Содержание

Контрольные вопросы

Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости

Порядок выполнения работы

Контрольные вопросы

Контрольные вопросы.

Изучение законов колебания маятника

Контрольные вопросы

1.2 Подготовка прибора к измерению

3 Порядок выполнения работы.

Определение показателя преломления стекла

Контрольные вопросы.

Проверка законов освещенности

Изучение треков заряженных частиц по готовым фотографиям

Порядок выполнения работы

Лабораторная работа №3

Порядок выполнения работы

Порядок выполнения работы

Контрольные вопросы

Определение удельного сопротивления проводника

Контрольные вопросы

Определение электрохимического эквивалента меди

Порядок выполнения работы

Порядок выполнения работы

Методические указания.

Изучение принципа работы осциллографа

2 Устройство и работа осциллографа.

Контрольные вопросы

Измерение параметров колебаний звуковой частоты с помощью электронного осциллографа

1 Проведение измерений

Порядок выполнения работы

Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки.

Порядок выполнения работы

Порядок выполнения работы

Контрольные вопросы.

Изучение звездного неба с помощью подвижной карты неба.

Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Поволжский государственный технологический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Методичка Васильева Брошюра.doc

Скачиваний:

Добавлен:

21.11.2019

Размер:

653.31 Кб

Скачать

☆

Министерство образования российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

Марийский радиомеханический техникум

Рабочая тетрадь

по проведению лабораторных работ

по дисциплине «Физика»

г. Йошкар-Ола - 2003

Данная рабочая тетрадь содержит описания лабораторных работ предусмотренных программой, рассчитанной на 117-156 часов.

Каждая работа включает в себя: краткое теоретические данные, перечень необходимого оборудования, порядок проведения работы, таблицы и необходимые схемы, контрольные вопросы. В конце каждой работы есть свободное место для выполнения расчетов и построения графиков.

Рецензенты: кандидат физ. –мат. наук, доцент кафедры общей физики МарГУ Ягодаров В.П.

Под редакцией зав. лаб. физики Васильева С.И.

Оценка размеров молекул жидкости	2
Определение плотности вещества посредством штангенциркуля и технических весов	5
Определение относительной влажности воздуха посредством психрометра	8
Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости	11
Определение удельного сопротивления проводника	13
Определение температурного коэффициента сопротивления меди	16
Проверка законов последовательного и параллельного соединения проводников	20
Исследование зависимости мощности, потребляемой лампой накаливания, от напряжения на ее зажимах	23
Определение электрохимического эквивалента меди	26
Снятие вольт-амперной характеристики полупроводникового диода	29
Изучение законов колебания маятника	32
Изучение принципа работы осциллографа	35
Измерение параметров колебаний звуковой частоты с помощью осциллографа	42
Измерение показателя преломления стекла	45
Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки	49
Проверка законов освещенности	53
Изучение треков заряженных частиц по готовым фотографиям	56
Изучение звездного неба с помощью подвижной карты неба	58
ПРИЛОЖЕНИЯ	60

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ОЦЕНКА РАЗМЕРОВ МОЛЕКУЛ ЖИДКОСТИ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определить размер молекул жидкости, воспользовавшись свойством масел образовывать на поверхности воды мономолекулярные пленки.

ОБОРУДОВАНИЕ: 1. масло (подсолнечное, машинное, керосин, бензин); 2. пипетка; 3. кювета; 4. весы учебные с разновесом; 5. стакан; 6. вода.

ТЕОРИЯ. Наиболее простой метод оценки молекул основан на свойстве некоторых веществ образовывать на поверхности воды тончайшие пленки толщиной в одну молекулу. Измерив толщину такой пленки можно принять ее равной диаметру молекулы.

В работе опыт выполняется с подсолнечным маслом.

Если на поверхность воды капнуть немного подсолнечного масла, то на поверхности воды оно образует мономолекулярную пленку. Для наблюдения пленки и измерения ее площади поверхность воды предварительно посыпают тальком (если талька нет, то можно без него). Подсолнечное масло уменьшает поверхностное натяжение воды, поэтому плавающие частицы вещества перемещаются от места падения капли к краям пленки, что приводит к появлению «окна».

Измерив массу капли масла М, площадь поверхности «окна» S, и зная плотность масла =900-920 кг/м³, можно определить размер молекул.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Определить взвешиванием в стакане массу n=20 капель подсолнечного масла и найти массу М₁одной капли масла.

Посыпьте поверхность воды слоем талька и капните в центр кюветы с высоты 1-2 мм одну каплю масла. Измерьте линейкой диаметр «окна» в двух взаимно перпендикулярных направлениях и определите средний диаметр «окна».
Определите диаметр d молекулы, считая ее равной толщине мономолекулярного слоя: ,

где V- объем мономолекулярного слоя (объем капли) , S – площадь его поверхности .

4.Результаты измерений и вычислений занести в таблицу

Число капель n	Масса капель m, кг	Масса одной капли М₁	Диаметр «окна» D, м	Диаметр молекулы d, м

Контрольные вопросы

Оцените поперечное сечение и диаметр молекулы олеиновой кислоты. Площадь S_мпоперечного сечения молекулы можно найти по формуле , где N-число молекул в капле раствора. Число молекул N олеиновой кислоты в капле раствора:

где N_A-постоянная Авогадро, М - молярная масса (молярную массу можно определить используя химическую формулу олеиновой кислоты С₁₈Н₃₄О₂), масса капли М₁=0,12 г.

Оценить диаметр поперечного сечения по формуле: .

2. Каковы источники ошибок в этом методе определения размеров молекул?

Лабораторная работа №2

Определение плотности вещества посредством штангенциркуля и технических весов

Цель работы: научиться определять плотность вещества и получить навыки работы со штангенциркулем и техническими весами.

Оборудование:1) набор брусков; 2) весы технические; 3) разновес; 4) штангенциркуль.

ТЕОРИЯ. 1. Штангенциркуль. Он имеет линейку со шкалой, нониус со шкалой. Измеряемый предмет помещают между ножками штангенциркуля так, чтобы предмет был слегка зажат, и закрепляют нониус винтом.

По шкале линейки отсчитывают целое число миллиметров до нуля нониуса (первого деления). Затем тщательно определяют, какое деление шкалы нониуса точно совпадает с некоторым делением шкалы линейки. Это деление шкалы нониуса соответствует десятым долям миллиметра.

2. Учебные весы. При измерении массы исследуемого тела с помощью учебных весов необходимо: а) поднять чашечки весов на соответствующую высоту посредством подъемной муфты и уравновесить весы вспомогательным материалом (кусочки бумаги). б) взвешиваемое тело поместить на левую чашку весов, на правую – осторожно класть гири. По окончании работы разновесы убрать в соответствующие гнезда ящика для разновесов, чашечки весов убрать в коробки.

порядок выполнения РАБОТЫ

Измерить длину, ширину, высоту одного из брусков штангенциркулем. Измерение проводим три раза, касаясь штангенциркулем начала, середины и конца грани. Находим средние значения длины, ширины и высоты бруска.
Определить массу бруска, взвесив его на технических весах, с точность до 10 мг.
Вычислить объем бруска, затем определить плотность.
Данные измерений и взвешиваний занести в таблицу 1.
Провести работу по определению плотности вещества с другими предметами из набора по пункту 1-4.
Сравнить полученные значения плотности с табличными данными из справочника (Приложение 1).
Сделать вывод, исходя из полученных данных.

Таблица 1

Наименование вещества:
№ измерения	Длина а	Ширина b		Высота с	Объем V,М³	Масса ,Кг	Плотность кг/ М³
1
2
3
Среднее
Наименование вещества:
№ измерения	Длина а		Ширина b	Высота с
1
2
3
Среднее
Наименование вещества:
№ измерения	Диаметр		Высота
1
2
3
Среднее

Как измерить плотность твердых тел неправильной формы, на которых действует химически вода (калий, натрий и т.д.) или растворяет их (сахар).
Как измерить плотность пористых или смачивающихся тел неправильной формы (кусок кирпича, дерева).

3. Разъяснить на примерах различие между понятиями массы и веса тела.

4.Что называется плотностью вещества? В каких единицах измеряется плотность?

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА ПОСРЕДСТВОМ ПСИХРОМЕТРА

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: научиться практически определять относительную влажность воздуха

ОБОРУДОВАНИЕ: психрометр

ТЕОРИЯ. В атмосфере Земли всегда содержится влага. Содержание водяного пара в воздухе характеризуется абсолютной и относительной влажностью.

