Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  

CATEGORII DOCUMENTE




BulgaraCeha slovacaCroataEnglezaEstonaFinlandezaFranceza
GermanaItalianaLetonaLituanianaMaghiaraOlandezaPoloneza
SarbaSlovenaSpaniolaSuedezaTurcaUcraineana

БудівництвоЕлектроннийМедицинаОсвітаФінансигеографіяекономіказаконодавство
косметикамаркетингматематикаполітикаправопсихологіярізнийсоціологія
технікауправлінняфізичнийхарчуванняінформаціюісторія

ВИВЧЕННЯ ВІЛЬНИХ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ КОЛИВАНЬ В КОНТУРІ

фізичний

+ Font mai mare | - Font mai mic






DOCUMENTE SIMILARE

Trimite pe Messenger

Контрольні запитання.

1.     Як зєднуються споживачі електроенергії в квартирах?


2.     В кімнаті горить люстра з 6 лампами. Чи зміниться напруга на клемах ламп, якщо половину з них виключити?

3.     Студент при вимірюванні напруги на лампочці помилково ввімкнув амперметр замість вольтметра, що при цьому відбудеться?

4.     Як підключені 10 ламп для освітлення трамвайного вагона, які розраховано на напругу 120 В? Напруга в трамвайній мережі 600 В.

5.     Споживачів зєднано так, як показано на схемі 3. Визначити еквівалентний опір, якщо R1 = R2 = R3 = 12 Ом, R4 = 4 Ом, R5 = R6 = 40 Ом.

Лабораторна робота № 10.

Тема: ВИвЧЕННЯ вільних електромагнітних коливань в контурі.

Мета: навчитись визначати період вільних коливань та індуктивність контуру за відомою ємністю.

запитання і завдання для самоконтролю:

Білет № 1

1. Число коливань в одиницю часу називається

А/ амплітуда; Б/ частота; В/ період; Г/ циклічна частота; Д/ швидкість.

2. Коливання, що відбуваються під дією внутрішніх сил в системі, називають

А/ гармонічні; Б/ вільні; В/ вимушені; Г/ незатухаючі; Д/ затухаючі.

3. У випадку, коли коливання сили струму випереджують по фазі коливання напруги на чверть періоду, кажуть про

А/ активний опір; Б/ індуктивний опір; В/ ємнісний опір; Г/ повний опір;

Д/ серед наведених відповідей правильної немає.

4. Повний опір кола зі змішаним навантаженням можна визначити формулою

А/ ; Б/ ; В/ ; Г/ ;

Д/ серед наведених відповідей правильної немає.

5. Назвіть пристрій для перетворення напруги і сили змінного струму.

А/ конденсатор; Б/ соленоїд; В/ резистор; Г/ трансформатор; Д/ генератор.

Білет № 2

1. Модуль максимального значення відхилення фізичної величини від її середнього значення називається

А/ амплітуда; Б/ частота; В/ період; Г/ циклічна частота; Д/ швидкість.

2. Назвіть коливання, що відбуваються за законом синуса або косинуса.

А/ гармонічні; Б/ вільні; В/ вимушені; Г/ незатухаючі; Д/ затухаючі.

3. У випадку, коли коливання сили струму відстають за фазою від коливань напруги на чверть періоду, кажуть про

А/ активний опір; Б/ індуктивний опір; В/ ємнісний опір; Г/ повний опір;

Д/ серед наведених відповідей правильної немає.

4. Індуктивний опір кола зі змішаним навантаженням можна визначити формулою

А/ ; Б/ ; В/ ; Г/ ;

Д/ серед наведених відповідей правильної немає.

5. Резонанс в колі змінного струму виражається в різкому збільшенні .

А/ напруги; Б/ сили струму; В/ опору; Г/ потужності; Д/ частоти коливань.

Білет № 3

1. Назвіть час одного повного коливання.

А/ амплітуда; Б/ частота; В/ період; Г/ циклічна частота; Д/ швидкість.

2. Назвіть коливання, що відбуваються під дією зовнішньої сили, яка періодично змінюється.

А/ гармонічні; Б/ вільні; В/ вимушені; Г/ незатухаючі; Д/ затухаючі.

3. У випадку, коли коливання сили струму співпадають за фазою з коливаннями напруги, кажуть про

А/ активний опір; Б/ індуктивний опір; В/ ємнісний опір; Г/ повний опір;

Д/ серед наведених відповідей правильної немає.

4. Ємнісний опір кола зі змішаним навантаженням можна визначити формулою

А/ ; Б/ ; В/ ; Г/ ;

Д/ серед наведених відповідей правильної немає.

5. Вільні коливання в реальних системах завжди

А/ гармонічні; Б/ вільні; В/ вимушені; Г/ незатухаючі;

Д/ серед наведених відповідей правильної немає.

Обладнання: фотографії графіків затухаючих електромагнітних коливань, лінійка.

Теоретичні відомості.

Завдання виконують після демонстрації вільних електромагнітних коливань контуру з допомогою осцилографа.

Для одержання електромагнітних коливань потрібно мати коло, у якому енергія електричного поля могла б перетворюватися в енергію магнітного поля й назад. Таке коло називають коливальним контуром.

Оскільки магнітне поле виходить у соленоїді, а електричне поле у конденсаторі, то найпростіший коливальний контур складається із соленоїда з індуктивністю L і конденсатора з ємністю С. Активний опір провідників, з яких роблять коливальний контур, повинне бути досить малим, інакше електромагнітні коливання в контурі не виникнуть.

Період вільних електромагнітних коливань в коливальному контурі, який складається з котушки та конденсатора визначається формулою Томсона

.

На фотографіях графіки затухаючих коливань у коливальному контурі, зняті з екрана осцилографа. Індуктивність однакова, а ємність відповідно дорівнює 0,25 мкФ, 0,5 мкФ, 1 мкФ. Коливання тривали 0,01 с. За графіком можливо визначити кількість коливань, а потім обчислити частоту, період та розрахувати індуктивність котушки.

