В.М. Анисимов, Г.Э. Солохина - Методические указаная к лабораторным работам и темы докладов (1012829), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Повторить измерения для 4–5 других значений частоты f.765. Построить график зависимости эффективной ЭДС индукции отчастоты iэфф. = (f).Упражнение 2.Определение зависимости ЭДС индукции оториентации контура в магнитном поле Земли.1. Выбрать удобную (для измерения ЭДС милливольтметром)частоту вращения контура в магнитном поле Земли. Поддерживая еепостоянной, определить зависимость эффективной ЭДС индукции оториентации катушки в магнитном поле Земли.
Для этого установитьось вращения Y катушки в плоскости магнитного меридиана иизмерить ЭДС индукции при различных углах (от 0 до 180 черезкаждые 20 ), отсчитываемых по шкале 6 стрелкой 8. При каждомзначении закрепляется винт 7, фиксирующий опору 2 и стрелку 8,связанные жестко между собой.2. Полученные данные занести в табл.3.10.Таблица 3.10( )020406080100120140160180iэфф.(дел)3. Построить график зависимости эффективных значений ЭДСиндукции от угла : iэфф.
= ( ).4. Определить по графику угол магнитного наклонения1.Контрольные вопросы1. Какие основные характеристики магнитного поля Вы знаете?2. Запишите формулы для магнитного потока и ЭДС индукции вкатушке, вращающейся в магнитном поле Земли.3. Объясните зависимость ЭДС индукции контура, вращающегося вмагнитном поле Земли, от частоты вращения.4.
Объясните зависимость ЭДС индукции вращающегося контураот его ориентации в магнитном поле Земли.5. Что такое угол магнитного наклонения и как его определяют вданной работе?6. Покажите, как направлено магнитное поле в лаборатории.77ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 109Определение длин волн света при помощибипризмы ФренеляЦель работы: знакомство с явлением интерференции когерентныхсветовых волн с помощью бипризмы и измерение длин волн.Краткая теорияКогерентными называются волны, у которых одинаковая частота,одинаковое направление колебаний электрической и магнитнойсоставляющих волны и постоянная во времени разность фаз.
Присложении двух или более когерентных волн наблюдается явлениеинтерференции,котороезаключаетсявстационарномперераспределении интенсивности света.Для расчета интерференционной картины необходимо определитьусловия, при которых интенсивность света в той или иной точкепространства будет максимальна или минимальна.Введем понятие оптической разности хода волн(3.34)L2n 2 L1n1 ,где L – геометрическая длина пути, n показатель преломления среды,в которой распространяется волна, равныйc.(3.35)nvЗдесь с – скорость света в вакууме, v – скорость света в среде.Величина (Ln) называется оптической длиной пути.Интенсивность света в точке наблюдения будет максимальна, еслиоптическая разность хода равна целому числу длин волн:k ,(3.36)где k 0, 1, 2,...
, - длина волны света.Интенсивность света будет минимальной, если оптическаяразность хода равна нечетному числу полуволн:(2k 1) .(3.37)2Для расчета длины волны необходимо определить оптическуюразность хода волн (3.34) из схемы опыта и использовать условиямаксимума и минимума (3.36) и (3.37).Методика измеренийБипризма Френеля – это две призмы с малыми преломляющимиуглами (~30 ), сложенные основаниями (рис.3.19).78БипризмаS1Областьнаблюденияинтерференцииl SS2Рис. 3.19Если представить себе на месте S линейный источник света(освещенную монохроматическим светом щель), то S1 и S2 будутлинейными мнимыми когерентными источниками. Расположимпараллельно им на расстоянии L экран, как показано на рис.3.20.На рисунке также обозначены: хk – расстояние от центра экрана домаксимума k–го порядка;d2 d1 – разность хода двух лучей, l –расстояние между мнимыми когерентными источниками, L –расстояние от мнимых источников до экрана.XS1d1xkd2l0S2ЭкранLРис.
3.20В результате интерференции на экране появляются чередующиесяпараллельные светлые и темные полосы. Ширина полосых(например, расстояние между соседними светлыми полосами) можетбыть получена с использованием рис.3.20.Из условного подобия треугольников (рис.3.20) можно выразитьоптическую разность хода двух лучей, например:xkl(3.38);xk .l LL79Подставляя в (3.38) условие максимума (3.36), получим выражениедля максимума k–го порядкаk L.(3.39)xklСоответственно, для максимума (k+1) порядка можно записать:(k 1) L.(3.40)xk 1lИз выражений (3.39) и (3.40) выразим ширину интерференционнойполосыL.(3.41)x xk 1 xklОтсюда получаемxl,(3.42)Lт.е. по измеренным параметрам установки (l и L) и ширинеинтерференционной полосы ( х) можно определить длину волны света .Экспериментальная установкаДля изучения интерференции с помощью бипризмы Френеляпредназначена экспериментальная установка, общий вид которойприведен на рис.3.21.1234567Оптическая скамьяРис.