Абсолютная влажность (ρ_а) определяется массой водяного пара, содержащегося в одном куб. метре воздуха, иначе говоря, плотностью водяного пара.

Абсолютную влажность воздуха определяют по точке росы. С помощью гигрометра определяют температуру, при которой пар, имеющийся в воздухе, становится насыщенным, а затем, пользуясь таблицей «Давление насыщенных паров и их плотность при различных температурах», определяют абсолютную влажность.

Относительная влажность В показывает, сколько процентов составляет абсолютная влажность от плотности водяного пара ρ_н, насыщающего воздух при данной температуре:

1. Проверить наличие воды в стаканчике психрометра и при необходимости долить ее.

2. Определить температуру сухого термометра t_с⁰С.

3. Определить температуру мокрого термометра t_м⁰С.

4. Результат измерений записать в таблицу № 1.

5. Найти разность температур сухого и мокрого термометров.

6. Зная разность и показания сухого термометра, пользуясь психрометрической таблицей (приложение 5) определить относительную влажность воздуха.

7. Полученные данные записать в таблицу 1.

Таблица 1

t_c⁰C

t_м⁰С

Разность

температур ∆t,⁰С

Относительная влажность В, %

Контрольные вопросы.

1.Почему показания влажного термометра психрометра меньше показания сухого термометра? При каком условии разность показаний термометров наибольшая?

2. Сухой и влажный термометры показывают одну и ту же температуру. Какова относительная влажность воздуха?

3. Почему после жаркого дня роса бывает более обильной?

4. Какая относительная влажность воздуха должна быть в жилых посещениях?

ЗАДАЧИ

При измерении влажности воздуха психрометром сухой термометр показал температуру t_c = 20 ⁰C, а мокрый t_v = 16 ⁰C. Определить относительную влажность.
Определить относительную влажность воздуха, если температура его 20⁰С, а точка росы 15⁰С.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: научится определять коэффициент поверхностного натяжения жидкости.

ОБОРУДОВАНИЕ: 1. Бюретка с краном или стеклянная трубка. 2. Весы учебные с разновесом. 3. Сосуд с водой. 4. Сосуд для сбора капель.

Измерить диаметр канала узкого конца бюретки (или трубки). Для этого ввести до упора в канал бюретки иглу соответствующей толщины, заметить то место, до которого она вошла, и микрометром измерить диаметр иглы в отмеченном месте.
Вычислить диаметр шейки капли.
Определить массу пустого сосуда для сбора капель, взвесив его.
Подставить под капельницу сосуд, и добиться медленного отрывания капель.
Подставить пустой взвешенный сосуд под бюретку, и отсчитать приблизительно 30 капель.
Измерив массу сосуда с каплями, определить массу капель.
Повторить опыт, собрав в сосуд 50 капель.
Вычислить поверхностное натяжение по формуле

Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 1.

Сравнить полученный результат с табличным значением поверхностного натяжения с учетом температуры (Приложение 3).

Почему поверхностное натяжение зависит от вида жидкости?
Почему и как зависит поверхностное натяжение от температуры?
Измениться ли результат вычислений, если диаметр канала трубки будет меньше?
Объясните в какой момент капля отрывается.

Таблица 1

Номер опыта	Масса			Число капель n	Диаметр		Поверхностное натяжение  Н/м	Среднее значение поверхностного натяжения _ср, Н/м	Табличное значение поверхностного натяжения _таб, Н/м	Относительная погрешность , %
	Пустого сосуда M₁, кг	Сосуда с каплями M₂, кг	Капель М, кг		Канала бюретки d_б, м	Шейки капли d_шк, м
1				30
2				50

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: научится определять удельное сопротивление проводника.

ОБРУДОВАНИЕ: 1. Реостат. 2. Масштабная линейка. 3. Штангенциркуль. 4.Амперметр. 5. Вольтметр. 6. Источник питания. 7. Соединительные провода.

ТЕОРИЯ. Основной электрической характеристикой проводника является сопротивление. Для металлического проводника сопротивление R прямо пропорционально его длине l и обратно пропорционально площади поперечного сечения S: R =  l / S, где - удельное сопротивление ( выражается в Ом м); оно выражает зависимость сопротивления от материала проводника, показывает, каким сопротивлением обладает проводник длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м²:

В качестве исследуемого материала можно использовать обмотку реостата на 6В.

R R

Рисунок 1 Рисунок 2

Для измерения длины проволоки необходимо измерить диаметр D керамического цилиндра реостата и подсчитать число витков на нем n. Длина проволоки определяется по формуле: l =  D n.
Для определения площади S поперечного сечения проволоки необходимо знать ее диаметр. Для этого следует измерить штангенциркулем длину обмотки реостата L; зная число витков n , определить диаметр проволоки d

(d = L / n) и площадь поперечного сечения S (S =  d² / 4).

Результат измерений и вычислений записать в таблицу.
Составить цепь по схеме, изображенной на рисунке 1.
После проверки преподавателем цепь замкнуть, измерить силу тока в реостате и напряжение на нем (когда реостат введен на 1/3, на ½, и полностью). Пользуясь формулой закона Ома, определить R: R = U / I.
Учитывая, что провод реостата изготовлен из нихрома, сравнить результат опыта с табличным значением удельного сопротивления нихрома (Приложение 4) и определить относительную погрешность.

Таблица 1

Число витков в обмотке реостата n	Диаметр витка D, м	Длина провода l, м	Длина обмотки реостата L, м	Диаметр провода d, м	Площадь поперечного сечения S, м²:	Сила тока I, А	Напряжение U, В	Сопротивление R, Ом	Удельное сопротивление , Ом м	Табличное значение удельного сопротивления _табл, Ом м	Относительная погрешность , %

1. Объяснить на основании электронной теории зависимость сопротивления проводника от его длины, площади поперечного сечения и материала.

2. Удельное сопротивление фехраля 1,1 10^-6 Ом*м. Что это значит? Где можно использовать этот материал?

3. Назвать известные вам методы определения сопротивления проводника.

4. Как изменится напряжение на участке ОБ электрической цепи (рис. 2), если медную проволоку на этом участке заменить никелиновой?

5. Определить сопротивление и длину медной проволоки массой 89 г и сечением 0,1 мм².

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА

СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕДИ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: опытным путем определить температурный коэффициент сопротивления меди и построить график зависимости сопротивления от температуры.

ОБОРУДОВАНИЕ: 1) Прибор для определения температурного коэффициента сопротивления меди; 2) Омметр (прибор Ц4315); 3) Термометр; 4) Соединительные провода; 5) Сосуды с водой и тающим снегом (или с толченным льдом); 6) электроплтика.

ТЕОРИЯ. Сопротивление любых материалов зависит от температуры. У химически чистых металлов с повышением температуры на 1⁰С оно возрастает примерно на 0,004 (1/273) сопротивления при 0⁰С и выражается линейной зависимость R_t=R₀(1+t), где R₀– сопротивление металла при 0⁰ С; - температурный коэффициент сопротивления меди, показывающий, на какую часть начального сопротивления проводника при 0⁰С изменяется сопротивление при нагревании на 1⁰С или 1К:

, где .

Влияние температуры на сопротивление металла объясняется тем, что упорядоченному движению свободных электронов (электрическому току) оказывают противодействие (сопротивление) атомы кристаллической решетки, интенсивность теплового движения которых изменяется с изменением температуры. Для всех металлов температурный коэффициент сопротивления положителен.

Температурный коэффициент сопротивления можно определить опытным путем.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Определить цену деления омметра (прибора Ц4315).
Опустить прибор в сосуд с тающим снегом, ввести в прибор термометр. Когда наступит тепловое равновесие между прибором и снегом, измерить сопротивление.
Опустить прибор в сосуд с водой и, меняя ее температуру (доливая горячую воду), измерить 3-5 раз сопротивление.
Определить значение температурного коэффициента сопротивления меди для каждого измерения.
Вычислить _ср, сравнить с табличным значением температурного коэффициента сопротивления меди и сделать вывод.
Найти относительную погрешность.
Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 1.
Используя данные эксперимента, построить график зависимости сопротивления от температуры R=f(t).

Таблица 1

Контрольные вопросы.

