- •Лабораторний практикум
- •Передмова
- •Вступ до практикуму
- •3. Виконання роботи та фіксування результатів вимірювання.
- •4. Як правильно оформити звіт?
- •Глава і. На допомогу студенту
- •3. Визначення робочої формули
- •4. Таблиця вимірюваних величин
- •6. Графіки
- •7. Висновки
- •Розділ 2.Правила наближених обчислень
- •7. Формули для наближених обчислень.
- •Розділ 3.Обчислення похибок фізичних вимірів
- •Прийнятi позначення та найважливiшi формули
- •Розділ 4.Метод найменших квадратів
- •Глава іі. Лабораторні роботи з основного курсу фізики Розділ 1.Механіка Лабораторна робота № 1.1.Визначення залежності моментуінерції системи від розподілу її маси відносно осі обертання
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хiд роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 1.2.Визначення динамічної в’язкості рідини методом стокса
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Розділ 2.Молекулярна фізика Лабораторна робота № 2.1. Визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини методом відриву кільця
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 2.2.Визначення коефіцієнта теплопровідності твердих тіл методом регулярного режиму
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хiд роботи
- •Контрольні запитання
- •Розділ 3.Електрика та магнетизм Лабораторна робота № 3.1.Вивчення розподілу потенціалу електростатичного поля
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 3.2. Визначення опору провідника за допомогою амперметра та вольтметра
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 3.3.Градуювання гальванометра
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 3.4. Градуювання термопари
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 3.5. Визначення горизонтальноїскладової індукції та напруженості магнітного поля землі
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 3.6.Вивчення магнітного поля короткого соленоїда
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 3.7. Визначення питомого заряду електрона методом схрещених полів
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 3.8. Визначення ккд трансформатора
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 3.9. Визначення індуктивності котушки та дроселя
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Розділ 4.Коливання та хвилі Лабораторна робота № 4.1. Визначення параметрів згасання коливань фізичного маятника
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 4.2.Дослідження резонансних характеристик коливального контура
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 4.3. Визначення швидкості звукув повітрі методом стоячих хвиль
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 4.4. Вивчення роботи релаксаційного генератора
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Розділ 5.Оптика Лабораторна робота № 5.1. Визначення довжини світлової хвилі за допомогою біпризми френеля
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 5.2. Визначення довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 5.3. Дослідження поляризованого світла
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 5.4. Вивчення зорової труби
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 5.5. Вивчення мікроскопа
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 5.6. Визначення роботи виходуелектрона з металів методом гальмування фотоелектронів в електричному полі
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Розділ 6.Фізика атомів, молекул та твердого тіла Лабораторна робота № 6.1. Визначення енергетичної ширини забороненої зони напівпровідника
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 6.2. ВИмірювання вольт-амперної характеристики напівпровідникового випрямляча
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 6.3. Вимірювання світлової характеристики вентильного фотоелемента
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Розділ 7.Атомна та ядерна Фізика Лабораторна робота № 7.1. Визначення активності радіоактивного препарату
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 7.2. Визначення коефіцієнтапоглинання радіоактивного випромінювання різними матеріалами
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Глава ііі. Спецпрактикуми Розділ 1.Основи фізики навколишнього середовища Лабораторна робота № 11.Визначення коефіцієнта поглинаннясвітла та концентрації домішок у розчинах
- •Вказівки до виконання лабораторної роботи
- •Опис приладу
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 12.Cедиментаційний аналіз
- •Вказівки до виконання лабораторної роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 13.Визначення залежності коефiцiєнта поверхневого натягу рiдини від температури
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 14.Визначення абсолютної та відносної вологості повітря
- •Вказівки до виконання лабораторної роботи
- •Будова приладу
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 15.Визначення невідомого газуза спектром його випромінювання
- •Вказівки до виконання лабораторної роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 16. Дослідне вивчення залежності атмосферного тиску від висоти над землею
- •Вказівки до виконання лабораторної роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 17.Визначення концентрації розчину цукру за допомогою поляриметра
- •Вказівки до виконання лабораторної роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 18.Кількісний колориметричний аналіз. Визначення концентрації домішок в газах і рідинах
- •Вказівки до виконання лабораторної роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Розділ 2.Геометрична оптика Лабораторна робота № 21.Визначення показника заломлення скла за допомогою мікроскопа
- •Вказівки до виконання лабораторної роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 22.Визначення показника заломлення рідини та концентрації розчину за допомогою рефрактометра
- •Вказівки до виконання лабораторної роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 23.Визначення фокусної відстані, оптичної сили та радіусу кривизни збиральної лінзи
- •Вказівки до виконання лабораторної роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 24.Визначення фокусної відстані і положення головних площин складної оптичної системи
- •Вказівки до виконання лабораторної роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 25.Вивчення зорової труби
- •Вказівки до виконання лабораторної роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 26.Вивчення мікроскопа
- •Вказівки до виконання лабораторної роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Розділ 3.Фізичний експеримент на лінії з еом Лабораторна робота № 31.Вивчення роботи анологово-цифрового перетворювача
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 32.Визначення коефіцієнта теплопровідності твердих тіл методом регулярного режиму
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 33.Визначення параметрів згасання коливань фізичного маятника
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Список літератури
- •Додаток і
- •Додаток іі
Хід роботи
Ознайомитись з приладами.
Заміряти тиск р1 на висоті h1. Прийняти висоту h1=0 на рівні першого поверху.
Заміряти риск р2 на висоті 9-го поверху лабораторного корпусу (висота h2=24 м).
Визначити температуру навколишнього повітря на даний момент часу.
Користуючись формулою (16.4) зробити дослідну перевірку барометричної формули.