ХІД РОБОТИ.

1.     За фотографією визначити кількість коливань за час 0,01 с.

2.     Обчислити частоту коливань в контурі, враховуючи що частота коливань це кількість коливань в одиницю часу.

3.     Розрахуйте період коливань кожного контуру.

4.     Визначте індуктивність коливального контуру, графіки коливань якого подано на фотографіях, скориставшись формулою Томсона.

5.     Порівняйте здобуті значення індуктивності і обчисліть середнє значення.

6.     Перевірте, чи змінюється період коливань при зменшенні амплітуди коливань.

таблиця вимірювань та обчислень

t, с

С, мкФ

n

ν, Гц

Т, с

L, Гн

Lср, Гн

1

0,01

0,25

2

0,01

0,5

3

0,01

1

формули та обчислення

1.     . 2. . 3. . 4. .

Складіть загальний висновок до проведеної лабораторної роботи.

контрольні запитання.

1.   Чому коливання у коливальному контурі затухають і від чого залежить затухання коливань?

2.   Як визначити період коливань за графіком?

3.   Від чого залежить період коливань?

4.   Чи змінюється період коливань зі зменшенням амплітуди?

5.   Як зміниться графік коливань, якщо кількість витків котушки збільшити вдвічі?

Лабораторна робота № 11.

Тема: Дослідження роздільної здатності ока.

Мета: дослідити на практиці роздільну здатність ока.

запитання і завдання для самоконтролю:

Білет № 1

1. Абсолютний показник заломлення показує у скільки разів

А/ кут заломлення більше кута падіння;

Б/ швидкість світла в одному середовищі більша, ніж в іншому;

В/ швидкість світла в середовищі більше швидкості світла в вакуумі;

Г/ швидкість світла в вакуумі більше швидкості світла в середовищі;

Д/ серед наведених відповідей правильної немає.

2. Вкажіть явище, яке полягає у викривленні променів світла при проходженні крізь неоднорідне середовище.

А/ дифракція; Б/ інтерференція; В/ дисперсія; Г/ поляризація; Д/ рефракція.

3. Доповніть речення Хвильові властивості світла виявляються

А/ при взаємодії з речовиною; Б/ в явищі дифракції; В/ при заломленні;

Г/ при випромінюванні; Д/ серед наведених відповідей правильної немає.

4. Вкажіть, з якою фізичною характеристикою хвиль повязано відчуття світла.

А/ з різницею фаз хвилі світла; Б/ з агрегатним станом джерела світла;

В/ з різницею в інтенсивності світла; Г/ з різницею в частоті коливань світла; Д/ серед наведених відповідей правильної немає.

5. Виберіть, які уявлення про природу носіїв світлових явищ зявились в фізиці в наслідок наукових відкриттів Гюйгенса, Юнга, Френеля.

А/ матеріальний носій світлових явищ невагомий, все проникаючий ефір;

Б/ матеріальний носій світлових явищ електромагнітний ефір;

В/ матеріальний носій світлових явищ електромагнітне поле;

Г/ матеріальний носій світлових явищ будь-яке прозоре середовище;

Д/ серед наведених відповідей правильної немає.

Білет № 2

1. Променем світла називають

А/ лінію, що проходить крізь джерело світла; Б/ вузький світловий пучок;

В/ лінію, вздовж якої розповсюджується світлова енергія;

Г/ напрям розповсюдження світла; Д/ правильної відповіді немає.

2. Назвіть явище, яке полягає в залежності швидкості світла від довжини хвилі.

А/ дифракція; Б/ інтерференція; В/ дисперсія; Г/ поляризація; Д/ фотоефект.

3. Назвіть, яке з наведених явищ (або дослідів) пояснюється як хвильовою, так і корпускулярною теоріями світла.

А/ відбиття та заломлення світла на кордоні двох середовищ;

Б/ відбиття та емісія електронів при опроміненні ними поверхні металу;

В/ інтерференція променів, які пройшли крізь дифракційну решітку;

Г/ досліди Лебедєва по визначенню тиску світла;

Д/ серед наведених відповідей правильної немає.

4. Два однакових джерела світла випромінюють хвилі. Вставте пропущене слово.

А/ когерентні; Б/ монохроматичні; В/ поляризовані;

Г/ неполяризовані; Д/ плоскі;

5. Виберіть уявлення про природу носіїв світлових явищ, які зявились в фізиці в наслідок наукових відкриттів Ейнштейна.

А/ матеріальний носій світлових явищ невагомий, все проникаючий ефір;

Б/ матеріальний носій світлових явищ електромагнітний ефір;

В/ матеріальний носій світлових явищ електромагнітне поле;

Г/ матеріальний носій світлових явищ будь яке прозоре середовище.

Д/ серед наведених відповідей правильної немає.

Білет № 3

1. Відносний показник заломлення показує у скільки разів

А/ кут заломлення більше кута падіння;

Б/ швидкість світла в одному середовищі більша, ніж в іншому;

В/ швидкість світла в середовищі більше швидкості світла в вакуумі;

Г/ швидкість світла в вакуумі більше швидкості світла в середовищі;

Д/ серед наведених відповідей правильної немає.

2. Вкажіть явище, яке полягає в тому, що коливання всіх точок поперечної хвилі, розташованих на одному промені, здійснюються в одній площині.

А/ дифракція; Б/ інтерференція; В/ дисперсія; Г/ поляризація; Д/ фотоефект.

3. Доповніть речення. Квантові властивості світла виявляються при.

А/ дифракції; Б/ інтерференції; В/ заломленні;

Г/ відображенні; Д/ взаємодії з речовиною.

4. Вкажіть випромінювання, для якого застосовне поняття фотон.

А/ для любого електромагнітного; Б/ лише для світла; В/ для радіохвиль;

Г/ для світла і сусідніх з ним діапазонів; Д/ для гамма-випромінювання.

