"A fény hullámhosszának mérése diffrakciós ráccsal"
Belyan L.F.,
fizika tanár
MBOU "46. számú középiskola"
Bratsk város
A munka célja:
Folytassa az elképzelések fejlesztését a diffrakció jelenségével kapcsolatban.
Tanulmányozzon egy módszert a fény hullámhosszának meghatározására ismert periódusú diffrakciós rács segítségével.
k =-3 k=-2 k=-1 k=0 k=1 k=2 k=3
Felszerelés:
1.Vonalzó
2. Diffrakciós rács
3. Képernyő keskeny függőleges hasítékkal a közepén
4. Fényforrás – lézer (monokromatikus fényforrás)
Diffrakciós rács
A diffrakciós rács nagyszámú nagyon keskeny rés gyűjteménye, amelyeket átlátszatlan terek választanak el egymástól.
a - átlátszó csíkok szélessége
b - átlátszatlan csíkok szélessége
d = a + b
d- diffrakciós rácsperiódus
A munkaképlet származtatása:
Maximális
Sveta
a
Rács
Képernyő
d bűn φ = k λ
mert akkor kicsik a szögek
bűn φ = tg φ, akkor
Mérőtábla
Spektrum sorrend
V
a
m
d
m
m
10 -9 m
Házasodik
10 -9 m
SZÁMÍTÁSOK:
1 . =
2. =
3. =
átlag =
Táblázat értékei:
λ cr = 760 nm
A kimenetben hasonlítsa össze a mért hullámhossz értékeket és a táblázatos értékeket.
Ellenőrző kérdések:
1. Hogyan változik a diffrakciós mintázat maximumai közötti távolság, amikor a képernyő eltávolodik a rácstól?
2. Hány rendű spektrum nyerhető a munkában használt diffrakciós rácsokból?
ERŐFORRÁSOK:
Fizika. 11. évfolyam. Myakishev G.Ya., Bukhovtsev B.B., Charugin V.M.
Tankönyv általános oktatási intézmények számára.
Alap- és profilszintek.
http://ege-study.ru/difrakciya-sveta/
http://kaf-fiz-1586.narod.ru/11bf/dop_uchebnik/in_dif.htm
http://www.physics.ru/courses/op25part2/content/chapter3/section/paragraph10/theory.html#.WGEjg1WLTIU
Szövetségi Állami Oktatási Intézmény
felsőfokú szakmai végzettség
"Szibériai Szövetségi Egyetem"
Várostervezési, Gazdálkodási és Regionális Gazdaságtudományi Intézet
Fizika Tanszék
Laborjelentés
A fény hullámhosszának mérése diffrakciós ráccsal
Tanár
V.S. Ivanova
Diák testnevelés 07-04
K.N. Dubinskaya
Krasznojarszk 2009
A munka célja
Fényelhajlás vizsgálata egydimenziós rácson, fény hullámhosszának mérése.
Rövid elméleti bevezető
Az egydimenziós diffrakciós rács átlátszó párhuzamos, egyenlő szélességű a hasítékok sorozata, amelyeket egyenlő b átlátszatlan terek választanak el egymástól. Az átlátszó és átlátszatlan területek méretének összegét szokás periódusnak, vagy d rácsállandónak nevezni.
A rácsozási periódus a milliméterenkénti n vonalak számához kapcsolódik az összefüggés alapján
Az N rácsvonalak teljes száma egyenlő
ahol l a rács szélessége.
A rácson lévő diffrakciós mintázat az összes N résből érkező hullámok kölcsönös interferencia eredménye, azaz. A diffrakciós rács többsugaras interferenciát hajt végre az összes résből érkező koherens, szórt fénysugarak között.
Legyen egy párhuzamos monokromatikus fénysugár hullámhosszal
. A rács mögött a diffrakció következtében a sugarak különböző irányokba fognak terjedni. Mivel a rések egymástól egyenlő távolságra vannak, a Huygens–Fresnel-elv szerint képzett és a szomszédos résekből ugyanabban az irányban érkező másodlagos sugarak útkülönbségei ∆ a teljes rácson azonosak és egyenlőek lesznek.Ha ez az útkülönbség egy egész számú hullámhossz többszöröse, azaz.
akkor az interferencia során a fő maximumok jelennek meg a lencse fókuszsíkjában. Itt m = 0,1,2, … a fő maximumok sorrendje.