Какова физическая сущность электрического сопротивления?
Как объяснить увеличение сопротивления металлов при нагревании?
Каково сопротивление 0,5 кг медной проволоки диаметром 03 мм.
Укажите практическое применение зависимости сопротивления проводника от температуры.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

ПРОВЕРКА ЗАКОНОВ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО И ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Научиться измерять токи, напряжение, производить расчеты цепей и приобрести навыки составления их.

ОБОРУДОВАНИЕ: 1. Источник электрической энергии. 2. Три амперметра постоянного тока. 3. Вольтметр постоянного тока. 4. Две экранированные лампы на 25 Вт и 40 Вт на 36 В. 5. Соединительные провода.

ТЕОРИЯ. Потребители электрической энергии – электрические лампочки, электронагревательные приборы, провода и т.п. – обладают определенным сопротивлением, поэтому их часто называют проводниками или резисторами. Обычно электрическая цепь состоит из нескольких резисторов, соединенных последовательно, параллельно или смешанно. Для простоты расчета электрических цепей все резисторы мысленно заменяют одним, при включении которого режим цепи не нарушился бы, т.е. и сила тока и напряжение остались бы прежними. Сопротивление этого резистора называют эквивалентным общему сопротивлению нескольких резисторов, образующих цепь.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Последовательное соединение.

Собрать электрическую цепь по схеме, изображенной на рисунке 1.
После проверки преподавателем цепь замкнуть и измерить напряжения U₁ и U₂ на отдельных лампах. Для этого прикоснуться наконечниками проводов, идущих от вольтметра, к клеммам ламп.
Измерить напряжение U_об на щите питания.
Проверить соотношение U_об
=U₁ + U₂ и сделать вывод.
Измерить силу тока на всей цепи.
По формуле R = U/I вычислить сопротивления ламп R₁ и R₂.
Вычислить эквивалентное сопротивление R_экв=U_об/I. Проверить справедливость формулы R_экв=R₁ + R₂ и сделать вывод.

Результаты измерений и вычислений записать в таблицу

№ опыта	I_об, А	U_об,В	U₁, В	U₂, В	R₁, Ом	R₂, Ом	R_об, Ом

Рисунок 1 Рисунок 2

Параллельное соединение

Составить электрическую цепь по схеме, изображенной на рис.2.
После проверки преподавателем цепь замкнуть и измерить токи I₁ и I₂ в каждой лампе и общий ток в цепи I_об. Проверить соотношение I_об = I₁ + I₂, сделать вывод.
Измерить напряжение в цепи U_об и напряжения U₁ и U₂ на отдельных лампах. Для этого прикоснуться наконечниками проводов, идущих от вольтметра, к клеммам ламп.
По формуле R = U/I вычислить сопротивления ламп R₁ и R₂.
Вычислить эквивалентное сопротивление R_экв = U_об/I_об. Проверить справедливость формулы 1/R_экв = 1/R₁+ 1/R₂ и сделать вывод.
Результаты измерений и вычислений записать в таблицу

№ опыта	I_об, А	I₁, А	I₂, А	U_об,В	U₁, В	U₂, В	R₁, Ом	R₂, Ом	R_об, Ом

Контрольные вопросы

Восемь резисторов соединили по два последовательно в четыре параллельные ветви. Начертить схему соединения.
Учащийся при измерении напряжения на лампочке включил по ошибке амперметр вместо вольтметра. Что при этом произойдет?
Что изменилось на данном участке цепи, если включенный последовательно с ним амперметр показал увеличение силы тока?
Как включены 10 ламп для освещения трамвайного вагона, рассчитанных на напряжение 120 В ? Напряжение в трамвайной сети 600 В.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8

ИСЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ МОЩНОСТИ, ПОТРЕБЛЯЕМОЙ ЛАМПОЙ НАКАЛИВАНИЯ, ОТ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЕЕ ЗАЖИМАХ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определить зависимость мощности, потребляемой лампой, от приложенного напряжения и построить график их зависимости.

ОБОРУДОВАНИЕ. 1. Электрическая лампа. 2. Источник постоянного напряжения на 36 В. 3. Реостат ползунковый. 4. Амперметр. 5. Вольтметр. 6. Омметр. 7. Ключ. 8. Соединительные провода.

ТЕОРИЯ. Мощность Р электрического тока на участке цепи равна отношению работы тока ко времени, за которое она совершается; P=A/t. Используя формулы работы тока A=I U t и закон Ома для участка цепи I=U/R, мощность тока можно вычислить по любой из следующих формул:

P=IU; P=U²/R; P=I² R.

Мощность электрического тока выражается в ваттах (Вт).

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Определить цену деления шкалы измерительных приборов. Для этого предел измерения прибора разделить на число делений (на шкалу).

2. Омметром измерить сопротивление нити лампы при комнатной температуре.

3. Составить электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 1.

4. После проверки схемы преподавателем цепь разомкнуть. С помощью реостата установить наименьшее значение напряжения. Снять показания измерительных приборов.

5. Постепенно выводя реостат, снять 8-10 раз показания амперметра и вольтметра.

6. Для каждого значения напряжения определить мощность P=IU, потребляемую лампой, сопротивление R_t₌U/I нити накала и температуру ее накала.

7. Учитывая небольшую погрешность, сопротивление лампы при комнатной температуре принять за R₀. Значение α температурного коэффициента сопротивления вольфрама - взять из справочника (приложение 6).

Рисунок 1

Таблица 1

№ опыта	Напряжение на лампе U, B	Сила тока в лампе I, А	Мощность потребляемая лампой Р, Вт	Сопротивле-ние нити на-кала лампы R, Ом	Температура накала t, К
1
2
3
4
5
6
7
8

8. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 1.

9. Построить график зависимости мощности, потребляемой лампой, от напряжения на ее зажимах. По оси ординат откладывать мощность в ваттах, по оси абсцисс – напряжение в вольтах. Сделать вывод.

Каков физический смысл напряжения на участке электрической цепи?
Как определить мощность тока с помощью амперметра и вольтметра?
Чем спираль стоваттной лампы накаливания отличается от спирали лампы 25-ваттной?
Какова наибольшая мощность гидростанций и атомных станций России?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: опытным путем определить электрохимический эквивалент меди и сравнить со справочным значением.

ОБОРУДОВАНИЕ: 1) Весы с разновесом; 2) Амперметр; 3) Часы; 4) Источник электрической энергии (12 В); 5)Реостат; 6) Медные пластины (2 шт.); 7) Соединительные провода; 8) Электролитическая ванна с раствором медного купороса; 9) наждачная бумага.

ТЕОРИЯ. Процесс, при котором молекулы солей, кислот, и щелочей при растворении в воде или других растворителях распадаются на заряженные частицы (ионы), называется электролитической диссоциацией; получившийся при этом раствор с положительными и отрицательными ионами называется электролитом.

Если в сосуд с электролитом поместить пластины (электроды), соединенные с зажимами источника питания (создать в электролите электрическое поле), то положительные ионы будут двигаться к катоду, а отрицательные - к аноду. Следовательно, в растворах кислот, солей и щелочей электрический заряд будет перемещаться вместе с частицами вещества. У электродов происходят окислительно-восстановительные реакции, при этом на электродах выделяются вещества - продукты реакции.

Для электролиза справедлив закон Фарадея: масса выделившегося вещества на электроде прямо пропорциональна заряду q, прошедшему через электролит: m = k*q, или m=k*I*t, где k- электрохимический эквивалент -количество вещества, выделенное при прохождении через электролит 1 Кл электричества. Для каждого вещества значение k есть величина постоянная.

Измерив силу тока в цепи, составленной по схеме на рисунке 1, время его прохождения и массу выделившегося на катоде вещества, можно определить электрохимический эквивалент (выражается в кг/Кл).

1. Тщательно очистить поверхность медной пластины наждачной бумагой и взвесить эту пластину с максимально возможной точностью.

2. Собрать электрическую цепь по схеме, изображенной на рисунке 1. Взвешенную пластину соединить с отрицательным полюсом источника.

3. Заметив время, замкнуть цепь. Установить реостатом силу тока 1-1,5 А. Пользуясь реостатом, поддерживать силу тока неизменной на протяжении всего опыта.

4. Через 3-5 минут цепь разомкнуть, пластину, служившую в опыте катодом, вынуть, осторожно ополоснуть, высушить, тщательно взвесить и определить массу выделившейся меди.

5. По результатам измерений определить электрохимический эквивалент меди.

6. Сравнить найденное значение электрохимического эквивалента меди с табличным значением и определить относительную погрешность измерения.

7. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу

Масса катода до опыта m₁, кг

Масса катода после опыта m₂, кг

Масса меди m, отложившейся на катоде, кг

Сила тока I, А

Время пропускания тока t, с

Электрохимический эквивалент k, кг/Кл

Табл. знач электрохимического эквивалента кг/Кл

Относительная погрешность δ,%

1. Почему молекулы соли, кислоты, и щелочи в воде распадаются на ионы?

2. Почему с повышением температуры сопротивление электролита уменьшается?

3. При каких условиях концентрация электролита в процессе электролиза остается постоянной? меняется?

4. Как следует поступить, если по ошибке при выполнении опыта взвешенная пластина была соединена с положительным полюсом источника?

Рисунок 1

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10

СНЯТИЕ ВОЛЬТ-АМПЕРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ДИОДА

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Исследовать зависимость сил прямого и обратного токов диода от приложенных к нему напряжений и построить графики этих зависимостей.

ОБОРУДОВАНИЕ: 1) диод полупроводниковый на колодке; 2) микроамперметр; 3) вольтметр; 4) установка для снятия вольт-амперной характеристики; 5) соединительные провода.

ТЕОРИЯ. Полупроводники характеризуются отличной от проводников проводимостью: собственной, дырочной (р-типа) и электронной (n-типа).

Если два проводника с проводимостью разного рода (n-типа и р-типа) привести в контакт, то на месте контакта образуется запирающий слой, который хорошо проводит ток в одном направлении и практически не проводит ток в другом направлении. Это свойство используется в полупроводниковой технике.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Исследовать зависимость силы прямого тока от приложенного к диоду напряжения. Для этого составить цепь, соблюдая полярности. Диод включить в прямом направлении (метки должны совпасть).

2. Предел вольтметра поставить на 1,5 В.

3. Замкнуть цепь. Подобрать положение движка потенциометра так, чтобы вольтметр показал самое малое напряжение. Снять показания измерительных приборов.

4. Увеличивая напряжение на диоде каждый раз примерно на 0,1 В, записать показания приборов в таблицу 1.

5. Исследовать зависимость силы обратного тока от приложенного к диоду напряжения. Для этого вытащить колодку с диодом и включить в обратном направлении (метки не совпадают).

6. Предел вольтметра поставить на 15 В.

7. Замкнуть цепь и установить самое малое напряжение. Записать показания приборов в таблицу 2.

8. Увеличивая напряжение на диоде каждый раз примерно на 1 В, записать показания приборов в таблицу 2.

9. По данным двух таблиц построить график зависимости силы тока от приложенного напряжения. Силу прямого тока и прямое напряжение считайте положительным, а обратные – отрицательным. По оси абсцисс отложите напряжение в вольтах, а по оси ординат – силу тока в микроамперах. Масштаб для прямого напряжение 1 см – 0,1 В, для обратного 1 см – 1 В. Масштаб для силы прямого тока 1 см – 2 мкА, для обратного 1 см – 0,2 мкА.

Контрольные вопросы.

1.Почему длительное прохождение прямого тока изменяет сопротивление диода?

2. На каком участке вольт-амперной характеристики сопротивление диода остается почти постоянным?

3.В чем различие проводимости проводников и полупроводников?

Таблица 1

U_пр, В	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
I_пр, мкА

Таблица 2

U_об, В	0	1	2	3	4	5	6	7	8
I_об, мкА
U_об, В	9	10	11	12	13	14
I_об, мкА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №11

Цель работы: определить величину ускорения свободного падения и сравнить с табличным значением.

оборудование: 1) штатив с держателем; 2)шарик с нитью длиной не менее 1 м; 3)пробка с прорезью в боковой поверхности; 4)метровая линейка; 5)штангенциркуль; 6)секундомер.

Теория. Математическим маятником называется материальная точка, подвешенная на невесомой и нерастяжимой нити. Моделью такого маятника может служить шарик, подвешенный на длинной нити.

На основании многочисленных опытов установлены законы колебания математического маятника:

1. Период колебании не зависит от массы маятника и амплитуды его колебаний, если угол размаха не превышает 6°.

Период колебаний математического маятника прямо пропорционален корню квадратному из длины нити и обратно пропорционален корню квадратному из ускорения свободного падения:

Из этой формулы можно найти ускорение свободного падения.

Поместить штатив с держателем на край стола.
Укрепить свободный конец нити шарика в прорези пробки и зажать пробку в держателе
Измерить диаметр шарика штангенциркулем, длину нити линейкой.
Отклонить шарик на небольшой угол и отпустить. По секундомеру определить время t, за которое маятник совершит n полных колебаний, например 50.
Вычислить период полного колебания маятника: Т=t/n.
Используя формулу периода колебаний математического маятника, вычислить ускорение свободного падения.
Опыт повторить 2-3 раза, меняя длину маятника (протягивая нить через пробку) и число полных колебаний его.
Определить среднее значение g_ср и найти относительную погрешность.
Результат измерений и вычислений записать в таблицу 1.
Сравнить результат опыта с табличным значением ускорения свободного падения для данной географической широты.

В работе можно использовать свинцовый или стальной шарик диаметром 1 - 4,5 см.
Длину нити измерять от нижнего края пробки до шарика, длину маятника - от нижнего края пробки до центра тяжести шарика. Если нет секундомера, можно воспользоваться любым метрономом или часами с секундной стрелкой.
При измерении периода колебаний определить время как можно большего числа колебаний.

Таблица 1

Номер опыта	Длина нити l, м	Диаметр шарика d, м	Длина маятника L, м	Число полных колебаний n	Время полных колебаний t, с	Период полного колебания Т, с	Ускорение свободного падения g, м/с	Среднее значение ускорения свободного падения g, м/с	Относительная погрешность %

Вместо шарика к нити прикреплена воронка, наполненная песком. Изменится ли ускорение свободного падения, если в процессе колебаний из воронки будет высыпаться песок?
Можно ли пользоваться маятниковыми часами в условиях невесомости?
В каких положениях действующая на шарик возвращающая сила будет максимальна? равна нулю?
Наибольшая скорость у шарика в момент, когда он проходит положение равновесия. Каким по модулю и направлению при этом будет ускорение шарика?
Наблюдая за движением шарика в течение одного периода, ответьте на вопрос: будет ли оно равноускоренным?

лабораторная работа №12

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомиться с принципом работы и структурной схемой осциллографа С1-72. Пронаблюдать с помощью осциллографа синусоидальный сигнал различных частот и амплитуды.

Оборудование: 1) осциллограф С1-72, 2) генератор НЧ сигналов Г3-36.

ТЕОРИЯ. Осциллограф С1-72 предназначен для исследования электрический процессов путем визуального наблюдения и измерения периодических сигналов в диапазоне частот От 5 Гц до 10 Мгц, и их временных интервалов от 0,2 мкс до 500 мс и амплитуды от 40 мВ до 60 В.

Подготовка прибора к работе.
1. Расположение и назначение органов управления и подсоединения.

Органы управления и подсоединения, расположенные на передней панели и их назначения приведены в таблице 1.

Таблица 1-Обозначения органов управления

Обозначение органов управления и присоединения	Назначение органов управления и присоединения.
1. Ручка переключателя «V/Дел»	Установка необходимого коэффициента отклонения и подключения внутреннего калибратора к входу УВО.
Кнопка переключателя «» (кнопка нажата) «» (кнопка отжата)	Переключение входа: --открытый вход УВО -- закрытый вход УВО
3. Ручка « »	Перемещение луча по вертикали

4. Коаксиальное гнездо «ВХОД У»	Подключение исследуемых сигналов на УВО
5. Ручка « »	Регулировка яркости луча
6. Ручка « »	Регулировка фокусировки луча
7. Кнопка «СЕТЬ»	Включение и выключение прибора
8. Ручка « »	Перемещение луча по горизонтали
9. Ручка переключателя «ВРЕМЯ/ДЕЛ»	Переключение длительности развертки.
10. Ручка «СТАБИЛЬНОСТЬ»	Выбор режима работы генератора развертки (ждущий, автоколебательный)
11. Ручка «УРОВЕНЬ»	Выбор уровня запуска развертки
12. Кнопка переключателя: « » (кнопка нажата) «» (кнопка отжата)	Выбор полярности синхронизации --синхронизация положительным перепадом исследуемого сигнала --синхронизация отрицательным перепадом исследуемого сигнала
13. Кнопка переключателя: --от «СЕТИ» (кнопка нажата) -- «» (кнопка нажата) --«» (кнопка нажата)	Выбор вида синхронизации: -- внутренняя синхронизация частотой сети питания --внутренняя синхронизация исследуемым сигналом --синхронизация внешним сигналом
14. Кнопка переключателя: «» (кнопка нажата) «» (кнопка отжата)	Переключение входа синхронизатора при внутренней и внешней синхронизации -- открытый вход -- закрытый вход
15. Кнопка переключателя «ВХОД Х»	Подключение и отключение усилителя горизонтального отклонения к гнезду «ВХОД СИНХ.»
16. Гнездо «ВХОД СИНХ.»	Подключение сигнала при внешней синхронизации и для подачи внешнего сигнала на усилитель горизонтального отклонения.