5. Виберіть уявлення про природу носіїв світлових явищ, які зявились в фізиці в наслідок наукових відкриттів Максвелла і Герца.

А/ матеріальний носій світлових явищ невагомий, все проникаючий ефір;

Б/ матеріальний носій світлових явищ електромагнітний ефір;

В/ матеріальний носій світлових явищ електромагнітне поле;

Г/ матеріальний носій світлових явищ будь-яке прозоре середовище;

Д/ серед наведених відповідей правильної немає.

Обладнання: білий папір, аркуш міліметрового паперу, голка, лінійка, екран.

Теоретичні відомості.

Частину фізики, що розглядає світлові явища, називають оптикою (від грецького оптикос зоровий), а самі світлові явища називають оптичними.

Світло, що падає на предмети дозволяє нам бачити їх і орієнтуватися в просторі. В однорідному середовищі світло поширюється прямолінійно. Це дає можливість при описі поширення світла в такому середовищі користуватися світловими променями. За допомогою світлових променів можна описувати хід багатьох оптичних явищ, не розглядаючи фізичної природи світлового випромінювання. Частину оптики, у якій використовується такий метод опису явищ, називають геометричною оптикою. Рис. 1.

Роздільна здатність ока це найменший кут, під яким два обєкти видно роздільно один від одного. З погляду фізики око являє собою оптичну систему, подібну до фотоапарата. (рис.1)

Складна заломлююча оптична система складається із кришталика у формі лінзи, розташованого за невеликою камерою, заповненою прозорою рідиною й закритою прозорою оболонкою роговицею, і студенистої речовини, що перебуває позад кришталика, називаного склоподібним тілом. Оптичний центр О цієї системи лежить усередині кришталика, біля задньої його поверхні.

Склоподібне тіло обмежене позаду світлочутливою поверхнею очного дна сітківкою, або ретиною, з так званою жовтою плямою, що є найбільш чутливою її частиною й розташоване напроти зіниці, трохи вище сліпої плями, що закриває вихід очного нерва й нечутливого до світла. Попереду кришталик закритий райдужною оболонкою зі змінним отвором зіницею, що грає роль діафрагми. Оптична вісь системи, називана зоровою віссю ока, проходить через центр кришталика й жовтої плями. На сітківці, розташованій між головним фокусом системи й точкою на подвійній фокусній відстані, яка відіграє роль екрана, виходить дійсне, зворотне, зменшене зображення предмета.

Кут, утворений променями, що йдуть від країв предмета в оптичний центр ока, називається кутом зору. Кут зору 2a, як видно з рис.2, визначає розмір зображення на сітківці. Рис. 2.

Отже, чим більше кут зору, тим більше число деталей на поверхні предмета може розрізнити око. При великому куті φ зображення покриває значну кількість закінчень світлочутливого нерва на сітківці, тому людина розрізняє багато деталей у розглянутому предметі. Очевидно, величина зображення (кута зору) залежить від розмірів розглянутого предмета й від відстані до нього. Коли розглянутий предмет віддаляється від ока, то його зображення на сітківці зменшується, і, якщо все воно вміщається на одному закінченні світлочутливого нерва, людина вже не бачить ніяких деталей предмета й сприймає його зображення як одну крапку. Це виходить при куті зору близько 30'. На практиці ж людині найчастіше перестає розрізняти деталі предмета вже при куті зору менше однієї хвилини. Тому при розрахунках найбільший кут зору, при якому предмет сприймається ще як крапка, можна вважати рівним 1'. Його іноді називають граничним кутом зору. При розгляданні предмета двома очами рис.3. на сітківках правого й лівого ока виходять різні зображення. Різниця зображень двох крапок тим більше, чим далі розташована Рис. 3.



одна крапка від іншої.

Хід роботи.

1.     Для визначення роздільної здатності ока необхідно мати обєкт спостереження. В ролі такого обєкта доцільно взяти аркуш білого паперу з двома крапками на відстані d =1 мм одна від одної (рис.4) чи лінійку з міліметровими поділками. Закріпити цей аркуш (лінійку) вертикально.

2.     Виміряти максимальну відстань l, з якої ще можна розрізнити ці крапки або поділки.

3.     Визначити за формулою роздільну здатність ока.

4.     Результати вимірювань та обчислень занести до таблиці 1.

5.     Для дослідження залежності роздільної здатності ока від діаметра отвору, через який розглядається обєкт, у смужці міліметрового паперу голкою проколоти отвори діаметром D = 0,5 мм, 1 мм, 1,5 мм і т. д.

6.     Визначити роздільні здатності ока при спостереженні обєкта через ці отвори.

7.     Переконатись, що при зменшенні діаметра отвору зменшується й відстань l, тобто збільшується кут.

8.     Результати вимірювань та обчислень занести до таблиці 2.

9.     За результатами досліджень побудувати графік залежності роздільної здатності ока від діаметра отвору на екрані.

10. Складіть загальний висновок до проведеної лабораторної роботи.


l


d


Рис. 4.

Таблиця вимірювань та обчислень.

Таблиця 1.

l, м

d, мм

*, рад

*, '

Таблиця 2.

№ п/п

D, мм

l, м

*, рад

*, '

1

0,5

2

1,0

3

1,5

4

2,0

формули та обчислення.

.

контрольні запитання.

1. Дайте означення променя світла.

2.Чому стовпи ліній електропередач по мірі їх віддалення здаються все меншими?

3. Чому на автобусах, тролейбусах і трамваях із зовнішньої сторони встановлюють опуклі дзеркала?

4. Визначити відстань, на якій людині предмет, що світиться, висотою 5 см буде видно, як точку, що світиться. Вважати, що кут зору при цьому менше 1'.

5. В кімнаті вертикально висить дзеркало, верхній край якого розташований на рівні верхньої частини голови людини зростом 182 см. Якої найменшої довжини повинно бути дзеркало, щоб ця людина бачила себе на весь зріст?

Лабораторна робота № 12.

Тема: Спостереження інтерференції та дифракції світла.