A fő maximumok szimmetrikusan helyezkednek el a középsőhöz vagy nullához képest, m = 0, ami megfelel a rácson eltérés nélkül áthaladó fénysugaraknak (diffraktálatlan,
= 0). A (2) egyenlőséget a fő maximumok feltételének nevezzük a rácson. Minden rés saját diffrakciós mintát is alkot. Azokban az irányokban, ahol az egyik rés minimumokat hoz létre, a többi rések minimumait is megfigyeljük. Ezeket a minimumokat a feltétel határozza megA fő maximumok helyzete a λ hullámhossztól függ. Ezért ha fehér fényt engedünk át egy rácson, a középső (m = 0) kivételével minden maximum egy spektrummá bomlik, amelynek az ibolya része a diffrakciós mintázat középpontja felé néz, a vörös része pedig arccal kifelé. A diffrakciós rácsnak ezt a tulajdonságát a fény spektrális összetételének vizsgálatára használjuk, pl. spektrális eszközként diffrakciós rács használható.
Jelöljük a nulla maximum közepe és az 1,2, ... m-ed rendek maximumai közötti távolságot, x 1 x 2 ... x t, valamint a diffrakciós rács síkja és a képernyő közötti távolságot -L . Ezután a diffrakciós szög szinusza
Az utolsó összefüggés segítségével a fő maximumok feltételéből a spektrum bármely vonalának λ-a meghatározható.
BAN BEN kísérleti elrendezés elérhető:
S - fényforrás, CL - kollimátorlencse, S - rés a fénysugár méretének korlátozására, PL - fókuszáló lencse, DR - diffrakciós rács d = 0,01 mm periódussal, E - képernyő a diffrakciós mintázat megfigyelésére. A monokromatikus fényben való munkához szűrőket használnak.
Munkarend
1. Helyezze el a beszerelési részeket 1 tengely mentén a jelzett sorrendben, és rögzítsen egy papírlapot a képernyőre.
2. Kapcsolja be az S fényforrást. Helyezzen be egy fehér szűrőt.
3. A berendezéshez rögzített vonalzó segítségével mérje meg az L távolságot a rács és a képernyő között.
L 1 = 13,5 cm = 0,135 m, L 2 = 20,5 cm = 0,205 m.
4. Jelölje meg egy papírlapon a nulla felezőpontját, az első és a többi maximumot a középponttól jobbra és balra. Mérje meg az x 1, x 2 távolságot rendkívüli pontossággal.
5. Számítsa ki a fényszűrő által átbocsátott hullámhosszokat!
6. Határozza meg a hullámhossz számtani középértékét a képlet segítségével!
7. Számítsa ki az abszolút mérési hibát a képlet segítségével!
Lecke-kutatás
Önszabályozó asztal
| Multimédia | A történelem lapjai | Bízzon, de ellenőrizze | Feltételek. Képletek. | Továbbá |
||
| diák | ||||||
Tesztelés
Lecke-kutatás
a „Fény hullámhosszának meghatározása” témában
Önszabályozó asztal
A tanuló teljes neve ______________________________
| Tesztelés ( A, B, C szint ) | Multimédia | A történelem lapjai | Bízzon, de ellenőrizze | Feltételek. Képletek. | Továbbá |
|
| diák | ||||||
Tesztelés
"Órafejlesztés"
Lecke - kutatás
(11. évfolyam)
Hosszúság meghatározása
gyenge hullám
Tanár: Radchenko M.I.
Tantárgy: A fény hullámhosszának meghatározása. Laboratóriumi munka „A fény hullámhosszának mérése”.
Lecke - kutatás. ( Alkalmazás.)
Gólok:
Összefoglalja, rendszerezze a fény természetére vonatkozó ismereteket, kísérletileg vizsgálja a fény hullámhosszának függését fizikai mennyiségek, tanítsa meglátni a vizsgált minták megnyilvánulásait a körülöttünk lévő életben, készségeket fejleszteni csapatmunka tanulói önállósággal, tanulási motívumok ápolásával kombinálva.
Kétségtelenül minden tudásunk a tapasztalattal kezdődik.
Kant Immanuel
(német filozófus, 1724-1804)
dekoráció - tudós portréi, önéletrajz, tudományos eredmények. A tudományos kreativitás fő láncszemei: kezdeti tények, hipotézisek, következmények, kísérlet, kezdeti tények.
Az órák alatt
Org. pillanat.
Tanár megnyitó beszéde. Az óra témája és a célok Power Pointban készülnek, hálózaton keresztül monitor képernyőkre és interaktív táblára vetítve.
A tanár felolvassa és elmagyarázza az epigráf szavait és a tudományos kreativitás fő láncszemeit
Az ismeretek frissítése. A fény természetéről tanult anyag ismétlése, általánosítása. Problémamegoldás. A hallgatók elméleti kutatásaik eredményeit Power Point prezentációk formájában mutatják be (diszperzió, interferencia, fényelhajlás, diffrakciós rács). Alkalmazások).