1.2.1 Перед включением прибора в сеть предварительно установите органы управления в следующие положения:

ручки «*», « », « », « », «УРОВЕНЬ»- в среднее положение;
«СТАБИЛЬНОСТЬ»- в крайнее правое положение;
переключатель «V/ДЕЛ.» в положение «10»;
переключатель полярности синхронизации- в положение « »;
переключатель полярность синхронизации в положение «»;
переключатель «ВХОД X»- в выключенном положении.

Шнур питания прибора соедините с источником напряжения, нажатием кнопки переключателя «СЕТЬ» включите прибор. При этом должна загореться сигнальная лампочка.

Через 2-3 минуты после включения прибора следует отрегулировать яркость и фокусировку линии развертки с помощью ручек «*», « ».

Если при максимальной яркость на экране не будет луча, необходимо при помощи ручек « », « » переместить его на пределы рабочей части экрана.

1.2.2 После 10-15 минут прогрева осциллографа необходимо произвести балансировку УВО. Сущность балансировки заключается в том, чтобы луч на экране не перемещался при переключении переключателя «V/ДЕЛ».

Для этого, не подавая сигнал на вход усилителя, ручкой « » линию развертки переместите в среднее положение рабочей части экрана ЭЛТ (электронно-лучевая трубка) и регулировкой «БАЛАНС», выведенной на боковую стенку, добейтесь независимость положения линии развертки от положения переключателя «V/ДЕЛ».

1.2.3 Ручку переключателя «V/ДЕЛ» установите в положение «КАЛИБР.» при этом на экране должно появиться изображение калибрационного напряжения.

Ручку переключателя «ВРЕМЯ/ДЕЛ.» установите в положение «1 ms» и ручками «СТАБИЛЬНОСТЬ» и «УРОВЕНЬ» добейтесь устойчивого изображения десяти периодов напряжения калибратора.

Прибор готов к работе и можно приступить к проведению необходимых измерений.

2.1 В основу измерения осциллографа С1-72 заложен метод измерения по калиброванной шкале. В соответствии с этим методом построена функциональная схема прибора.

2.2 Принцип работы прибора и взаимодействие основных узлов поясняется блок-схемой.

Блок схема прибора состоит из следующих основных элементов

входного аттенюатора;
предварительного усилителя;
линии задержки;
оконечного усилителя;
калибратора;
схемы синхронизации;
генератора развертки;
схемы управления лучом;
усилителя развертки;
индикатора;
узла питания.

2.3 Исследуемый сигнал подается на входное гнездо «ВХОД У». При помощи входного аттенюатора, который представляет собой частотно-компенсированный делитель напряжения, выбирают величину сигнала, удобную для наблюдения и исследование на экране ЭЛТ.

Через аттенюатор сигнал поступает на предварительный усилитель, в котором происходит основное усиление сигнала.

Для возможности исследования и наблюдения переднего фронта коротких импульсов на выходе предварительного усилителя включения линии задержки.

Окончательный усилитель канала УВО усиливает исследуемый сигнал до величины, достаточной для нормального наблюдения на экране ЭЛТ.

2.4 С предварительного усилителя вертикального отклонения исследуемый сигнал поступает на вход схемы синхронизации и запуска развертки.

Для запускания развертки может быть использован внешний сигнал, поданный на гнездо «ВХОД. СИНХ.»

Схема синхронизации и запуска развертки вырабатывает прямоугольные импульсы постоянной амплитуды независимо от величины и формы приходящего на вход сигнала. Благодаря этому достигается устойчивый запуск генератора развертки, вырабатывающего пилообразное напряжение.

2.5 Линейно изменяющиеся напряжение с генератора развертки поступает на усилитель развертки, где усиливается до необходимой величины. С выхода усилителя развертки пилообразное напряжение подается на горизонтально- отклоняющие пластины ЭЛТ.

В приборе предусмотрена возможность подачи внешнего сигнала на усилитель развертки при подачи его на гнездо «ВХОД X», объеденное с гнездом «ВХОД СИНХ.», при этом усилитель развертки отключается от схемы генератора развертки.

2.6 Схема управления лучом ЭЛТ вырабатывает прямоугольные импульсы, которые поступают на бланкирующие пластины и используются для гашения луча ЭЛТ во время обратного хода развертки.

2.7 Калибратор вырабатывает прямоугольные импульсы, которые используются для калибровки коэффициента развертки и калибровки коэффициента отклонения.

2.8 Узел питания обеспечивает питающими напряжениями всю схему прибора.

3.1 Собрать схему измерения по рисунку 2. Поставить органы управления осциллографа в положения, указанные в п.1.2.

3.2 Ручкой «ЧАСТОТА ГЕНЕРАТОРА» установить начальную частоту 200 Гц, а ручкой «РЕГ. ВЫХОДА» амплитуду выходного сигнала 2 В, затем изменяя положение ручки «ВРЕМЯ/ДЕЛ» добиться на экране осциллографа устойчивого изображения синусоиды. Срисовать с экрана осциллографа по масштабу синусоиду в отчет.

3.3 При неизменном положении ручки «ВРЕМЯ/ДЕЛ» выставить на генераторе частоту 300 Гц, а затем 500 Гц и зарисовать соответствующие синусоиды.

3.4 Ручкой «ЧАСТОТА ГЕНЕРАТОРА» установить частоту 150 Гц, а ручкой «РЕГ. ВЫХОДА» амплитуду выходного сигнала 0.5 В, затем изменяя положение переключателя «ВРЕМЯ/ДЕЛ» и ручки «V/ДЕЛ» добиться на экране осциллографа устойчивого изображения синусоиды.

3.5 При неизменном положении ручки «V/ДЕЛ» подать с генератора Г3-36 напряжение с амплитудой 1 В, 1.5 В, 3 В и зарисовать синусоиды этих напряжений.

3.6 По результатам наблюдений сделать вывод.

1 Для чего нужен узел питания осциллографа?

2 Какие импульсы вырабатывает схема синхронизации?

3 Назначение оконечного усилителя.

4 Для каких целей можно использовать осциллограф С1-72?

Лабораторная работа №13

1.1 Измерение временных интервалов.

Измеряемый временной интервал рекомендуется установить в центре экрана с помощью ручки « ».

Для уменьшения погрешности измерения за счет толщины линии луча измерения производится или оба по правым или оба по левым краям линии изображения.

Измеряемый временной интервал определяется произведением двух величин: длины измеряемого интервала времени на экране по горизонтали в делениях и значения величины времени на деление в данном положении переключателя «ВРЕМЯ/ДЕЛ.»

1.2 Измерение частоты

Частоту сигнала можно определить, измерив его период Т:

Подчитывают расстояние в делениях целого числа периодов сигнала, укладывающихся наиболее близко к десяти делениям шкалы.

Пусть, например, пять периодов (n=5) занимают расстояние l=8,45 деления при длительности развертки Т_р=2 мкс/дел.

Тогда искомая частота сигнала равна:

1.3 Измерение амплитуды исследуемых сигналов.

Перед проведением измерения амплитуды исследуемого сигнала необходимо проверить калибровку коэффициента отклонения УВО по внутреннему калибратору.

Измерение амплитуды исследуемых сигналов производится следующим образом. На вход УВО подается исследуемый сигнал. При помощи ручек « » и « » сигнал совмещают с нужными делениями шкалы и измеряют размах изображения по вертикали в делениях.

Величина исследуемого сигнала в вольтах будет равна произведению измеряемой величины изображения в делениях, умноженный на цифровую отметку показании переключателя «В/ДЕЛ.»

Порядок выполнения измерения

2.1 Собрать схему измерения по рисунку 1. Поставить органы управления осциллографа в положения, указанные в п.1.2.