Мета: дослідним шляхом переконатись в існуванні явищ інтерференції та дифракції світла.

запитання і завдання для самоконтролю:

Білет № 1

1. Явище поляризації світла використовують

А/ для отримання призматичного спектру;

Б/ для уникнення сліпучої дії фар зустрічних машин;

В/ для перевірки якості обробленої поверхні;

Г/ для отримання лінійного спектра;

Д/ серед наведених правильної відповіді немає.

2. Виберіть вираз, яким можна записати умову інтерференційного максимуму.

А/ ; Б/ ; В/ ; Г/ ; Д/ .

3. Вкажіть, як називається світіння твердих тіл внаслідок бомбардування їх електронними пучками.

А/ люмінесценція; Б/ електролюмінесценція; В/ катодолюмінесценція;

Г/ хемілюмінесценція; Д/ фотолюмінесценція.

4. Чим менша довжина хвилі електромагнітного випромінювання, тим сильніше виявляються його властивості. Вставити пропущене слово.

А/ корпускулярні; Б/ хвильові; В/ квантові; Г/ електромагнітні;

Д/ серед наведених правильної відповіді немає;

5. Назвіть вченого, який відкрив фотоефект.

А/ Столєтов; Б/ Герц; В/ Планк; Г/ Ейнштейн; Д/ Лебедєв.

Білет № 2

1. Явище інтерференції світла використовують

А/ для отримання призматичного спектру;

Б/ для уникнення сліпучої дії фар зустрічних машин;

В/ для перевірки якості обробленої поверхні;

Г/ для отримання лінійного спектра;

Д/ серед наведених правильної відповіді немає.

2. Вкажіть вираз, яким можна записати умову інтерференційного мінімуму.

А/ ; Б/ ; В/ ; Г/ ; Д/ .

3. Вкажіть, як називається світіння тіл під дією світла, що падає на них.

А/ люмінесценція; Б/ електролюмінесценція; В/ катодолюмінесценція;

Г/ хемілюмінесценція; Д/ фотолюмінесценція.

4. Чим більша частота електромагнітного випромінювання, тим сильніше виявляються його властивості. Вставити пропущене слово.

А/ корпускулярні; Б/ хвильові; В/ квантові; Г/ електромагнітні;

Д/ серед наведених правильної відповіді немає;

5. Назвіть вченого, який ввів поняття квантів енергії.

А/ Ейнштейн; Б/ Планк; В/ Столєтов; Г/ Лебедєв; Д/ Герц.

Білет № 3

1. Явище дисперсії світла використовують

А/ для отримання призматичного спектру; Б/ для уникнення сліпучої дії фар зустрічних машин; В/ для перевірки якості обробленої поверхні; Г/ для отримання лінійного спектра; Д/ серед наведених правильної відповіді немає.

2. Виберіть рівняння формули дифракційної решітки.

А/ ; Б/ ; В/ ; Г/ ; Д/ .

3. Вкажіть, як називають світіння, що супроводжує електричний розряд в газі.

А/ люмінесценція; Б/ електролюмінесценція; В/ катодолюмінесценція;

Г/ хемілюмінесценція; Д/ фотолюмінесценція.

4. Чим менша частота електромагнітного випромінювання, тим сильніше виявляються його властивості. Вставити пропущене слово.

А/ корпускулярні; Б/ хвильові; В/ квантові; Г/ електромагнітні;

Д/ серед наведених правильної відповіді немає;

5. Назвіть вченого, який ввів поняття світлових квантів.

А/ Ейнштейн; Б/ Планк; В/ Столєтов; Г/ Лебедєв; Д/ Герц.

Обладнання: дві скляні пластинки, лампочка з прямою ниткою розжарення, засвічена фотоплівка, лезо бритви.

Теоретичні відомості.

Відповідно до електромагнітної теорії світла будь-яке світлове випромінювання є електромагнітними хвилями. До світлових відносяться хвилі з частотою коливань від 41014 до 7,51014 Гц. У цьому інтервалі кожній частоті відповідає свій колір випромінювання. Розрахунок показує, що світлове випромінювання у вакуумі має довжини хвиль від 400 нм (фіолетовий колір) до 760 нм (червоний колір). Помітимо, що при переході світлового випромінювання з одного середовища в інше його колір зберігається, тому що зберігається його частота, а довжина хвилі змінюється внаслідок зміни швидкості поширення світла.

ІНТЕРФЕРЕНЦІЯ СВІТЛА

Джерела хвиль, які коливаються з однаковою частотою і протягом всього часу коливання зберігають постійну різницю фаз, називають когерентними. При накладанні когерентних хвиль, що розповсюджують в деякому середовищі, виходить стійка картина коливань точок середовища, на які видно, що одні точки коливаються з більшою амплітудою, а інші з маленькою. Явище взаємного посилення і послаблення коливань в різних точках середовища в результаті накладання когерентних хвиль називається інтерференцією.

У випадку інтерференції в тонких плівках лише одне джерело світла. При спостереженні дії двох незалежних некогерентних джерел світла ми не можемо виявити інтерференцію. Для спостереження інтерференції необхідно звертатися до штучного прийому. Цей прийом полягає в тому, що примушують інтерферувати частини однієї і тієї ж хвилі, які йдуть від одного джерела і досягають точки спостереження різними шляхами, завдяки чому виникає деяка різниця ходу. В дослідах з тонкими плівками хвиля, що йде від джерела розщеплюється на дві шляхом відображення від передньої і задньої поверхонь плівки. Рис. 1

Якщо джерело світла випускає біле світло, то бачимо кольорову інтерференційну картину. Якщо джерело шле однокольорове, тобто монохроматичне світло то інтервенційна картина складається з світлих і темних смуг, які чергуються. Положення цих смуг залежить від кольору.

