точек берутся со знаком минус F = .

5. Изменяя расстояние, повторить измерения 3 раза. Данные записать в таблицу. Вычислить среднее значение F.

№	d м	f м	Fm
1
2
3

Контрольные вопросы:

1. Что такое главное фокусное расстояние и оптическая сила линзы? В каких единицах они измеряются?

2. Какими лучами удобно пользоваться при построении изображения в линзе.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13

Наблюдение дифракции света от разных объектов

Цель работы: Наблюдать дифракцию света при рассматривании точечных источников белого и монохроматического (красного) света через двойную щель, стекло с напыленным ликоподием, сетку с мелкими отверстиями и дифракционную решетку и зарисовать увиденную картину.

Оборудование: фотопластинка с двойной щелью, стеклянная пластинка с напыленным ликоподием, образец с сеткой дифракционная решетка точечные источники красного и белого света (общие для всех), цветные карандаши.