Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Кузбасский государственный технический университет»
Кафедра физики волновая оптика Комплекс к-314.2
Методические указания для подготовки к выполнению
лабораторных работ по разделу физики
для студентов всех специальностей
-
Составитель Г. И. Зайцев
-
Утверждены на заседании кафедры
Протокол № 8 от 06.04.2010
Рекомендованы к печати
учебно-методической комиссией
специальности 130404
Протокол № 04/10 от 04.05.2010
Электронная копия находится
в библиотеке ГУ КузГТУ
Кемерово 2010
СОДЕРЖАНИЕ
Методические рекомендации студентам.………………… |
2 |
Обработка результатов лабораторных измерений………. |
3 |
Лабораторная работа № 1 «Изучение интерференции света с помощью бипризмы Френеля»…………………............. |
4 |
Лабораторная работа № 2 «Использование интерференционных колец равного наклона для определения показателя преломления стекла»…………………………………………….. |
9 |
Лабораторная работа № 3 «Применение дифракции света для определения длины волны и диаметра мелких частиц»……………………………………………………………….. |
14 |
Лабораторная работа № 4 «Измерение длины волны в спектре с помощью дифракционной решетки и гониометра»…………….…………………………………………………... |
19 |
Лабораторная работа № 5 «Зонная пластинка и киноформная линза»…………………………………………............... |
24 |
Лабораторная работа № 6 «Изучение закона Малюса»..... |
29 |
Список рекомендуемой литературы……………………… |
34 |
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
СТУДЕНТАМ
Данное учебное пособие содержит описание лабораторных работ по разделу курса физики «Волновая оптика». Во всех этих работах свет рассматривается как поперечная электромагнитная волна, в которой колеблются векторы напряженности электрического поля и магнитной индукции.
В предлагаемых экспериментах свет проявляет себя как поперечная волна (работа № 6), способная интерферировать (работы №№ 1 и 2) и дифрагировать на мелких преградах (работы №№ 3–5).
Этот практикум соответствует программе курса и содержанию Государственного образовательного стандарта. Описания лабораторных работ изложены так, чтобы студенты могли разобраться в теоретических основах работы даже тогда, когда выполнение лабораторной работы опережает лекционный курс. Поэтому в каждом методическом указании содержится описание экспериментальной установки, основные теоретические положения, порядок проведения опыта, а также указан порядок обработки полученных результатов.
При выполнении лабораторного практикума предусматривается следующий порядок работы. На вводном занятии студент получает семестровый график выполнения лабораторных работ. Во время подготовки ему нужно внимательно прочесть описание работы, изучить теоретические основы данной работы, используя указанную литературу, составить конспект, содержащий титульный лист определенного образца, рабочие формулы, схему экспериментальной установки, таблицы для записи результатов.
Студент будет допущен к выполнению лабораторной работы после беседы с преподавателем, в результате которой выяснится, что им проделана вся подготовительная работа и он готов к выполнению лабораторной работы. По окончании эксперимента нужно обработать полученные результаты, в конспекте привести образец расчета искомых величин по рабочим формулам, построить соответствующие графики, вычислить погрешности и написать вывод, отвечающий цели лабораторной работы.
При успешной сдаче отчета студент получает возможность приступить к подготовке следующей лабораторной работы.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЛАБОРАТОРНЫХ
ИЗМЕРЕНИЙ
Выполнение лабораторной работы по оптике сопровождается измерением ряда физических величин: интенсивности света, длины волны, расстояний, температуры светящегося тела и др. Нужно четко понимать, что никакое измерение нельзя провести абсолютно точно – оно выполняется с той или иной погрешностью (ошибкой). Поэтому недостаточно представить только результат определения искомой величины, но и обязательно указать допущенную при этом погрешность.
Чтобы получить наглядное представление
о взаимной связи рассматриваемых величин
и их закономерном изменении, результаты
наблюдений следует представить
графически. Обыкновенно пользуются
прямоугольной системой координат с
равномерными масштабами по оси
и
.
Значения аргумента следует откладывать
по оси
,
значения функции – по оси
.
Масштаб принципиально может быть каким
угодно, но при выборе его следует
руководствоваться следующими
соображениями:
а) график должен быть достаточно точным; наименьшие значения расстояний, которые можно отсчитывать с помощью графика, должно быть больше абсолютной ошибки измерений;
б) физическая сущность явления должна быть вскрыта достаточно ясно, т. е. достаточно хорошо должны быть отражены горизонтальные участки, восходящие и т. д.
В тех областях, где ход кривой монотонный, можно ограничиться небольшим числом измерений (несколькими точками кривой на графике). В области максимумов, минимумов и точек перегибов следует производить измерения значительно чаще.
Графики должны выполняться на миллиметровой бумаге. Следует иметь в виду, что пересечение координатных осей не обязательно должно совпадать с нулевыми значениями и . Начало координат следует выбирать таким образом, чтобы полностью использовалась вся площадь чертежа. Равномерно через 10–20 мм откладывают масштабные деления на координатных осях, указывая не только откладываемые величины, но и единицы их измерения. По полученным данным наносят точки и проводят график. Кривая должна быть плавной и может проходить не через отмеченные точки, а близко к ним, так, чтобы эти точки находились по обе стороны кривой на одинаковом от нее расстоянии.
В тех случаях, когда аргументом являются угловые величины, удобнее применять не прямоугольную систему координат, а полярную.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1