Не важко побачити, що різниця ходу хвиль залежить від товщини плівки, що визначає довжину шляху хвилі в середині плівки. В тих місцях , де ця різниця досягає парного числа півхвиль, обидві частини хвилі взаємно посилюють одна одну (максимум), там де різниця ходу хвиль дорівнює непарному числу півхвиль, має місце взаємне послаблення (мінімум). Так як плівка в різних місцях може мати різна довжину, то області максимумів і мінімумів дають на її поверхні малюнок темних і світлих місць, якщо дослід виконується в однорідному світлі, або малюнок різнокольорових смуг, якщо застосовується біле світло.

Також зрозуміла роль кута, під яким спостерігається плівка. (рис. 2). В залежності від напрямку спостереження, тобто від кута падіння світла на плівку, шлях світла в середині плівки буде більшим або меншим, а відповідно, різниця ходу між частинами хвилі відображеними від передньої і задньої поверхні плівки буде різною. Рис.2

Поступово змінюючи кут спостереження можна переходити від максимуму до мінімуму. Відстань між сусідніми максимумами або мінімумами одного кольору визначає ширину кольорової смуги. Чим товстіше плівка, тим менше повинна бути зміна кута, щоб різниця ходу збільшилась на зайву довжину хвилі, тобто щоб від одного мінімуму перейти до наступного. Таким чином, чим товстіше плівка, тим більш вузькі кольорові смуги. Тому інтерференція легко спостерігається лише при дуже тонких плівках. Для спостереження інтерференції в товстих плівках необхідно застосовувати дуже однорідне освітлення. Якщо світло неоднорідне, то картина складається з ряду кольорових смуг, що примикають одна до одної. У випадку товстих плівок ці смуги дуже вузькі, так що максимум деякої смуги може прийтись на мінімум сусідньої, близької до неї по кольору. Таким чином, максимуми і мінімуми близьких по кольору смуг перекриваються, і інтервенційна картина виявляється змазаною.

ДИФРАКЦІЯ СВітла

З хвильової точки зору розповсюдження світла є розповсюдження хвиль, а роль променів відіграють лінії, що перпендикулярні до поверхонь хвиль. Характер розповсюдження світла задається формую фронту хвилі.

У випадку проходження світла через дужі малі отвори не виконується правило прямолінійного розповсюдження світла: світло на краях отвору помітно відхиляється в сторони огинаючи краї. Такого роду огинання можна при уважному спостереженні виявити при відкиданні на екран тіні від будь-якої перешкоди, навіть якщо вона дуже мала.

Але так як кут відхилення світла від напрямку прямолінійного розповсюдження звичайно малий, то спостереження полегшиться, якщо екран розташувати далеко від перешкоди. Рис.3.

Так, світло, що йде від невеликого яскравого джерела через круглий отвір d (рис.3) повинно по правилам геометричної оптики давати на екрані ММ різко обмежене світле коло на темному фоні.

Така картина і спостерігається практично при звичайних умовах проведення досліду. Але якщо відстань від отвору до екрана в декілька тисяч разів перевищує розміри отвору, то вдається спостерігати важливі деталі явища: утворюється більш складна картина, яка складається з сукупності світлих і темних концентричних кілець (рис. 4.), які поступово переходять одне в одне. Рис. 4

Таким чином, для спостереження описаного випадку дифракції потрібно застосувати або дуже малий отвір або розташувати екран на дуже великій відстані від отвору. Всі явища відхилення світла від закону прямолінійного розповсюдження, тобто загинання світла, одержали назву дифракції (лат. огинання, загинання) світла.

ХІД РОБОТИ.

І Спостереження інтерференції світла.

1.     Дві скляні пластинки добре протерти, скласти разом і стиснути пальцями.

2.     Розглядати пластинки у відбитому світлі на темному фоні (розміщувати їх треба так, щоб на поверхні скла утворювались не дуже яскраві відблиски від вікон чи від білих стін).

3.     В окремих місцях стискання пластинок спостерігати яскраві райдужні кільцеподібні або неправильної форми смуги.

4.     Простежити зміни форми і розташування одержаних інтерференційних смуг зі зміною товщини повітряного прошарку між ними (зміною натиску на пластинки).

5.     Спробувати побачити картину інтерференції в прохідному світлі.

6.     Намалювати побачену картину.

ІІ Спостереження дифракції світла.

1.     Зробити лезом у фотоплівці щілину шириною 0,5 мм.

2.     Приставити щілину близько до ока, розмістивши її вертикально.

3.     Дивлячись крізь щілину на вертикально розміщену розжарену нитку лампочки, розглянути по обидва боки від щілини райдужні смуги (дифракційні спектри).

4.     Зробити щілину трохи ширшою (порядку 0,8 мм), простежити, як це впливає на дифракційні спектри.

5.     Намалювати побачену картину.

Складіть загальний висновок до проведеної лабораторної роботи.

контрольні запитання.

1.     Що відбудеться, якщо змочити в мильній воді дротяну рамку і у відбитому світлі розглянути поверхню плівки. Пояснити явище, яке спостерігається.

2.     Як теорія Гюйгенса Френеля пояснює дифракцію світла.

3.     Чому в дослідах з дифракції світла спостерігають райдужні смуги? Що спостерігалося б при використанні світлофільтрів?

4.     При спостереженні в повітрі інтерференції світла від двох когерентних джерел на екрані видно темні і світлі смуги, які чергуються. Що відбудеться з шириною смуг, якщо спостереження робити в воді, зберігаючи всі інші умови?

5.     При освітленні двох тонких плівок з однакового прозорого матеріалу білим світлом, що падає перпендикулярно до їх поверхні, одна з них здається червоною, а інша синьою. Чи можна визначити, яка з цих плівок товстіша?




Лабораторна робота № 13.

Тема: ВИвЧЕННЯ ТРЕКІВ ЗАРЯДЖЕНИХ ЧАСТИНОК ЗА готовими ФОТОГРАФІЯМИ.

Мета: навчитись аналізувати треки заряджених частинок у магнітному полі.