Контрольні запитання
Що таке атмосфера і який склад вона має?
На які класи поділяються атмосферні шари?
Фізичний зміст атмосферного тиску та одиниці його вимірювання.
Яка залежність атмосферного тису від висоти?
Яка будова барометрів?
Які прилади називають альтиметрами?
Лабораторна робота № 17.Визначення концентрації розчину цукру за допомогою поляриметра
Мета роботи – вивчити явище обертання площини поляризації та визначити концентрацію розчину цукру
Вказівки до виконання лабораторної роботи
Для виконання лабораторної роботи необхідно вивчити такий теоретичний матеріал: поляризація світла; властивості поляризованого світла; явище обертання площини поляризації.
[1, т.3, §§ 5.1 – 5.6, 5.9; 2, §§ 190 – 196; 3, розд. 9, §§ 7; 4. т.2, §§ 134 – 141]
Світло – це процес розповсюдження у просторі електромагнітних хвиль. Орієнтація взаємно перпендикулярних векторів напруженості електричного та магнітногополя в природному світлі має будь-який рівноймовірний напрямок коливань у просторі, який може безладно змінюватись з часом. Це обумовлено тим, що переходи електронів в атомах з одного енергетичного рівня на другий супроводжуються неузгодженим електромагнітним випромінюванням. Якщо коливання електричного вектораякимось чином упорядковане, то світло називається поляризованим.
Світлова хвиля, в якій коливання електричного вектора відбувається в одній площині, називається плоско поляризованим світлом. Світло, в якому електричний вектор змінюється з часом так, що його кінець в кожній точці простору описує коло, називають поляризованим по колу. Площина, в якій відбувається коливання вектора , називається площиною поляризації.
Одним з важливих у теоретичному і практичному відношеннях явищ молекулярної оптики, зокрема взаємодії поляризованого світла з речовиною, є явище обертання площини поляризації Воно полягає у тому, що при проходженні монохроматичного поляризованого світла через деякі речовини обертається площина його поляризації Це явище було виявлено у значної кількості речовин у різних агрегатних станах Такі речовини названо природними оптично активними речовинами До них належать: кварц, розчин цукру, скипидар, камфора та ряд розчинів складних органічних сполук Лінійно поляризоване світло при вході в оптично активну речовину внаслідок взаємодії з молекулами поділяється на дві частини Промені однієї частини поляризовані по колу за годинниковою стрілкою, другої – проти годинникової стрілки При виході з речовини світло знов стає лінійно поляризованим Але при проходженні через речовину промені з коловою поляризацію мають різні швидкості, а отже і різні фази коливань При їх складанні на виході результуючий лінійно поляризований промінь матиме площину поляризації, повернену на деякий кут порівняно з променем, який падає Значення кута обертання площини поляризації при проходженні через таку речовину залежить від різниці швидкості поширення поляризованих по колу променів, товщини шару середовища та, незначною мірою, від температури
Кількісною мірою оптичної активності речовини є кут повороту площини поляризації Цей кут у молекулярно активних речовинах (розчини) пропорційний концентрації с речовини в неактивному розчиннику, довжині оптичного шляху світла в цій речовині, а також залежить від природи самої речовини:
, (17.1)
де 0 – питома оптична активність
Кут 0 залежить від довжини хвилі світла, температури, а також досить складно від природи розчинника при його активності Досить важливим є те, що 0 для даної речовини не залежить від її агрегатного стану Вимірюючи та знаючи 0 і , можна визначити концентрацію даного розчину Якщо ж питома оптична активність невідома, то користуючись (17.1) і вимірюючи кут обертання площини розчином відомої концентрації, знаходять значення невідомої концентрації:
. (17.2)
Оскільки існує дисперсія кута обертання , то в приладах для його вимірювання використовують монохроматичне світло Кут обертання площини поляризації вимірюють поляриметрами Широкого поширення набули поляриметри для вимірювання концентрації цукрових розчинів
Уроботі використовується поляриметр П–161 з потрійним полем зору, оптичну схему якого наведено на рисунку 17.1. У ньому застосовано принцип зрівнювання яскравостей поділеного на три частини поля зоруПоділ поля зору на три частини здійснюється введенням в оптичну схему приладу кварцової пластинкиК, яка займає лише середню частину поля зоруЗрівноваження полів відбувається поблизу повного затемнення поля зору, що відповідає майже повному схрещенню поляризатора та аналізатора
Потік світла від освітлювача за допомогою дзеркала спрямовується на оранжевий світлофільтр Ф Після нього потік поділяється на три частини Середня частина пучка попадає на поляризатор П після проходження кварцової пластинки К, а дві крайні – безпосередньо на поляризатор Зрівнювання яскравостей поля зору здійснюється повертанням аналізатора А
Вигляд поля зору в окулярі подається на рисунку 17.2 Якщо між поляризатором і аналізатором помістити пластину з розчином цукру, який обертає площину поляризації, то нульова рівність яскравостей частини поля зору порушиться Її можна відтворити обертанням аналізатора на кут, що дорівнює куту обертання площини поляризації розчином Різниця двох відліків що відповідають фотометричній рівновазі полів з оптично активним розчином і без нього дорівнює куту обертання площини поляризації розчином даної концентрації.
Перед початком вимірювань, кювету для розчинів необхідно вичистити та промити дистильованою водою Після цього один кінець кювети закрити, а через другий заповнювати досліджуваним розчином Заповнення кювети проводиться до утворення на поверхні опуклого меніска Цей меніск обережно зсувається вбік, при насуванні на торцеву частину кювети накривного скла На скло накладається гумова прокладка, яка притискається втулкою з різьбою У кюветі не повинно бути повітряної бульбашки