Laboratóriumi munkák végzése– A fény hullámhosszának mérése.(melléklet, tankönyvi anyag.) A kapott eredmények elemzése, következtetések.
Számítógépes tesztelés. A feladatok négy nehézségi fokozatban készülnek. Az eredmény bekerül az „Önellenőrző táblázatba”. ( Alkalmazás).
Összegzés.
szerinti osztályzattal önellenőrző táblázatokat töltenek ki a tanulók különféle típusok tevékenységek.
A tanár a tanulókkal együtt elemzi a munka eredményeit.
A dokumentum tartalmának megtekintése
"A szintű fényjelenség"
FÉNYJELENSÉGEK
A szint
A. TV.
B. Tükör.
G. Sun.
2. Ahhoz, hogy egy ismeretlen átlátszó anyagban megtudjuk a fénysebességet, elég meghatározni...
A. Sűrűség.
B. Hőmérséklet.
B. Rugalmasság.
G. Nyomás.
D. Törésmutató.
3. gyenge hullám hullámhossz, frekvencia és terjedési sebesség jellemzi. Ha egyik környezetből a másikba költözünk, az nem változik...
A. Sebesség.
B. Hőmérséklet.
B. Hullámhossz.
D. Csak a frekvencia.
D. Törésmutató.
4. A szem optikai rendszere távoli tárgyak képét építi fel a retina mögött. Milyen látászavarról van szó, és milyen lencsék szükségesek a szemüveghez?
B. Rövidlátás, gyűjtés.
B. Nincs vizuális hiba.
5. Ha a gyémánt törésmutatója 2,4, akkor a fénysebesség (c=3*10 8 m/s)
gyémántban egyenlő...
A. 200000 km/s.
B. 720000 km/s.
V. 125000 km/s.
G. 725000 km/s.
D. 300000 km/s.
B. A hullámhossz változik.
D. Csak a frekvencia azonos.
7. Egy ember 2 m/s sebességgel közelít egy síktükörhöz. Az a sebesség, amellyel a képéhez közeledik...
A. Villám.
B. Ragyogjon drágakövek.
V. Szivárvány.
G. Árnyék egy fáról.
9. Működés közben a fénynek esnie kell...
A. Igaz.
B. Felülről.
G. Elülső.
10.
A. Lapos tükör.
B. Üveglap.
B. Konvergáló lencse.
D. Divergáló lencse.
11. A szem retináján a kép...
A dokumentum tartalmának megtekintése
"B szintű fényjelenség"
FÉNYJELENSÉGEK
B szint
1. Ahhoz, hogy egy ismeretlen átlátszó anyagban megtudjuk a fénysebességet, elég meghatározni...
A. Sűrűség.
B. Hőmérséklet.
B. Rugalmasság.
G. Nyomás.
D. Törésmutató.
2. A fényhullámot a hullámhossz, a frekvencia és a terjedési sebesség jellemzi. Ha egyik környezetből a másikba költözünk, az nem változik...
A. Sebesség.
B. Hőmérséklet.
B. Hullámhossz.
D. Csak a frekvencia.
D. Törésmutató.
3. A szem optikai rendszere távoli tárgyak képét építi fel a retina mögött. Milyen látászavarról van szó, és milyen lencsék szükségesek a szemüveghez?
A. Távollátás, gyűjtés.
B. Rövidlátás, gyűjtés.
B. Nincs vizuális hiba.
G. Rövidlátás, szóródás.
D. Távollátás, szóródás.
4. Ha a gyémánt törésmutatója 2,4, akkor a fénysebesség (c=3*10 8 m/s)
gyémántban egyenlő...
A. 200000 km/s.
B. 720000 km/s.
V. 125000 km/s.
G. 725000 km/s.
D. 300000 km/s.
5. Határozza meg a hullámhosszt, ha sebessége 1500 m/s, és a rezgési frekvenciája 500 Hz!
B. 7,5*10 5 m.
D. 0,75*10 5 m.
6. Visszavert hullám akkor lép fel, ha...
V. A különböző sűrűségű közegek határfelületére hullám esik.
B. A hullám az azonos sűrűségű közegek közötti határfelületre esik.
B. A hullámhossz változik.
D. Csak a frekvencia azonos.
D. A törésmutató ugyanaz.
7. Egy ember 2 m/s sebességgel közelít egy síktükörhöz. Az a sebesség, amellyel a képéhez közeledik...
8. Az alábbi jelenségek közül melyik magyarázható a fény egyenes vonalú terjedésével?
A. Villám.
B. Drágakövek csillogása.
V. Szivárvány.
G. Árnyék egy fáról.
9. Melyik optikai műszer felnagyított és valós képet tud adni egy tárgyról?
A. Lapos tükör.
B. Üveglap.
B. Konvergáló lencse.
D. Divergáló lencse.
10. A kép a retinán...
A. Kiterjesztett, közvetlen, valódi.
B. Kicsinyített, fordított (fordított), valódi.
B. Csökkentett, közvetlen, képzeletbeli.
D. Nagyított, fordított (fordított), képzeletbeli.
11. Határozza meg a rács periódusát, ha az elsőrendű diffrakciós képet a központitól 2,43 cm távolságra kaptuk, és a rács és a képernyő távolsága 1 m. A rácsot hullámhosszú fénnyel világítottuk meg! 486 nm.