запитання і завдання для самоконтролю:

Білет № 1

1. Назвіть радіоактивне перетворення, при якому ядра хімічних елементів випускають ядра гелію .

А/α-розпад; Б/ β-розпад; В/ випромінювання γ-квантів; Г/ викидання протону;

Д/ серед наведених відповідей правильної немає.

2. Визначити склад ядра торію .

А/ 232 протона, 90 нейтронів; Б/ 90 протонів, 142 нейтрона;

В/ 90 протонів, 232 нейтрона; Г/ 232 протона, 142 нейтрона;

Д/ 142 протона, 232 нейтрона.

3. Впишіть необхідне позначення в реакцію: .

А/ ; Б/ ; В/ ; Г/ ; Д/ .

4. Виберіть, як позначається в формулі , число протонів в ядрі.

А/ ; Б/ ; В/ ; Г/ ; Д/ .

5. Доповніть речення. Поки електрон знаходиться всередині атома, його повна енергія .

А/дорівнює нулю; Б/додатна; В/відємна; Г/незмінна; Д/ постійно змінюється.

Білет № 2

1. Назвіть радіоактивне перетворення, при якому ядра хімічних елементів випускають електрони або позитрони.

А/α-розпад; Б/ β-розпад; В/ випромінювання γ-квантів; Г/ викидання протону;

Д/ серед наведених відповідей правильної немає.

2. Визначити склад ядра плюмбуму .

А/ 82 протона, 126 нейтронів; Б/ 126 протонів, 82 нейтрона;

В/ 82 протона, 208 нейтронів; Г/ 208 протонів, 82 нейтрона;

Д/ 126 протонів, 208 нейтронів.

3. Впишіть в реакцію необхідний елемент: .

А/ ; Б/ ; В/ ; Г/ ; Д/ .

4.Виберіть в формулі позначаення числа нейтронів в ядрі.

А/ ; Б/ ; В/ ; Г/ ; Д/ .

5. Доповніть речення На достатньо великій відстані від ядра (на кордоні атома) повна енергія електрона

А/ дорівнює нулю; Б/ додатна; В/ відємна; Г/ незмінна;

Д/ серед наведених відповідей правильної немає.

Білет № 3

1. Назвіть радіоактивне перетворення, при якому масове число і порядковий номер елементу не змінюються.

А/α-розпад; Б/ β-розпад; В/ випромінювання γ-квантів; Г/ викидання протону;

Д/ серед наведених відповідей правильної немає.

2. Визначити склад ядра цезію .

А/ 55 протонів, 133 нейтрона; Б/ 133 протона, 55 нейтронів;

В/ 55 протонів, 78 нейтронів; Г/ 78 протонів, 55 нейтронів;

Д/ 78 протонів, 133 нейтрона.

3. Впишіть в реакцію необхідний елемент: .

А/ ; Б/ ; В/ ; Г/ ; Д/ .

4. Виберіть, як позначається в формулі , маса ядра, яка наводиться в таблицях.

А/ ; Б/ ; В/ ; Г/ Mя ; Д/ .

5. Доповніть речення Коли електрон вилітає з атома, його повна енергія

А/ дорівнює нулю; Б/ додатна; В/ відємна; Г/ незмінна;

Д/ серед наведених відповідей правильної немає.

Обладнання: фотографії треків заряджених частинок у камері Вільсона, аркуш прозорого паперу, деревяна лінійка з поділками, трикутник, мікрокалькулятор.

Теоретичні відомості

На початку XX століття було розроблено методи дослідження елементарних частинок. Найважливішою загальною властивістю елементарних частинок є їх здатність до взаємного перетворення.

Елементарні частинки, пролітаючи камеру Вільсона, бульбашкову камеру, утворюють трек (слід), який фотографують. По фотознімку можна визначити питомий заряд і швидкість цієї частинки.

Вивчаючи фотографії треків елементарних частинок у камері Вільсона, розміщеній у магнітному полі, знаючи напрям вектора магнітної індукції і вимірявши радіус кривизни траєкторії R, можна визначити лише знак заряду частинки і відношення імпульсу частинки до її заряду.

Розрахункову формулу виводять, застосувавши другий закон Ньютона для такого руху: , , , отже: ,

де q заряд частинки, v її швидкість, m маса.

З неї знаходять .

Кількість іонів на одиниці довжини траєкторії частинки, а отже, і товщина треку тим більша, чим більший заряд частинки і менша швидкість її руху. За цими ознаками можна визначити напрям руху частинки.

В роботі потрібно виконати завдання з релятивістською частинкою. У цьому разі енергія частинки дорівнює Е = рс,

де р імпульс частинки, що дорівнює р = mv = qВR, с = 3108 м/с.

Отже, Е = сqВR.

Великий інтерес становить порівняння енергій частинок, обчислених за різними формулами релятивістською і звичайною.

Формулу Е = рс встановлюють із залежності маси від швидкості, якщо у формулі швидкість виразити через р/m: ; .

Для швидких частинок і частинок, у яких маса спокою дорівнює нулю, величиною Е0 можна знехтувати, отже, Е = рс.

Є кілька способів визначення радіуса кривизни траєкторії руху частинки.

1. Спосіб шаблонів зіставляють дугу відомого радіуса з даною ділянкою траєкторії. Якщо дуги збігаються, то й радіуси кривизни дуг однакові.

2. Спосіб двох перпендикулярів до двох хорд на траєкторії проводять дві хорди і до їх середини проводять перпендикуляри. Точка перетину цих перпендикулярів центр даної ділянки дуги.

3. Спосіб стрілки прогину. Проводять хорду і через її середину проводять перпендикуляр до перетину з дугою. Вимірюють стрілку прогину Н, тобто відстань від середини хорди до треку, і довжину хорди L.

Радіус кривизни дуги обчислюють за формулою:

Рис.1

Останній спосіб дає найкращі результати. Формулу для R виводять, розглядаючи подібні Δ АВО і ΔСВО (рис.1).