3.21На оптической скамье последовательно размещаются: источниксвета (лампа накаливания) 1, конденсор 2, светофильтр 3, щель 4,бипризма Френеля 5, окулярный микрометр 7. Расстояние междуприборами определяется по разметке на оптической скамье.При помощи окулярного микрометра 7 производят наблюдениеинтерференционной картины и измерение расстояния междуинтерференционными полосами.80Шкала окулярного микрометра показана на рис.3.22. Нанеподвижной сетке нанесены деления, цена которых 1 мм. На подвижнойсетке имеются две риски 1 и перекрестие 2. Перемещение подвижнойсетки осуществляется с помощью микрометрического винтамикрометра.
Цена деления микрометра 0,01 мм.10 2 4 6 82S2lS2Рис. 3.22ЛинзаS1FFablS1Рис. 3.23При отсчете точку пересечения креста нитей вращением барабанамикрометра совмещают сначала с одним концом измеряемого отрезка,а затем – с другим концом отрезка, каждый раз замечая показания шкалыокулярного микрометра (по положению подвижных рисок) и барабана.Например, если на шкале микрометра между двумя рискаминаходится цифра 4 (см.
рис.3.22), а на барабане микрометрическоговинта зафиксировано 29 делений, то полученное измерение будет4,29 мм или 4,29·10–3 м.Разность измерений в первом и втором отсчетах дает величинуизмеряемого отрезка.Для определения расстояния l (рис.3.20) между мнимымиисточниками S1 и S2 на оптическую скамью между бипризмой иокулярным микрометром помещают собирающую линзу 6 (рис.3.21).Расстояние между мнимыми источниками можно найти из схемы ходалучей в линзе, показанной на рис.3.23.На рис.3.23 l – расстояние между изображениями мнимыхисточников, видимое в окуляре и определяемое окулярныммикрометром, b – расстояние между линзой 6 (рис.3.21) и окулярныммикрометром 7, а – расстояние между щелью 4 и линзой 6(определяемые по разметке на оптической скамье).Из подобия треугольников на рис.3.23 получаемl ala, т.е.
l.(3.43)l bb81Тогда расчетная формула (3.42) для определения длины волнысвета принимает вид:xal.(3.44)LbПорядок выполнения работы1. Установить приборы на оптической скамье в соответствии сосхемой на рис.3.21 (без линзы 6).2. Включить питание лампы накаливания.3. Установитьсветофильтриопределитьспомощьюмикрометрического винта расстояние между несколькими (N = 3, 5, 7)интерференционными полосами (N x). Найти для каждого измерениярасстояние между двумя соседними полосами х и среднее значение x(ширину полосы) по формулеx1x2x3.x3Результаты измерений и цвет светофильтра записать в табл.3.11.4.
Получить значение x в метрах.5. Поменять светофильтр и повторить измерения по п.п. 3,4.Записать измерения в табл.3.12.Таблица 3.11Светофильтр __________Число полосN357N хммхммxммxммТаблица 3.12Светофильтр __________Число полосN357N хммхммxммxмм6. Определить по оптической скамье L – расстояние между щелью 4и окулярным микрометром 7 (рис.3.21) и d – расстояние между щелью4 и бипризмой 5.827. Поставить на оптическую скамью линзу 6 и, передвигая ее,добиться отчетливой видимости двух изображений щелей (мнимыхисточников) в окулярном микрометре.
Измерить микрометромрасстояние между ними l . По линейке на оптической скамье измеритьрасстояния а и b (рис.3.23).8. Повторить измерения по п.7 для другого светофильтра.9. По формуле (3.44) определить длину волны света для каждогосветофильтра.10. Отключить установку от сети.Контрольные вопросы1. Какие волны называются когерентными?2. Что такое оптическая длина пути и разность хода двух лучей?3. В чем заключается условие максимума и минимумаинтенсивности света при интерференции лучей?4. Как рассчитать ширину интерференционной полосы дляинтерференции от двух источников?5.
Что такое бипризма Френеля? Какова ее роль в лабораторной работе?6. Для чего в данной работе между щелью и окулярныммикрометром помещается линза?7. Получите расчетную формулу работы для определения длиныволны света.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 110Определение радиуса кривизны линзы с помощьюколец НьютонаЦель работы: измеряя радиусы колец Ньютона при интерференциив отраженном свете, определить радиус кривизны линзы.Краткая теорияКогерентными называются волны, у которых одинаковая частота,одинаковое направление колебаний электрической и магнитнойсоставляющих волны и постоянная во времени разность фаз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