2.2 Ручкой «ЧАСТОТА ГЕНЕРАТОРА» установить начальную частоту, ручкой «РЕГ. ВЫХОДА» установить выходное напряжение, указанные в таблице 2.

2.3 Измерить по осциллографу частоту и амплитуду сигнала для всех данных, приведенных в таблице 2. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 2.

Таблица 2

ν_ген, Гц	20	60	100	140	200	2500	3400	1000	5000	9000
ν_изм, Гц
U_ген, В	0,05	0,1	0,9	1,5	2	2,5	3,5	4	4,5	5
U_изм, В

2.4 По результатам вычислений сделать вывод.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №14

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: на основании законов преломления света определить коэффициент преломления стекла.

ОБОРУДОВАНИЕ: 1) пластинка с параллельными гранями; 2)пробка с булавками; 3) чистый лист бумаги; 4)лист картона; 5) транспортир; 6) таблица тригонометрических величин.

ТЕОРИЯ. Свет при переходе из одной среды в другую меняет свое направление, т. е. преломляется. Преломление объясняется изменением скорости распространения света при переходе из одной среды в другую и подчиняется следующим законам:

1. Падающий и преломленный лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведенным через точку падения луча к границе раздела двух сред.

2. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для данных двух сред есть величина постоянная. Она называется относительным коэффициентом преломления второй среды относительно первой:

1.На подъемный столик положить чистый лист бумаги с подложенным под ним картоном. На лист плашмя положить стеклянную пластинку и карандашом обвести ее контуры.

2. С одной стороны стекла наколоть возможно дальше друг от друга две булавки так, чтобы прямая, проходящая через них, не была перпендикулярна грани пластинки.

3. С другой стороны стекла наколоть третью и четвертую булавки так, чтобы, смотря вдоль них через стекло, видеть все булавки расположенными на одной прямой.

4. Стекло и булавки снять, места наколов отметить точками 1,2,3,4 и через них провести прямые до пересечения с границами стекла (рис.1). Провести через точки 2 и 3 перпендикуляры к границе сред АВ и СD.

5. Транспортиром измерить углы падения α и углы преломления β.

6. По таблице значений синусов определить синусы измеренных углов.

7. Вычислить коэффициент преломления, учитывая, что:

8. Опыт повторить 2-3 раза, при разных углах падения.

9. Результаты измерений, вычислений и табличные данные записать в таблицу 1.

Таблица 1

Номер опыта

Угол падения светового луча α, град.

Угол преломления β, град.

Коэффициент преломления n

Среднее значение коэф. преломления n_ср

Абсолютная грешность Δn

Среднее значение абсолютной грешности Δn_ср

Табличное значение n_таб.

Относительна погрешность δ,%

10.Найти среднее значение коэффициента преломления и определить погрешности измерений.

11.Сравнить n_ср с табличным значением коэффициента преломления стекла и сделать вывод.

1.В каких случаях свет на границе раздела двух прозрачных сред не преломляется?

2.Какова причина преломления света?

З.В чем различие абсолютного и относительного коэффициентов преломления?

4.Коэффициент преломления воды 1,33. Что это значит?

5.Покажите на чертеже ход луча из стекла в воду.

α₁

А 2 В

β₁ α₂

С 3 D

β₂

Рисунок 1

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №15

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определить длины волн для различных видимых частей спектра.

ОБОРУДОВАНИЕ: 1. Прибор для определения длины световой волны; 2. Дифракционная решетка.

ТЕОРИЯ. Параллельный пучок света, проходя через дифракционную решетку, вследствие дифракции за решеткой распространяется по всевозможным направлениям и интерферирует. На экране, установленном на пути интерферирующего света, можно наблюдать интерференционную картину. Максимумы света наблюдаются в точках экрана, для которых выполняется условие

  n (1)

где  - разность хода волн;  -длина световой волны; n - номер максимума. Центральный максимум называют нулевым, для него =0. Слева и справа от него располагаются максимумы высших порядков.

Условие возникновения максимума (1) можно записать иначе:

n = dSin 

Здесь d - период дифракционной решетки;  -угол, под которым виден световой максимум (угол дифракции). Так как углы дифракции, как правило, малы, то для них можно принять Sin  = tg , а tg  = a/b (рис.1). Поэтому n = da/b (2)

В данной работе формулу (2) используют для вычисления длины световой волны.

Анализ формулы (1) показывает, что положение световых максимумов зависит от длины волны монохроматического света: чем больше длина волны, тем дальше максимум от нулевого.

Белый свет по составу - сложный. Нулевой максимум для него - белая полоса, а максимумы высших порядков представляют собой набор семи цветных полос, совокупность которых называют спектром соответственно I, II порядка.

Смотря через дифракционную решетку, направить прибор на лампу или естественный свет.
Экран прибора установить на возможно большем расстоянии от дифракционной решетки и получить на нем четкое изображение спектров I и II порядков.
Измерить по шкале бруска расстояние b от экрана прибора до дифракционной решетки.
Определить расстояние от нулевого деления шкалы экрана до середины фиолетовой полосы как слева (а_л), так и справа (а_п) для cпектров I порядка (рис. 1) и вычислить среднее значение а_ср.

К Ф Ф К

а_л а_п

Дифракционная решетка

Рисунок 1

Опыт повторить со спектрами II порядка.
Такие же измерения выполнить и для красных полос дифракционного спектра.
Определить длину волны фиолетовых лучей для спектров I и II порядков и длину волны красных лучей тех же спектров.
Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 1.

Таблица 1.

Номер опыта	Период дифракционной решетки d, мм	Порядок спектра n	Расстояние от дифракционной решетки до экрана, b, мм	Видимые границы спектра фиолетовых лучей			Видимые границы спектра красных лучей			Длина световой волны
Номер опыта	Период дифракционной решетки d, мм	Порядок спектра n	Расстояние от дифракционной решетки до экрана, b, мм	Слева а_л, мм	Справа а_п, мм	Средняя а_ср, мм	Слева а_л, мм	Справа а_п, мм	Средняя а_ср, мм	Красных лучей _кр, мм	Фиолетовых лучей _ф, мм

Контрольные вопросы.

Почему нулевой максимум дифракционного спектра белого света-белая полоса, а максимумы высших порядков - набор цветных полос?

2.Почему максимумы располагаются как слева, так и справа от нулевого максимума?

3. В каких точках экрана получаются I, II, III максимумы?

4. Какой вид имеет интерференционная картина в случае монохроматического света?

5. В каких точках экрана получается световой минимум?

6. Какое значение имеет ширина и число щелей дифракционной решетки?

7. Чему равна разность хода зеленых лучей ( =0,49 мкм) для максимума зеленых лучей в дифракционном спектре?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №16

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: познакомить студентов с устройством и действием полупроводникового фотоэлемента, проверить законы освещенности.

ОБОРУДОВАНИЕ: прибор для изучения законов фотометрии ПЗФ.

Устройство и работа прибора.

Прибор состоит из камеры и разъемного корпуса прямоугольной формы. Внутри камеры смонтирован селеновый фотоэлемент, зажимы которого с помощью гибких проводов соединены с зажимами, расположенными на торцевой части камеры.

Селеновый выпрямитель установлен в оправе с максимальным углом поворота, равным 90⁰. Отсчет угла поворота фотоэлемента осуществляется по угловой шкале, расположенной на лицевой стороне камеры.

Селеновый фотоэлемент с запирающим слоем представляет собой систему, состоящую из металлической подложки, на одной стороне которой нанесен слой селена толщиной около 0,1 мм. Этот слой покрыт полупрозрачным электродом. Верхний слой электрода обладает достаточной прозрачностью в той области спектра, длина волны которой вызывает фотоэффект.

Фотоэлемент имеет спектральную характеристику чувствительности, весьма близкую к кривой видимости среднего человеческого глаза. Это обстоятельство очень важно, так как позволяет использовать фотоэлемент для фотометрирования дневного света.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Зависимость освещенности от расстояния до источника света.
1. установить фотоэлемент на нулевую отметку;
2. поставить под крышку только лампочку приблизительно на 10-ое деление горизонтальной шкалы (без линзы);
3. включить лампочку и записать показания микроамперметра в таблицу 1;
4. расположить лампочку приблизительно против 20-го деления, а затем около 30-го, записать силу фототока в таблицу 1;
5. сделать выводы: а) о качественной зависимости освещенности от расстояния до источника света; б) о количественном выражении этой зависимости.