A dokumentum tartalmának megtekintése
„D szintű fényjelenség”
FÉNYJELENSÉGEK
D szint
1. Az alább felsorolt testek közül válasszon egy testet, amely természetes fényforrás.
A. TV.
B. Tükör.
G. Sun.
2. A fénysugár beesési szöge 30º. A fénysugár visszaverődési szöge egyenlő:
3. Mikor Napfogyatkozás a Holdról árnyék és félárnyék képződik a Földön (lásd az ábrát). Mit lát az A pontban az árnyékban lévő ember? 
4. 0,02 mm-es periódusú diffrakciós rácsot használva az első diffrakciós képet a központi maximumtól 3,6 cm-re, a rácstól 1,8 m távolságra kaptuk. Keresse meg a fény hullámhosszát.
5. A bikonvex lencse gyújtótávolsága 40 cm Ahhoz, hogy egy tárgy képe életnagyságú legyen, a lencsétől egyenlő távolságra kell elhelyezni.
6. A 0,5 mikron hullámhosszú fény első diffrakciós maximumát a normálhoz képest 30 fokos szögben figyeljük meg. 1 mm-nél a diffrakciós rács vonalakat tartalmaz...
7. 200 m távolságról fényképezve a negatívon lévő fa magassága 5 mm-nek bizonyult. Ha a lencse gyújtótávolsága 50 mm, akkor a fa tényleges magassága...
8. Ahhoz, hogy egy ismeretlen átlátszó anyagban megtudjuk a fénysebességet, elég meghatározni...
A. Sűrűség.
B. Hőmérséklet.
B. Rugalmasság.
G. Nyomás.
D. Törésmutató.
9. A fényhullámot a hullámhossz, a frekvencia és a terjedési sebesség jellemzi. Ha egyik környezetből a másikba költözünk, az nem változik...
A. Sebesség.
B. Hőmérséklet.
B. Hullámhossz.
D. Csak a frekvencia.
D. Törésmutató.
10. A szem optikai rendszere a retina mögött távoli tárgyakról alkot képet. Milyen látászavarról van szó, és milyen lencsék szükségesek a szemüveghez?
A. Távollátás, gyűjtés.
B. Rövidlátás, gyűjtés.
B. Nincs vizuális hiba.
G. Rövidlátás, szóródás.
D. Távollátás, szóródás.
11. Határozza meg a hullámhosszt, ha sebessége 1500 m/s, és a rezgési frekvenciája 500 Hz!
B. 7,5*10 5 m.
D. 0,75*10 5 m.
12. Ha a gyémánt törésmutatója 2,4, akkor a fénysebesség (c=3*10 8 m/s)
gyémántban egyenlő...
A. 200000 km/s.
B. 720000 km/s.
V. 125000 km/s.
G. 725000 km/s.
D. 300000 km/s.
13. Visszavert hullám akkor keletkezik, ha...
V. A különböző sűrűségű közegek határfelületére hullám esik.
B. A hullám az azonos sűrűségű közegek közötti határfelületre esik.
B. A hullámhossz változik.
D. Csak a frekvencia azonos.
D. A törésmutató ugyanaz.
14. Egy ember 2 m/s sebességgel közelít egy síktükörhöz. Az a sebesség, amellyel a képéhez közeledik...
15. Határozza meg a rács periódusát, ha az elsőrendű diffrakciós képet a központitól 2,43 cm távolságra kaptuk, és a rács távolsága a képernyőtől 1 m. A rácsot hullámhosszú fénnyel világítottuk meg! 486 nm.
16. A szem optikai rendszere alkalmazkodik a különböző távolságra elhelyezkedő tárgyak érzékeléséhez a...
A. Változások a lencse görbületében.
B. Tárgyak megközelítése és elmozdítása.
G. Enyhe irritáció.
1 7. Az alábbi jelenségek közül melyik magyarázható a fény egyenes vonalú terjedésével?
