Лабораторный журнал, часть III(старый вариант) (Лабораторный журнал по физике 3 семестр)
Описание файла
Файл "Лабораторный журнал, часть III(старый вариант)" внутри архива находится в папке "Лабораторный журнал по физике 3 семестр". Документ из архива "Лабораторный журнал по физике 3 семестр", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физика" из 3 семестр, которые можно найти в файловом архиве РТУ МИРЭА. Не смотря на прямую связь этого архива с РТУ МИРЭА, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лабораторные работы", в предмете "физика" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Лабораторный журнал, часть III(старый вариант)"
Текст из документа "Лабораторный журнал, часть III(старый вариант)"
18
Московская государственная академия приборостроения и информатики
Кафедра физики
Методическое пособие
для выполнения лабораторных работ по физике
часть III
Ф.И.О. студента___________________________________________
№ группы ___________________________________________
УКП ____________________________________________
Ф.И.О. ведущего преподавателя______________________________
Москва 2001 г.
Порядок выполнения работ
-
Номер работы, которую студент будет выполнять на следующем занятии, назначает преподаватель, проводящий лабораторные работы.
-
Перед лабораторной работой студент должен знать ответы на контрольные вопросы, приведенные в конце работы и решить домашние задачи, относящиеся к теме работы. Студенты, не выполнившие этих требований, к лабораторной работе не допускаются.
-
Экспериментальные и расчетные данные заносятся в журнал только с разрешения ведущего преподавателя. Все предварительные расчеты выполняются на черновике. Обработка результатов измерений проводится согласно разделу “Элементарная теория оценки ошибок измерения”.
-
После выполнения работы преподаватель должен поставить отметку в журнале.
-
Студенты, не сдавшие в срок лабораторные работы, к экзамену не допускаются.
ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ТЕОРИЯ ОЦЕНКИ ОШИБОК ИЗМЕРЕНИЙ
Целью каждой лабораторной работы является определение некоторой величины y , для которой приводится функциональное соотношение (формула), выражающая ее через одну или несколько величин x1, х2, хN : y = f (x1, х2,. . ., хN) (1)
Непосредственно в эксперименте измеряется не сама искомая величина у, а только величины x1, х2,. . ., хN , которые в дальнейшем называются измерениями.
Для измерения величин x1, х2, . . ., хN используются приборы, реальные измерительные возможности которых ограничиваются рядом объективных причин, кроющихся в физической природе измеряемых физических величин. Поэтому любую из измеряемых на практике физических величин можно представить в виде x=х(0) + х, где х(0) - некоторое истинное точное значение (которое полагается физически существующим) измеряемой величины, а х - отклонение от истинного значения, обусловленное неточностями лабораторного эксперимента.
Будем считать, что все отклонения истинного значения х(0) в лабораторном эксперименте имеют статистически независимый случайный характер, поэтому при многократных повторениях одного и того же измерения значения отклонения х будут иметь случайный разброс в разные от нуля стороны.
Интервал таких значений обычно представляется в виде ,
чему соответствует форма записи результатов измерений в виде , где xCP - среднее значение измеряемой величины х , оно определяется как среднее арифметическое по всем измерениям: , где хi - значение величины х в i - том измерении; n - полное количество измерений.
Величина СР называется средней абсолютной ошибкой измеряемой величины х, она определяется как где вертикальными скобками обозначен модуль разности. При записи результата измерений необходимо соблюдать следующие правила:
-
значение абсолютной ошибки СР необходимо округлить до двух значащих цифр, если первая из них - единица и до одной - во всех остальных случаях;
2) при записи численного значения величины хСР необходимо указывать столько же знаков после запятой сколько использовано для записи СР. В качестве правильной записи результатов можно привести пример 1) х = (1.110 0.013) м , если СР =0.013 м, а хСР=1.110 м.
2) х = (1.11 0.02)м, если хср 0.023 м , а хср= 1.110 м.
Примеры неправильной записи результата измерений:1) х = (1.11 0.01) м - нарушено правило 1;
-
х = (1.11 0.013) м - нарушено правило 2; 3) х = (1.11 0.0134) м - нарушено правило 1;
Класс точности измерений характеризуется как величиной абсолютных ошибок, так и относительных, которые вычисляются по формуле: .
Естественный и линейно поляризованный свет. Поляризаторы
Свет – поперечная электромагнитная волна. Векторы напряженности электрического поля и индукции магнитного поля в любой момент времени взаимно перпендикулярны и колеблются перпендикулярно вектору скорости распространения волны, т.е. колеблются перпендикулярно лучу.