Для виконання побудов і розрахунків треки переносять
на кальку, а тоді вже виконують добудову. Визначаючи радіус кривизни, потрібно врахувати масштаб фотографії.

Цю роботу виконують після вивчення методів реєстрації радіоактивних випромінювань. Перед тим як виконувати роботу, треба повторити рівномірний рух тіла по колу, закони Ньютона, силу Лоренца, рух зарядженої частинки в магнітному полі, імпульс тіла, звязок маси та енергії.

Хід роботи.

1. На фотографії (негатив) видно треки протона (зверху) і α-частинки в камері Вільсона (рис. 2), що перебуває в магнітному полі, магнітна індукція якого 2,35Тл. Визначте напрями руху частинок і напрям вектора індукції магнітного поля.

2. Знайдіть кінетичну енергію α-частинки на початку, в середині і у кінці треку. Результати прямих вимірювань довжини хорд, стрілок прогину, значення індукції магнітного поля, маси і заряду частинок запишіть у таблицю.

Хорди вибирайте такими, щоб значення стрілки прогину було більше як 2 см.

3. Порівняйте значення кінетичної енергії α-частинки на початку, в середині та в кінці руху і зробіть висновки.

4. Виміряйте кінетичну енергію протона, яку він має, влітаючи в камеру Вільсона.

5. На фотографії (рис. 3) швидкий електрон проходить через свинцеву пластинку в камері Вільсона діаметром 14 см, розміщену в магнітному полі з індукцією 0,26 Тл. Зробивши відповідні вимірювання, визначте кінетичну енергію електрона без урахування релятивістського ефекту.

6. Порівняйте здобуті результати і зробіть висновки.


Рис.2.

Рис.3.

таблиця вимірювань та обчислень.

частинка

L, м

H, м

B, Тл

m, кг

q, Кл

E1, Дж

E2, Дж

E3, Дж

1

α-частинка

2,35

6,641027

3,21019

2

протон

2,35

1,6731027

1,61019

3

електрон

0,26

9,11031

1,61019

формули та обчислення.

1. . 2. .

контрольні запитання.

1.     Чим обумовлені втрати енергії α-частинкою при її русі в повітрі?

2.     Чому протон, що пролітає крізь камеру Вільсона, залишає видимий слід, а нейтрон не залишає?

3.     Чому трек частинок у вигляді дуги кола?

4.     Коли частинка буде рухатись по гвинтовій траєкторії навколо ліній індукцій? 5. Після ядерного вибуху в навколишньому середовищі залишається багато радіоактивних ізотопів з різноманітними періодами напіврозпаду. Які з них являють найбільшу небезпеку для людини, яка попала в це середовище через деякий час після вибуху?

Лабораторна робота № 14.

Тема: Моделювання радіоактивного розпаду

Мета: перевірити закон радіоактивного розпаду, побудувати графік розпаду.

запитання і завдання для самоконтролю:

Білет № 1

1. Назвіть атоми, які мають однаковий заряд ядра, але різну масу.

А/ протони; Б/ нейтрони; В/ нуклони; Г/ ізотопи; Д/ хімічні елементи.

2. Визначити склад ядра фтору .

А/ 10протонів, 9нейтронів; Б/ 9протонів, 10нейтронів;

В/ 9протонів, 19нейтронів; Г/ 19протонів, 9нейтронів; Д/ 9протонів, 9нейтронів.

3. Впишіть в реакцію необхідний елемент: .

А/ ; Б/ ; В/ ; Г/ ; Д/ .

4. Вкажіть, як позначається в формулі , маса покою усіх протонів, які входять до складу ядра.

А/ ; Б/ ; В/ ; Г/ Mя; Д/ .

5. Вкажіть, як зміниться положення хімічного елемента в таблиці Менделєєва після a-розпаду ядер його атомів.

А/ переміститься на дві позиції вліво; Б/ переміститься на дві позиції вправо;

В/ переміститься на одне місце вправо; Г/ переміститься на одне місце вліво;

Д/ ніяк не зміниться.

Білет № 2

1. Назвіть дрібні частинки речовини, які при зіткненні одна з одною не розпадаються на частини, а зазнають взаємних перетворень.

А/ молекули; Б/ атоми; В/ елементарні частинки; Г/ ядра атомів; Д/ нуклони.

2. Визначити склад ядра мендєлєвію .

А/ 101 протон, 156 нейтронів; Б/ 156 протонів, 101 нейтрон;

В/ 101 протон, 257 нейтронів; Г/ 257 протонів, 101 нейтрон;

Д/ 101 протон, 101 нейтрон.

3. Впишіть в реакцію необхідний елемент: .

А/ p; Б/ n; В/ e; Г/ α; Д/ γ.

4. Виберіть, як позначається в формулі , маса спокою усіх нейтронів, які входять до складу ядра.

А/ ; Б/ ; В/ ; Г/ Mя; Д/ .

5. Вкажіть, як зміниться положення хімічного елемента в таблиці Менделєєва після β-розпаду ядер його атомів.

А/ переміститься на дві позиції вліво; Б/ переміститься на дві позиції вправо;

В/ переміститься на одне місце вправо; Г/ переміститься на одне місце вліво;

Д/ ніяк не зміниться.

Білет № 3

1. Назвіть процес перетворення одних ядер в інші в результаті їх взаємодії з елементарними частинками, або одного з одним.

А/ хімічна реакція; Б/ ядерна реакція; В/ атомна реакція;

Г/ радіоактивне перетворення; Д/ серед наведених відповідей правильної немає;

2. Визначити склад ядра срібла .

А/ 47 протонів, 107 нейтронів; Б/ 107 протонів, 47 нейтронів;



В/ 47 протонів, 60 нейтронів; Г/ 60 протонів, 47 нейтронів;

Д/ 47 протонів, 47 нейтронів.

3. Впишіть в реакцію необхідний елемент:

А/ ; Б/ ; В/ ; Г/ ; Д/ .