A. Villám.
B. Drágakövek csillogása.
V. Szivárvány.
G. Árnyék egy fáról.
18. Milyen optikai eszköz képes nagyított és valós képet készíteni egy tárgyról?
A. Lapos tükör.
B. Üveglap.
B. Konvergáló lencse.
D. Divergáló lencse.
19. Működés közben a fénynek esnie kell...
A. Igaz.
B. Felülről.
G. Elülső.
20. A szem retináján a kép...
A. Kiterjesztett, közvetlen, valódi.
B. Kicsinyített, fordított (fordított), valódi.
B. Csökkentett, közvetlen, képzeletbeli.
D. Nagyított, fordított (fordított), képzeletbeli.
"Diffrakciós rács."
Diffrakciós rács
Egy figyelemre méltó optikai eszköz, egy diffrakciós rács tervezése a diffrakció jelenségén alapul.
A fény hullámhosszának meghatározása
AC=AB*sin φ=D*sin φ
ahol k=0,1,2...
A prezentáció tartalmának megtekintése
"Diffrakció"
Diffrakció
az egyenestől való eltérés
hullámterjedés, hullámhajlítás akadályok körül
Diffrakció
mechanikai hullámok
Diffrakció
Tapasztalat fiatal hajóinas
Fresnel elmélet
Fiatal Tamás (1773-1829) angol tudós
Fresnel Augustin (1788-1821) francia fizikus
A prezentáció tartalmának megtekintése
"Interferencia"
Interferencia
Összeadás a hullámok terében, amelyben a keletkező rezgések amplitúdóinak időben állandó eloszlása alakul ki
Az interferencia felfedezése
Az interferencia jelenségét Newton figyelte meg
Felfedezés és kifejezés interferencia Jungé
Maximum állapota
- A közeg oszcillációinak amplitúdója egy adott pontban akkor a legnagyobb, ha két hullám útvonalának különbsége, amely ezen a ponton rezgést gerjeszt, egész számú hullámhosszal egyenlő
∆ d=k λ
Minimális állapot
- A közeg oszcillációinak amplitúdója egy adott pontban minimális, ha az oszcillációt ezen a ponton gerjesztő két hullám útjában a különbség egyenlő páratlan számú félhullámmal.
∆ d=(2k+1) λ /2
« Szappanbuborék, lebeg a levegőben... a környező tárgyak minden színárnyalatával világít. A szappanbuborék talán a természet legcsodálatosabb csodája."
Mark Twain
Interferencia vékony filmekben
- A színkülönbség a hullámhossz különbségéből adódik. Fénysugarak különböző színek különböző hosszúságú hullámoknak felelnek meg. A hullámok kölcsönös erősítéséhez különböző filmvastagságok szükségesek. Ezért, ha a film vastagsága nem egyenlő, akkor fehér fénnyel megvilágítva különböző színeknek kell megjelenniük.
- Egyszerű interferenciamintázat keletkezik vékony légrétegben az üveglap és a rá helyezett síkdomború lencse között, amelynek gömbfelülete nagy görbületi sugarú.
- Az 1. és 2. hullám koherens. Ha a második hullám egész számú hullámhosszal elmarad az elsőtől, akkor összeadva a hullámok erősítik egymást. Az általuk okozott rezgések egy fázisban jelentkeznek.
- Ha a második hullám páratlan számú félhullámmal elmarad az elsőtől, akkor az általuk okozott rezgések ellentétes fázisban mennek végbe, és a hullámok kioltják egymást
- Felületkezelés minőségének ellenőrzése.
- Vékony, ék alakú levegőréteget kell létrehozni a minta felülete és egy nagyon sima referencialemez között. Ekkor a szabálytalanságok az interferenciaperemek észrevehető meghajlását okozzák.
- Megvilágosító optika. A sugár egy része a belső felületekről való ismételt visszaverődés után még áthalad az optikai eszközön, de szétszóródik, és már nem vesz részt a tiszta kép létrehozásában. E következmények kiküszöbölésére bevonatos optikát használnak. Az optikai üveg felületére vékony filmet visznek fel. Ha a visszavert hullámok amplitúdója azonos vagy nagyon közel van egymáshoz, akkor a fény kioltása teljes lesz. A lencséknél visszavert hullámok csillapítása azt jelenti, hogy az összes fény áthalad a lencsén.
A prezentáció tartalmának megtekintése
„A fény hullámhosszának meghatározása l p”
Képlet:
λ =( d bűn φ ) /k ,
Ahol d - rácsperiódus, k – spektrum sorrend, φ – az a szög, amelyben a maximális fényt észleljük
Az a távolságot a vonalzó mentén mérjük a rácstól a képernyőig, a b távolságot a képernyő skála mentén mérjük a réstől a kiválasztott spektrumvonalig
Maximális fény
Végső képlet
λ = db/ka
gyenge hullám
Az interferencia-kísérletek lehetővé teszik a fény hullámhosszának mérését: nagyon kicsi - 4 * 10 -7 és 8 * 10 -7 m között
6. sz. laboratóriumi munka.