Таблица 1

Номер наблюдения	Расстояние до фотоэлемента, см	Фототок, мкА
1
2
3

Проверка зависимости освещенности от угла падения.
1. Открыть крышку и установить линзу на 10-е деление, а лампочку на 16-е деление шкалы;
2. Поставить указатель поворота фотоэлемента на нулевую отметку;
3. Включить лампочку и записать показания микроамперметра;
4. Установить фотоэлемент последовательно по углам =30⁰, 45⁰, 60⁰ к оси прибора, записывая силу фототока;
5. Результаты измерений занести в таблицу 2;
6. Сделать вывод о характере зависимости освещенности Е от cos .

Таблица 2.

Номер наблюдения	Показания угломера 	cos .	Фототок, мкА
1	0⁰
2	30⁰
3	45⁰
4	60⁰

Контрольные вопросы.

Как математически записать зависимость между Е и cos, если Е₀ освещенность при =0⁰.
Пусть при фотографировании перегорела лампа подсветки в 100 Вт. Под руками оказалась лишь лампочка мощностью 200 Вт. Что нужно предпринять, чтобы при использовании новой лампы освещенность объекта осталась неизменной?
Какую задерживающую разность потенциалов надо приложить к фотоэлементу, чтобы «остановить» электроны, испускаемые вольфрамом под действием ультрафиолетовых лучей длиной волны 130 нм.

4. Какой частоты свет следует направить на поверхность лития, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была равна 2500 км/с.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №17

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определить изменение кинетической энергии частицы при движении в магнитном поле.

ОБОРУДОВАНИЕ: 1) фотография треков заряженных частиц; 2) папиросная бумага или обычный лист белой бумаги; 3) карандаш; 4) треугольник с прямым углом.

На рисунке 1 дан снимок на котором зафиксированы траектории частиц ядер: Н (протон), Н (дейтрон), Не (-частица), Н (тритий). Наложите на снимок папиросную бумагу и переведите на нее траекторию любой частицы.
Проведите вблизи середины дуги траектории две произвольные хорды АВ и А₁В₁ (см. рис.2).
Восстановите в серединах этих хорд перпендикуляры (для этого достаточно иметь треугольник с прямым углом).
Найдите точку пересечения перпендикуляров т.О (см. рис.2). В этой точке лежит центр кривизны траектории.
Измерьте радиус кривизны траектории частицу в начале R₁, и в конце движения- R₂.
Вычислите кинетическую энергию частицы в начале и в конце движения, определив скорость частицы по формуле:

где В= 2,2 Тл, q- заряд ядра, m- масса частицы, R-радиус кривизны.

Сделайте выводы о изменении кинетической энергии частицы при движении в магнитном поле.
Выберите траекторию любой из оставшихся частиц. Произведите измерения и вычисления, последовательно выполняя пункты 1-7.
Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1

Таблица 1

№ опыта	частица	Радиус кривизны		Скорость частицы		Кинетическая энергия		Изменение кин. энергии
№ опыта	частица	R₁	R₂	V₁	V₂	Е_к1	Е_к2	Е_к
1
2

Чем объясняется различие в кривизне траектории частиц? Различна толщина следа в начале и в конце пробега?
Почему след ядра Не толще остальных?

Лабораторная работа №18

Цель работы: знакомство со звездным небом, решение задач на условия видимости созвездий и определение их координат.

Оборудование: подвижная карта звездного неба.

Теория. Вид звездного неба вследствии вращения Земли вокруг своей оси и Солнца меняется. Работа осуществляется с подвижной картой звездного неба. Перед началом работы овал накладного круга вырезают по линии, соответствующей географической широте места наблюдения или близкой к ней. Линия выреза накладного круга будет изображать линию горизонта.

От юга к северу накладного круга натягивают нить, которая покажет направление небесного меридиана.

На карте звезды показаны черными точками, размеры которых характеризуют яркость звезд, туманности обозначены штриховыми линиями. Северный полюс мира изображен в центре карты. Линии, исходящие от северного полюса мира, показывают расположение кругов склонения. По краю звездной карты нанесены месяцы, числа, а на накладном круге – часы.

Для определения местоположения небесного светила необходимо месяц, число, указанные на звездной карте совместить с часом наблюдения на накладном круге.

Номер опыта

Температура медной проволоки t, ⁰С

Сопротивление проволоки R_t, Ом

Температурный коэффициент сопротивления меди , град^-1

Среднее значение температурного коэффициента сопротивления меди _ср, град^-1

Табличное значение , К^-1

Относительная погрешность , %

Установить подвижную карту звездного неба на день и час наблюдения и назвать созвездия, расположенные в южной части неба от горизонта до полюса мира; на востоке – от горизонта до полюса мира.
Найти созвездия, расположенные между точками запада и севера 10 октября в 21 ч. Проверить правильность определения визуальным наблюдением звездного неба.
Найти на звездной карте созвездия с обозначенными в них туманностями и проверить, можно ли их наблюдать невооруженным глазом.
Определить будут ли видны созвездия Девы, Рака, Весов в полночь 15 сентября. Какое созвездие в это же время будет находиться вблизи горизонта на севере?
Определить, какие из перечисленных созвездий: малая Медведица, Волопас, Возничий, Орион – для нашей широты места будет незаходящими?
Ответить на вопрос: может ли для Вашей широты 20 сентября Андромеда находиться в зените?
На карте звездного неба найти пять любых перечисленных созвездий: Большая Медведица, Малая Медведица, Кассиопея, Андромеда, Пегас, Лебедь, Лира, Геркулес, Северная Корона, - и определить приближенно небесные координаты a- звезд этих созвездий.

Определить какое созвездие будет находиться вблизи горизонта 5 мая в полночь

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Плотность некоторых веществ

Вещество	ρ, кг/м³	Вещество	ρ, кг/м³
Твердые вещества (при 293 К)
Алмаз	3,5*10³	Нихром	8,3*10³
Алюминий	2,7*10³	Олово	7,3*10³
Вольфрам	1,93*10⁴	Парафин	9,0*10²
Германий	5,32*10³	Платина	2,15*10⁴
Графит	2,1*10³	Поваренная соль	2,1*10³
Железо, сталь	7,8*10³	Полоний	9,28*10³
Золото	1,93*10⁴	Пробка	2,4*10²
Иридий	2,24*10³	Свинец	1,14*10⁴
Кирпич	1,8*10³	Серебро	1,05*10⁴
Константан	8,9*10³	Слюда	2,8*10³
Латунь	8,5*10³	Стекло	2,5*10³
Лед (0°С)	0,9*10³	Уголь каменный	1,4*10³
Манганин	8,5*10³	Уран	1,87*10⁴
Медь	8,9*10³	Фарфор	2,3*10³
Сульфат меди	2,2*10³	Цинк	7,1*10³
Нашатырь	1,5*10³	Сульфид цинка	4,04*10³
Никелин	8,8*10³	Чугун	7,4*10³
Никель	8,9*10³	Эбонит	1,2*10³

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Давление насыщенного водяного пара и его плотность при различных значениях температуры

t, °С	Р_п, кПа	ρ,10^-3кг/м³	t, °С	Р_п, кПа	ρ,10^-3кг/м³
-10	0,260	2,14	16	1,813	13,6
-5	0,401	3,24	17	1,933	14,5
-4	0,437	3,51	18	2,066	15,4
-3	0,476	3,81	19	2,199	16,3
-2	0,517	4,13	20	2,333	17,3
-1	0,563	4,47	21	2,493	18,3
0	0,613	4,80	22	2,639	19,4
1	0,653	5,20	23	2,813	20,6
2	0,706	5,60	24	2,986	21,8
3	0,760	6,00	25	3,173	23,0
4	0,813	6,40	26	3,359	24,4
5	0,880	6,80	27	3,559	25,8
6	0,933	7,30	28	3,786	27,2
7	1,000	7,80	29	3,999	28,7
8	1,066	8,30	30	4,239	30,3
9	1,146	8,80	40	7,371	51,2
10	1,226	9,40	50	12,33	83,0
11	1,306	10,0	60	19,92	130,0
12	1,399	10,7	80	47,33	293
13	1,492	11,4	100	101,3	598
14	1,599	12,1	120	198,5	1123
15	1,706	12,8	160	618,0	3259
			200	1554	7763

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Поверхностное натяжение некоторых жидкостей

(при 293 К)