4. Виберіть, як позначається формулі , дефект маси ядра, який виражає собою масу гама-фотонів, що випускаються в наслідок синтезу ядра з нуклонів, які його складають.

А/ ; Б/ ; В/ ; Г/ Mя; Д/ .

5. Вкажіть, як зміниться хімічна природа елемента при випусканні γ-випромінювання його атомами.

А/ порядковий номер в таблиці Менделєєва збільшується на 1;

Б/ ніяк не зміниться; В/ зменшується число електронів;

Г/ збільшується кількість нейтронів; Д/ зменшується кількість протонів.

Обладнання: монети, банка, піднос.

Теоретичні відомості

Період напіврозпаду Т це проміжок часу, протягом якого число радіоактивних ядер зменшується вдвічі.

Нехай в початковий момент часу радіоактивних ядер було N0, тоді в момент часу t кількість ядер, що не розпалися дорівнює N, а тих, що розпалися N. Закон радіоактивного розпаду має вигляд

, .

Закон правильно (в середньому) передвіщає число ядер, що не розпалися, але не те які саме ядра розпалися протягом певного часу.

Закон описує статистичну закономірність.

За час Т кожне з радіоактивних ядер розпадається з імовірністю . Процес радіоактивного розпаду можна моделювати підкидання монет, при якому з тією ж імовірністю випадає орел або решка. Нехай, якщо випаде орел, ядро вціліло, якщо решка розпалося. Кожне підкидання монет відповідає для ядра протіканню проміжку часу, який дорівнює періоду напіврозпаду.

Хід роботи

1.     Відрахуйте початкову кількість монет N0 = 128, перемішайте їх в банці і висипте на підніс. Підрахуйте число монет, що не розпалися та зберіть їх в банку. Знову перемішайте і висипте на підніс. Підрахуйте кількість монет, що не розпалися.

2.     Дослід повторити 10 разів.

3.     Заповнити таблиці.

4.     Повторити серію кидань двічі, кожного разу починаючи з N0 = 128

5.     Побудувати графік залежності N(n), що відповідає формулі

або

таблиці вимірювань та обчислень

Серія 1

Кількість кидань

n = t/Т

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Кількість монет, що не розпалися,

N

128

Кількість монет, що розпалися,

N= N0 N

0

Серія 2

Кількість кидань

n = t/Т

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Кількість монет, що не розпалися,

N

128

Кількість монет, що розпалися,

N= N0 N

0

Серія 3

Кількість кидань

n = t/Т

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Кількість монет, що не розпалися,

N

128

Кількість монет, що розпалися,

N= N0 N

0

Побудувати графік залежності N = f(n).

Різним серіям можуть відповідати різні кольори. Підберіть зручний масштаб.

Складіть загальний висновок до проведеної лабораторної роботи.

Контрольні запитання

1.     чим характеризується швидкість розпаду радіоактивної речовини?

2.     Який елемент слід вважати більш радіоактивним з періодом напіврозпаду 1доба або 1година? Чому?

3.     Чому закон радіоактивного розпаду є статистичним?

4.     Що таке ізотопи?

5.     Знайти енергію звязку ядра дейтерію (в МеВ).

ЛІТЕРАТУРА

1.   Болеун А.И., Галякевич Б.К.. Физика в экзаменационных вопросах и
ответах. М: Рольф, 1997.

2.   Бушок Г.Ф., Венгер Є.Ф. Курс фізики: навч. посібник. В 2-х кн.
Київ: Либідь, 2001.

3.   Гайдучок Г.М., Нижник В.Г. Фронтальний експеримент з фізики в 7 11 класах середньої школи: посібник для вчителя. К.: Рад. шк., 1989.

4.   Добронравов В.Е., Палеолог Г.Д. Физика. Руководство по проведению лабораторных работ для средних специальных учебных заведений. М.: Высшая школа, 1974.

5.   Дубровский И.М., Егоров Б.В., Рябошапка К.П. Справочник по
физике. К.: Наукова думка, 1986.

6.       Жданов Л.С. Учебник по физике для средних специальных учебных
заведений. М.: Наука, 1975.

7.       Кирик Л.А. Самостоятельные и контрольные работы по физике.
Геометрическая оптика. М: Илекса, Харьков: Гимназия, 1998.

8.       Кошкин Н.И. Элементарная физика. Справочник. М.: Наука, 1991.

9.       Кузьмичев В.Е. Законы и формулы физики. Справочник. К.: Наукова думка, 1989.

10.   Методические рекомендации по организации лаборатории физики с типовым перечнем оборудования в средних специальных учебных заведениях/Самойленко П.И., Огородникова Е.И. М.: Высшая школа, 1985.

11.   Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика: учеб. для 11 кл. сред. шк. М.: Просвещение, 1991.

12.   Покровский А. А. Практикум по физике в средней школе. М.: Просвещение, 1973.

13.   Разумовский В. Г., Митрофанова Н. М. О постановке лабораторных работ исследовательского характера. Физика в школе,1965, №1,с.63; 1970, №.4,с.71.

14.   Руководство по проведению лабораторных работ по физике для средних специальных учебных заведений/ Дондукова Р.А. М.: Высш. шк., 1988.

15.   Савельев И.В. Курс общей физики: учебн. пособие. В 3-х т. - 3-е изд.,
испр. М.: Наука, гл. ред. физ.-мат. лит., 1987.

16.   Соколова Е.Н. Простой физический опыт. М.: Просвещение, 1969.

17.   Фронтальные лабораторные занятия по физике в восьмилетней школе. Пособие для учителей. Под ред. А.А. Покровского. М.: Просвещение, 1969.

18.   Элементарный учебник физики. Под ред. Г.С. Ландсберга. В 3-х т.
М.: 'Наука', 1975.

19.   Яворский Б.М. и Детлаф А.А. Справочник по физике. 2-е изд.,
перераб. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит-ры. 1985.









Politica de confidentialitate

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 4318
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2019 . All rights reserved

Distribuie URL

Adauga cod HTML in site