Fényhullám mérés.
Felszerelés: diffrakciós rács 1/100 mm vagy 1/50 mm periódussal.
Beépítési diagram:
Tartó.
Fekete képernyő.
Keskeny függőleges rés.
A munka célja: kísérleti meghatározás fényhullám diffrakciós rács segítségével.
Elméleti rész:
A diffrakciós rács nagyszámú nagyon keskeny rés gyűjteménye, amelyeket átlátszatlan terek választanak el egymástól.
Forrás
A hullámhosszt a következő képlet határozza meg:
Ahol d a rácsperiódus
k – spektrumrend
Szög, amelynél a maximális fényerő figyelhető meg
Diffrakciós rács egyenlet:
Mivel azok a szögek, amelyeknél az 1. és 2. rendű maximumot megfigyeljük, nem haladják meg az 5-öt, ezért a szögek szinuszai helyett ezek érintői is használhatók.
Ennélfogva,
Távolság A számolja meg vonalzó segítségével a rácstól a képernyőig, a távolságot b– a képernyő skála mentén a réstől a kiválasztott spektrumvonalig.
A hullámhossz meghatározásának végső képlete a
Ebben a munkában a hullámhossz mérési hibáját nem becsüljük meg a spektrum középső részének megválasztásának bizonytalansága miatt.
A munka hozzávetőleges előrehaladása:
b = 8 cm, a = 1 m; k=1; d=10-5 m
(Piros szín)
d – rácsperiódus
Következtetés: A vörös fény hullámhosszának kísérleti mérése után diffrakciós rács segítségével arra a következtetésre jutottunk, hogy ez lehetővé teszi a fény hullámhosszainak nagyon pontos mérését.
5. sz. laboratóriumi munka
5. sz. laboratóriumi munka
Gyűjtőlencse optikai teljesítményének és fókusztávolságának meghatározása.
Felszerelés: vonalzó, kettő derékszögű háromszög, hosszú fókuszú konvergáló lencse, villanykörte kupakkal ellátott állványon, tápforrás, kapcsoló, csatlakozó vezetékek, képernyő, vezetősín.
Elméleti rész:
A lencse optikai teljesítményének és gyújtótávolságának mérésének legegyszerűbb módja a lencse képlete
d – a tárgy és a lencse közötti távolság
f – az objektív és a kép közötti távolság
F – gyújtótávolság
A lencse optikai ereje a mennyiség
A felhasznált tárgy egy szórt fénnyel izzó betű a megvilágító kupakjában. A levél tényleges képe a képernyőn jelenik meg.
Valódi kép fordított nagyításban:
Képzeletbeli közvetlen kép kinagyítva:
A munka hozzávetőleges előrehaladása:
F = 8 cm = 0,08 m
F = 7 cm = 0,07 m
F = 9 cm = 0,09 m
4. sz. laboratóriumi munka
4. sz. laboratóriumi munka
Üveg törésmutató mérése
Alekseeva Maria, a 11. osztály „B” tanulója.
A munka célja: trapéz alakú üveglap törésmutatójának mérése.
Elméleti rész: az üveg levegőhöz viszonyított törésmutatóját a következő képlet határozza meg:
Számítási táblázat:
Számítások:
n pr1= A.E.1 / DC1 =34mm/22mm=1,5
n pr2= A.E.2 / DC2 =22mm/14mm=1,55
Következtetés: Az üveg törésmutatójának meghatározása után igazolható, hogy ez az érték nem függ a beesési szögtől.
Fizikai laboratóriumi munka 3. sz
Fizikai laboratóriumi munka 3. sz
11. osztályos tanulók "B"
Alekszejeva Mária
A nehézségi gyorsulás meghatározása inga segítségével.
Felszerelés:
Elméleti rész:
A gravitáció gyorsulásának mérésére különféle gravimétereket, különösen ingaeszközöket használnak. Segítségükkel 10 -5 m/s 2 nagyságrendű abszolút hibával mérhető a gravitációs gyorsulás.
A munka a legegyszerűbb ingaeszközt használja - egy golyót egy húron. Ha a golyó mérete kicsi a szál hosszához képest és kis eltérések vannak az egyensúlyi helyzettől, akkor az oszcilláció periódusa egyenlő
A periódusmérés pontosságának növelése érdekében meg kell mérni az inga maradék N számú teljes lengésének t idejét. Aztán pont
A nehézségi gyorsulás pedig a képlet segítségével számítható ki
A kísérlet lebonyolítása:
Helyezzen állványt az asztal szélére.