При взаимодействии света веществом основное действие вызывается колебаниями вектора , который в связи с этим иногда называют световым вектором . луч
П оэтому для описания закономерностей поляризации света следят
за поведением вектора . Рис.1.
В естественном свете направление колебаний вектора в плоскости, перпендикулярной лучу неупорядочено (см. рис. 1). В любой момент времени вектор напряженности
м ожно представить как сумму двух взаимно перпендикулярных векторов (см. рис. 2).
П оэтому естественный (неполяризованный) свет иногда Рис.2
у словно обозначают так луч (точка - вектор , стрелка -вектор ).
П оляризатор – оптическое устройство, на выходе из которого вектор напряженности имеет только одну составляющую. Эти приборы полностью или частично задерживают колебания, перпендикулярные этой составляющей. Если на вход поляризатора луч
п опадает неполяризованный свет, то на выходе колебания
в ектора напряженности будут иметь вид изображенный на рис.3. Рис.3
Т акой свет называется линейно (или плоско) поляризованным. поляризатор
П лоскость, образованная вектором и лучом называется ось поляризатора
плоскостью колебаний вектора напряженности. Прямая, лежащая в плоскости поляризатора, вдоль которой происходят колебания вектора , называется осью поляризатора.
В зависимости от положения оси поляризатора линейно поляризованный свет обозначается
т ак или так .
Лабораторная работа 4-01
ЗАКОН МАЛЮСА
1.Цель работы: изучение теоретических основ поляризации света, экспериментальная проверка закона Малюса.
2.Теоретическая часть: ознакомиться с предыдущим параграфом
ось второго поляризатора (анализатора) фотоприемник(4)
ось первого поляризатора анализатор (3)
неполяризованный свет угол между осями ()
поляризатор (2)
источник света (1) Рис.3 ось
Е сли на пути линейно поляризованного света , полученного, например
п осле прохождения поляризатора, поставить второй поляризатор-анализатор, то
составляющая вектора напряженности , перпендикулярная оси, не проходит через
анализатор (рис.2) . Следовательно, напряженность поля на выходе анализатора ( ): Рис.4
Е1=Е0 cos , (1.1)
где - угол между осями поляризатора и анализатора.
Фотоприемник измеряет интенсивность (энергию) падающего на него света. Энергия электрического поля пропорциональна квадрату напряженности. Воспользовавшись (1) получим:
Где I0 – интенсивность света после поляризатора (на входе анализатора), I1 – интенсивность на выходе анализатора (на входе фотоприемника).
Этот закон в честь открывшего его в 1810 г. ученого называется законом Малюса.
3. Экспериментальная часть
3.1. Краткое описание экспериментальной установки и оборудования.
Схема установки показана на рис.1. Вся установка смонтирована на оптической скамье. В качестве поляризатора 2 и анализатора 3 используются поляроиды, одинаковые по конструкции. Свет от источника света 1(лампа накаливания) проходит поляризатор 2 и анализатор 3 и попадает на фотоприемник 4, роль которого выполняет фотодиод, на выходе которого установлен микроамперметр. (В некоторых установках фотодиод закреплен на анализаторе). Электрический ток через фотодиод прямо пропорционален интенсивности светового потока. Анализатор и поляризатор могут свободно вращаться в плоскости, перпендикулярной лучу света и снабжены лимбами с угломерной шкалой в градусах.
3.2. Методика проведения эксперимента.
3.2.1. Включить источник света - 1.
3.2.2.Отрегулировать по высоте положение анализатора (3), поляризатора (2) и фотодиода (4) так, чтобы луч от источника проходил через их оптические центры.
3.2.3. Поворачивая поляризатор вокруг угломерной шкалы добиться совмещения оптических осей поляризатора и анализатора (сделать=0).Этому положению соответствует максимальное значение силы тока. Принять соответствующий угол поляризатора за начало отсчета.
3.2.4. Поворачивая поляризатор через каждые 10°, занести показания индикатора в таблицу.
3.3. Обработка результатов эксперимента.
3.3,1. Рассчитать значения cos и cos2 для значений углов лимба поляризатора. Результаты занести в таблицу.
3:3.2. Пользуясь данными таблицы построить график зависимости фототока от квадрата косинуса угла между анализатором и поляризатором.
I (мкА)
, град | cos | I (мкА) | |
0 | |||
10 | |||
20 | |||
30 | |||
40 | |||
50 | |||
60 | |||
70 | |||
80 | |||
90 |
4. Контрольное задание.
-
Ознакомиться с материалом лекции 6 и решить соответствующие контрольные задания.
-
Естественный и поляризованный свет.
-
Как нужно расположить оси поляризатора и анализатора, чтобы напряженность поля на выходе анализатора равнялась нулю?
Работа зачтена