Вещество	σ, Н/м	Вещество	σ, Н/м
Ацетон	0,024	Раствор сульфата меди	0,074
Бензин	0,029	Мыльный раствор	0,040
Вода	0,072	Ртуть	0,470
Глицерин	0,059	Скипидар	0,027
Керосин	0,024	Спирт этиловый	0,022
Масло касторовое	0,033	Эфир этиловый	0,017

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Удельное сопротивление некоторых веществ

Вещество	ρ, Ом*м	Вещество	ρ, Ом*м
Алюминий	2,7*10^-8	Олово	1,13*10^-7
Вольфрам	5,3*10^-8	Осмий	9,5*10^-8
Железо	9,9*10^-8	Платина	1,05*10^-7
Золото	2,2*10^-8	Реотан	4,5*10^-7
Константан	4,7*10^-7	Ртуть	9,54*10^-7
Латунь	6,3*10^-8	Свинец	2,07*10^-7
Манганин	3,9*10^-7	Серебро	1,58*10^-8
Медь	1,68*10^-8	Уголь	(4,0-5,0) *10^-5
Никелин	4,2*10^-7	Фехраль	1,1*10^-6
Никель	7,3*10^-8	Цинк	5,95*10^-8
Нихром	1,05*10^-6

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Психрометрическая таблица

Показания сух. термометра		Разность показаний сухого и влажного термометров
К	^оС	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
273	0	100	82	63	45	28	11
	1	100	83	65	48	32	16
	2	100	84	68	51	35	20
	3	100	84	69	54	39	24	10
	4	100	85	70	56	42	28	14
278	5	100	86	72	58	45	32	19	6
	6	100	86	73	60	47	35	23	10
	7	100	87	74	61	49	37	26	14
	8	100	87	75	63	51	40	28	18	7
	9	100	88	76	64	53	42	31	21	11
283	10	100	88	76	65	54	44	34	24	14	4
	11	100	88	77	66	56	46	36	26	17	8
	12	100	89	78	68	57	48	38	29	20	11
	13	100	89	79	69	59	49	40	31	23	14	6
	14	100	90	79	70	60	51	42	33	25	17	9
288	15	100	90	80	71	61	52	44	36	27	20	12	5
	16	100	90	81	71	62	54	45	37	30	22	15	8
	17	100	90	81	72	64	55	47	39	32	24	17	10
	18	100	91	82	73	64	56	48	41	34	26	20	13
	19	100	91	82	74	65	58	50	43	35	29	22	15
293	20	100	91	83	74	66	59	51	44	37	30	24	18
	21	100	91	83	75	67	60	52	46	39	32	26	20
	22	100	92	83	76	68	61	54	47	40	34	28	22
	23	100	92	84	76	69	61	55	48	42	36	30	24
	24	100	92	84	77	69	62	56	49	43	37	31	26
298	25	100	92	84	77	70	63	57	50	44	38	33	27
	26	100	92	85	78	71	64	58	51	45	40	34	29
	27	100	92	85	78	71	65	59	52	47	41	36	30
	28	100	93	85	78	72	65	59	53	48	42	37	32
	29	100	93	86	79	72	66	60	54	49	43	38	33
303	30	100	93	86	79	73	67	61	55	50	44	39	34

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Температурный коэффициент сопротивления некоторых

веществ

Вещество	α, К^-1		Вещество	α, К^-1
Вольфрам	0,0050	Нихром		0,0002
Константен	0,000005	Реотан		0,0004
Манганин	0,000008	Фехраль		0,0002
Никелин	0,0001

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

Приставки для образования кратных и дольных единиц

Кратность и дольность	Приставка
Кратность и дольность	название	обозначение
1 000 000 000 000 000 =10¹⁵	пета	П
1 000 000 000 000=10¹²	тера	Т
1 000 000 000=10⁹	гига	Г
1 000 000 = 10⁶	мега	М
1000=10³	кило	К
100 =10²	гекто	г
10=10¹	дека	да
0,1 = 10^-1	деци	д
0,01 = 10^-2	санти	с
0,001 = 10^-3	милли	м
0,000001 = 10^-6	микро	мк
0,000000001 = 10^-9	нано	н
0,000 000 000 001 = 10^-12	пико	п
0, 000 000 000 000 001=10^-15	фемто	ф

ПРИЛОЖЕНИЕ 8

Значение синусов и тангенсов для углов 0-90^о

^{Угол, град}	^Синус	^{Тангенс}	^{Угол, град}	^Синус	^{Тангенс}
¹	²	³	⁴	⁵	⁶
⁰	^0,0000	^0,0000	⁴⁶	^0,7193	^1,036
¹	^0,0175	^0,0175	⁴⁷	^0,7314	^1,072
²	^0,0349	^0,0349	⁴⁸	^0,7431	^1,111
³	^0,0523	^0,0524	⁴⁹	^0,7574	^1,150
⁴	^0,0698	^0,0699	⁵⁰	^0,7660	^1,192
⁵	^0,0872	^0,0875	⁵¹	^0,7771	^1,235
⁶	^0,1045	^0,1051	⁵²	^0,7880	^1,280
⁷	^0,1219	^0,1228	⁵³	^0,7986	^1,327
⁸	^0,1392	^0,1405	⁵⁴	^0,8090	^1,376
⁹	^0,1564	^0,1584	⁵⁵	^0,8192	^1,428
¹⁰	^0,1736	^0,1763	⁵⁶	^0,8290	^1,483
¹¹	^0,1908	^0,1944	⁵⁷	^0,8387	^1,540
¹²	^0,2079	^0,2126	⁵⁸	^0,8480	^1,600
¹³	^0,2250	^0,2309	⁵⁹	^0,8572	^1,664
¹⁴	^0,2419	^0,2493	⁶⁰	^0,8660	^1,732
¹⁵	^0,2588	^0,2679	⁶¹	^0,8764	^1,804
¹⁶	^0,2756	^0,2867	⁶²	^0,8829	^1,881
¹⁷	^0,2924	^0,3057	⁶³	^0,8910	^1,963
¹⁸	^0,3090	^0,3249	⁶⁴	^0,8988	^2,050
¹⁹	^0,3256	^0,3443	⁶⁵	^0,9063	^2,145
²⁰	^0,3420	^0,3640	⁶⁶	^0,9135	^2,246
²¹	^0,3584	^0,3839	⁶⁷	^0,9205	^2,356
²²	^0,3746	^0,4040	⁶⁸	^0,9272	^2,475
²³	^0,3907	^0,4245	⁶⁹	^0,9336	^2,605
²⁴	^0,4067	^0,4452	⁷⁰	^0,9397	^2,747
²⁵	^0,4226	^0,4663	⁷¹	^0,9455	^2,904
²⁶	^0,4384	^0,4877	⁷²	^0,9511	^3,078
²⁷	^0,4540	^0,5095	⁷³	^0,9563	^3,271
²⁸	^0,4695	^0,5317	⁷⁴	^0,9631	^3,487
²⁹	^0,4848	^0,5543	⁷⁵	^0,9659	^3,732

Продолжение ПРИЛОЖЕНИЯ 8

¹	²	³	⁴	⁵	⁶
³⁰	^0,5000	^0,5774	⁷⁶	^0,9703	^4,011
³¹	^0,5150	^0,6009	⁷⁷	^0,9744	^4,331
³²	^0,5299	^0,6249	⁷⁸	^0,9781	^4,705
³³	^0,5446	^0,6494	⁷⁹	^0,9816	^5,145
³⁴	^0,5592	^0,6745	⁸⁰	^0,9848	^5,671
³⁵	^0,5736	^0,7002	⁸¹	^0,9877	^6,314
³⁶	^0,5878	^0,7265	⁸²	^0,9903	^7,155
³⁷	^0,6018	^0,7536	⁸³	^0,9925	^8,144
³⁸	^0,6157	^0,7813	⁸⁴	^0,9945	^9,514
³⁹	^0,6293	^0,8098	⁸⁵	^0,9963	^11,43
⁴⁰	^0,6428	^0,8391	⁸⁶	^0,9976	^14,30
⁴¹	^0,6561	^0,8693	⁸⁷	^0,9986	^19,08
⁴²	^0,6691	^0,9004	⁸⁸	^0,9994	^28,64
⁴³	^0,6820	^0,9325	⁸⁹	^0,9998	^57,29
⁴⁴	^0,6947	^0,9657	⁹⁰	^1,000	⁸
⁴⁵	^0,7071	^1,0000