A felső végére rögzítsünk egy gyűrűt egy tengelykapcsolóval, és akasszuk fel egy golyót egy cérnára. A labdának 1-2 cm távolságra kell lógnia a padlótól.
Mérjük meg szalaggal az inga l hosszát.
Gerjesztjük az ingát oszcillációra úgy, hogy a labdát 5-8 cm-rel oldalra tereljük és elengedjük.
Mérjük meg több kísérletben az inga t 50 rezgési idejét, és számítsuk ki t vö.
Számítsa ki az időmérés átlagos abszolút hibáját, és írja be az eredményeket a táblázatba!
Számítsa ki a szabadesés gyorsulását a képlet segítségével!
Határozza meg az időmérés relatív hibáját!
Határozza meg a relatív hibát az inga hosszának mérésénél!
Számítsa ki a g relatív mérési hibát a képlet segítségével!
Következtetés: Kiderült, hogy a szabadesés inga segítségével mért gyorsulása megközelítőleg megegyezik a szabadesés táblázatos gyorsulásával (g = 9,81 m/s 2) 1 méteres menethossznál.
Alekseeva Maria, a 11. „B” osztályos tanuló tornaterem 201. sz, Moszkva
Fizikatanár a 201. számú gimnáziumban Lvovsky M.B.
Fizikai laboratóriumi munka 7. sz
Maria Sadykova „B” 11. osztályos tanulók
Folytonos és vonalas spektrumok megfigyelése.
RÓL RŐL 
felszerelés: vetítőkészülékek, spektrumcsövek hidrogénnel, neonnal vagy héliummal, nagyfeszültségű induktor, áramforrás, állvány, összekötő vezetékek, ferde élű üveglap.
A munka célja: használva szükséges felszerelést megfigyelni (kísérletileg) folytonos spektrumot, neont, héliumot vagy hidrogént.
Előrehalad:
Helyezze a tányért vízszintesen a szem elé. A széleken keresztül figyeljük a képernyőn a vetítőkészülék csúszó résének képét. A létrejövő folytonos spektrum elsődleges színeit a következő sorrendben látjuk: ibolya, kék, cián, zöld, sárga, narancs, piros.
Ez a spektrum folyamatos. Ez azt jelenti, hogy a spektrum minden hullámhosszú hullámot tartalmaz. Így azt találtuk, hogy a folytonos spektrumot szilárd vagy folyékony halmazállapotú testek, valamint erősen sűrített gázok állítják elő.
Sok színes vonalat látunk, amelyeket széles, sötét csíkok választanak el egymástól. A vonalspektrum jelenléte azt jelenti, hogy egy anyag csak nagyon meghatározott hullámhosszon bocsát ki fényt.
Hidrogén spektrum: ibolya, kék, zöld, narancs.
A spektrum narancssárga vonala a legfényesebb.
Hélium spektrum: kék, zöld, sárga, piros.
A legfényesebb vonal a sárga vonal.
Tapasztalataink alapján megállapíthatjuk, hogy a vonalspektrumok minden anyagot gáz halmazállapotban mutatnak. Ebben az esetben a fényt olyan atomok bocsátják ki, amelyek gyakorlatilag nem lépnek kölcsönhatásba egymással. Az izolált atomok szigorúan meghatározott hullámhosszakat bocsátanak ki.
ÁLLÁS 2. sz
A FÉNYHULLÁMHOSSZ MÉRÉSE
A munka célja: ismerkedjen meg a fényelhajlás jelenségével, méréseket végezzen és kiszámítsa a higanygőz fő emissziós vonalainak hullámhosszait a spektrum látható részén.
Felszerelés: világítótestek, tápegységek, mérleg hasítékkal, diffrakciós ráccsal.
A módszer leírása
A diffrakció egy fényhullám hajlítása az átlátszatlan testek határai körül, az energia különböző irányú interferencia-újraelosztásának kialakításával.
A fényelhajlás jelenségét felhasználva diffrakciós rácsot használhatunk a fény hullámhosszának mérésére. A diffrakciós rács olyan párhuzamos, egyenlő szélességű rések rendszere, amelyeken elhelyezkednek egyenlő távolságra egymástól. A szomszédos rések középpontjai közötti távolság egyenlő ( a + b ) = d , Ahol b - nyílás szélessége, a – a rések közötti átlátszatlan rés szélességét a diffrakciós rács periódusának nevezzük (1. ábra).
