- •Лабораторний практикум
- •Передмова
- •Вступ до практикуму
- •Що включає самостійна домашня підготовка?
- •Як отримати дозвіл на виконання роботи?
- •3. Виконання роботи та фіксування результатів вимірювання.
- •4. Як правильно оформити звіт?
- •Як захистити роботу?
- •Кафедра фізики
- •Звіт має містити такі складові елементи:
- •1. Формулювання мети та задачі, які ставилися в роботі
- •2. Метод, що використовується в роботі
- •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 моменту інерції 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
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 3.4. Градуювання термопари
- •Вказівки до виконання роботи
- •Хід роботи
- •Контрольні запитання
- •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 звуку в 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 виходу електрона 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 коефіцієнта поглинання 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 поглинання світла 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 газу за 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
1. Визначення видимого збільшення труби.
а) виміряти штангенциркулем діаметр об’єктива, який є діаметром вхідної зіниці;
б) направити зорову трубу на джерело світла (електричну лампочку, вікно) та на аркуші паперу, який розташований на відстані 8-10 мм за окуляром, одержати чітке зображення світлої плями. Це коло є зображенням об’єктива зорової труби, тому діаметр цієї плями є діаметром апертурної діафрагми або вихідної зіниці – Dвих.зн. Зробити вимірювання Dвих.зн.;
в) обчислити видиме збільшення Г за формулою (25.1);
г ) знайти видиме збільшення за формулою (25.2). Для цього одночасно обома очима розглянути масштабну лінійку: одним крізь зорову трубу, другим неозброєним. На сітківці ока з’являються два зображення, які подібні до того, що подано на рисунку 25.3. Деяку кількість поділок n масштабної лінійки, які видно оком крізь трубу, порівнюють з поділками N масштабної лінійки, які видно неозброєним оком.
Значення n, що спроектовано на масштабну лінійку, буде відповідати куту зору або (рис. 25.4), а число N кута зору / або , отже:
; (25.4)
д) зробити по 3 виміри N та n і визначити їх середні значення, виконати розрахунок видимого збільшення за формулою (25.4).
2. Поле зору труби, яке визначається полем зору окуляра, знаходиться як відношення найбільшого видимого в трубу відрізка до відстані від предмета до труби L (рис. 25.4)
. (25.5)
Коефіцієнт 57,3 вводиться для одержання результату в градусах.
Для визначення величини поля зору зорової труби необхідно зафіксувати в полі зору максимальну кількість поділок масштабної лінійки, Їх дійсне значення (яке видно неозброєним оком) відповідає відрізку . Відстань від предмета до труби L виміряти рулеткою.
Розрахунок поля зору виконати за формулою (25.5).
3 . Визначення світлосили зорової труби зводиться до розрахунку квадрату вихідної зіниці Dвих.зн. Значення діаметра вихідної зіниці знаходять в першому досліді при визначенні видимого збільшення.
4. Розрахунок роздільної здатності виконати за формулою (25.3). Діаметр об’єктива виразити у мм, і результат отримати у секундах.
Контрольні запитання
-
Які головні оптичні характеристики зорової труби?
-
Як визначають вхідну та вихідну зіниці зорової труби?
-
Чим визначається поле зору зорової труби?
-
Які математичні співвідношення визначають світлосилу оптичного приладу?
-
Чому дорівнює світлосила зорової труби?
-
Що називається роздільною здатністю оптичної системи?
Лабораторна робота № 26. Вивчення мікроскопа
Мета робота – вивчення оптичних властивостей мікроскопа, вивчення і практичне визначення деяких його характеристик.
Вказівки до виконання лабораторної роботи
Для виконання лабораторної роботи необхідно вивчити такий теоретичний матеріал: основні закони геометричної оптики; зображення предметів за допомогою тонких лінз.
[1, §§165 – 167; 3, §§ 115, 117; 5, §92]
Головними оптичними характеристиками мікроскопа є:
-
видиме збільшення;
-
поле зору;
-
числова апертура.
Визначення всіх цих характеристик стосовно телескопічної системи подано в лабораторній роботі № 25. Вони справедливі й для мікроскопа, але в оптичній системі мікроскопа є своя специфіка.
Об’єктив мікроскопа має лінійне збільшення , а окуляр дає видиме збільшення Гок. Таким чином, видиме збільшення мікроскопа:
. (26.1)
В умовах роботи окуляра мікроскопа нормальне око сприймає зображення, яке дає окуляр на відстані ясного зору – 0,25 м, а тому
. (26.2)
Тоді:
. (26.3)
Поле зору мікроскопа визначається діаметром кола (2) в просторі предметів, зображення якого співпадають з польовою діафрагмою приладу (2), яка розташована в передній фокальній площині окуляра.
Відношення є лінійне збільшення об’єктива для максимального за лінійними розмірами відрізка , який видно в мікроскоп
.
Отже, поле зору:
,
а оскільки з формули (1.6.3):
, (26.4)
то величина поля зору мікроскопа (рис. 26.1):
. (26.5)
Поняття “числова апертура” для мікроскопа не має специфічних особливостей.
У об’єктивів мікроскопів апертурною діафрагмою є оправа однієї із останніх лінз або діафрагма, розташована поблизу заднього фокуса (рис. 26.1).
Вихідною зіницею об’єктива буде або зображення оправи лінзи, отримане в результаті дії наступних лінз об’єктива, або сама діафрагма.
, (26.6)
де А – числова апертура об’єктива.
Отже, діаметр вихідної зіниці мікроскопа прямо пропорційний числовій апертурі (А) і обернено пропорційний видимому збільшенню мікроскопа (Г).
Вхідна зіниця (Dвх.зн) усієї системи мікроскопа є зображенням апертурної діафрагми при оберненому ході променів крізь об’єктив.
В мікроскопах з великим збільшенням апертурна діафрагма розташована в задній фокальній площині об’єктива і вхідна зіниця такого мікроскопа знаходиться на нескінченності.
Роздільна здатність мікроскопа () визначається за формулою:
, (26.7)
де – довжина хвилі монохроматичного світла, в якому спостерігається предмет, А – числова апертура об’єктива мікроскопа.
Формула (26.7) пояснюється з точки зору хвильової оптики, тому, не розглядаючи її обґрунтування, позначимо, що роздільна здатність мікроскопа тим вища, чим більша його числова апертура (А).