Amikor sík monokromatikus fényhullám esik a rácsra, a rések minden pontja a rácsról minden irányba terjedő másodlagos gömbölyű koherens hullámok forrásává válik. Laposnak nevezzük azt a hullámot, amelynek eleje egy sík, amely elválasztja az áthaladó hullám által az oszcillációs folyamatban érintett tartományt a tér azon tartományától, ahová a hullám még nem ért el, és a rezgések nem kezdődtek meg. Ha gyűjtőlencsét helyezünk a hullámok útjába a rács mögött, akkor a lencse fókuszsíkjában elhelyezkedő képernyőn diffrakciós mintázat figyelhető meg: 100%">
Ha a különböző, de nem szomszédos résekből érkező sugarakat hozzáadjuk, és páratlan számú félhullámhosszal egyenlő útkülönbség keletkezik, akkor további minimumok keletkeznek. Állapotuk megvan a formája
Ahol N – teljes szám diffrakciós rács rések,
m ¢ = 1, 2, 3,…,N – 1.
Külsőleg a további minimumok megjelenése abban nyilvánul meg, hogy a diffrakciós mintázat széles sötét sávokból áll, amelyeket a fő maximumok világos keskeny vonalai választanak el. Minél több vonalat tartalmaz egy diffrakciós rács, annál szűkebb a diffrakciós maximum, annál nagyobb a rács felbontása
https://pandia.ru/text/80/046/images/image006_17.gif" width="628" height="260">
Ha nem monokromatikus, hanem fehér fény esik a rácsra, akkor a középső kivételével az összes fő maximum spektrummá bomlik, és a kép a 2. ábrán látható formát ölti. 2. A (2)-ből jól látható, hogy ezekben a spektrumokban a vörös sugarak távolabb vannak a középponttól, mint az ibolyakék, mert l Nak nek > l f .
A telepítés leírása
https://pandia.ru/text/80/046/images/image008_12.gif" width="393" height="290">
A beépítési rajz az ábrán látható. 3. Az 1. forrásból származó fény, miután áthaladt a 3 lámpaházban egy keskeny 2 résen, majdnem párhuzamos sugárban esik az 5 diffrakciós rácsra. A diffrakciós mintát a szem megfigyeli. Ebben az esetben a szem fényvonalakat vetít a 4-es skálára, amelyen a diffrakciós mintázat látható.
A háromszögből ABC látható, hogy a diffrakciós szög j az egyes csíkokhoz az egyenlőségből találhatunk
Ahol L – távolság a réstől a diffrakciós rácsig; l – távolság a nulladrendű maximumtól (a réstől) a számunkra érdekes spektrumsávig.
Mérések készítése
1. Kapcsolja be a megvilágítót egy vonalspektrummal rendelkező higanylámpával.
2. Szerelje fel a diffrakciós rácsot a réstől a lehető legtávolabb úgy, hogy az első és másodrendű spektrum jól látható legyen. Mérje meg a távolságot L a réstől a rácsig. A rácssíkot a fénysugarakra merőlegesen kell elhelyezni.
3. A rácson keresztül a résben mérjük meg egy skálán a távolságot a rés közepétől az ibolya vonalig az első és másodrendű spektrumban. Mérni kell l ’ És l ” (a réstől jobbra és balra). Írja be a mérési eredményeket a táblázatba.
4. A (2) és (5) képlet segítségével határozza meg az ibolya sugarak hullámhosszát! Rácsperiódusérték d
a telepítésen feltüntetve.
0 " style="border-collapse:collapse;border:none">
Spektrum sorrend
Bal l ¢ , mm
Jobb l ¢¢ ,mm
bűnj
l én , mm
<l > , mm
Ibolya
narancs
7. Minden színhez írja le a végeredményt:
8. Számolással vonjon le következtetést! d l minden színre ugyanaz. Hasonlítsa össze a kapott hullámhosszokat a táblázatban szereplőkkel.
Ellenőrző kérdések
1. Mi az a diffrakciós rács?
2. Miért egyenlő az időszakkal diffrakciós rács 1000 vonal per 1 mm?
3. Mi a feltétele annak, hogy a síkhullámok diffrakciós ráccsal történő diffrakciója során megkapjuk a fő maximumokat?
4. Mi a feltétele annak, hogy a síkhullámok diffrakciós ráccsal történő diffrakciója során megkapjuk a fő minimumokat?
5. Mik azok a Fresnel-zónák, és mi határozza meg a lapos résen elférő Fresnel-zónák számát?
6. Mekkora a spektrum legmagasabb rendű periódusú diffrakciós rácsa? d = 3,5 µm, ha a fény hullámhossza l = 600 nm?
7. Hogyan változik a főmaximumok intenzitása a rések számának növekedésével? N sok résből való diffrakcióval?
8. Mi a fény diffrakciója?