Физика Лабораторная работа 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ…

Физика

Лабораторная работа 1.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОКУСНЫХРАССТОЯНИЙ ЛИНЗ
Цель работы: определение фокусных расстояний собирающей и рассе- ивающей линз исходя из результатов измерений расстояний от исследуемых линз до предмета и его изображения.
Работу выполняют на оптической скамье, вдоль которой могут перемещаться держатели с укрепленными на них светящимся предметом (источником света), линзами и экраном. На скамье имеется миллиметровая шкала, позволяющая отсчитывать положение окна источника света, собирающей и рассеивающей линз и положение экрана. Светящийся предмет, линзы и экран должны быть установлены так, чтобы их центры находились на одной высоте и оптическая ось линзы была параллельна оптической скамье. Предметом служит изображение стрелки на стекле окна в металлическом кожухе лампы.
Указания по проведению эксперимента
1. Включите установку. Положение m1 окна кожуха лампы, на стекле которого нанесен предмет в виде наклонной стрелки, занесите в Таблицу 1. 2. Установите экран в положение m2 = 80 смпо шкале измерительной линейки. Перемещая линзу, найдите ее положение k1, при котором на экране возникнет четкое увеличенное изображение предмета. Значения m2 и k1 за- пишите в табл. 1. 3. Смещая экран в сторону лампы с шагом 4 см, повторите опыт в п. 2 еще 4 раза. Результаты измерений занесите в табл. 1. 4. Рассчитайте по табл. 1 одно из значений фокусного расстояния F1. 5. Перейдите ко второму способу определения фокусного расстояния собирающей линзы. Для определения указанным способом фокусного рас- стояния F линзы предмет (стрелку) и экран надо установить на расстоянии, большем 4F, друг от друга. 6. Установите экран в положение m2 = 80 смпо шкале измерительной линейки и запишите его положение в табл. 2. Передвигая линзу между пред- метом и экраном, определите ее положения k1 и k2, при которых на экране появляются четкие увеличенное (k1)и уменьшенное (k2)изображения пред- мета. Результаты измерений занесите в табл. 2. 7. Перемещая экран в сторону лампы с шагом 4 см, повторите опыт в п. 6 еще 4 раза. Результаты измерений занесите в табл. 2. 8. Перейдите к определению фокусного расстояния рассеивающей лин- зы. Для этого между предметом и экраном поставьте собирающую линзу. За- фиксируйте ее положение k3 и отметьте положение экрана m3, при котором на нем получается действительное уменьшенное изображение предмета (рис. 1.2). Результаты измерений занесите в табл. 3.
9. Между экраном и собирающей линзой поставьте рассеивающую лин- зу, фокусное расстояние которой требуется определить. В результате рассеи- вающего действия линзы изображение удалится. Поэтому экран необходимо от линзы отодвинуть для получения на нем резкого увеличенного изображе- ния предмета и произвести отсчет положения рассеивающей линзы k4 и но- вого положения экрана m4 . Если положение m4 экрана выходит за пределы скамьи, то повторите п. 8, еще раз сместив собирающую линзу в сторону ис- точника. Окончательные значения k3,m3,k4,m4 занесите в табл. 3. 10. Смещая положение k3 собирающей линзы в сторону источника на 4 см, повторите опыт в п. 8, 9 еще 4 раза, занося значения k3,m3,k4,m4 в табл. 3.
Указания по обработке эксперимента
1. Заполните табл. 1, 2 и 3. Рассчитайте по ним фокусные расстояния Fi = Fi  Fi (i =1,2,3) линз выборочным методом для N = 5 и P = 95 % (табл. 4). Для этого в стандартной таблице обработки данных выборочным методом (см. приложение к пособию) создайте 3 строки.
Контрольные вопросы
1. Что называется главной оптической осью линзы, главным фокусом линзы, фокусным расстоянием и оптической силой линзы? 2. При каком условии линзу можно считать тонкой? 3. Сделайте два рисунка, поясняющие обозначения в формулах (1). 4. Сформулируйте правило знаков в формуле линзы (1) для радиусов кривизны сферических поверхностей, ограничивающих линзу. Когда линза будет работать как собирающая, а когда как рассеивающая? 5. Какой из двух способов определения фокусного расстояния собираю- щей линзы, используемых в данной работе, более предпочтителен и почему? 6. Показать, что определение фокусного расстояния собирающей линзы по величине ее перемещения возможно, если расстояние L между предметом и экраном удовлетворяет условию L > 4F. 7. Вывести формулу для определения фокусного расстояния рассеиваю- щей линзы методом, используемым в данной работе. 8. Построить изображение точки, расположенной на главной оптической оси собирающей (рассеивающей) линзы четырьмя разными способами.
Лабораторная работа 2.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИПРИЗМЫ
Цель работы: определение длины световой волны интерференционным методом.
Экспериментальная установка состоит из оптической скамьи с мерной линейкой; бипризмы Френеля, закреплённой в держателе; источника света со светофильтром; раздвижной щели; окуляра со шкалой. Взаимное расположение элементов установки соответствует схеме, приведенной на рис. 2.1. Ис- точником света служит лампа накаливания. Светофильтр, расположенный перед лампой, пропускает определенную часть спектра излучения лампы, которую и надлежит изучить.
Указания по проведению эксперимента
1. Включите лампу и убедитесь, что свет от нее падает симметрично на обе половины бипризмы. Для этого расширьте щель и приложите к бипризме кусок белой бумаги. Если свет падает на бипризму несимметрично относи- тельно ее ребра, то следует переместить бипризму вправо или влево. 2. Занесите с панели прибора константы эксперимента в табл. 2.1. 3. Поместите окуляр на максимальное расстояние lот щели. Поместите бипризму примерно посередине между щелью и окуляром так, чтобы четко была видна интерференционная картина с числом полос m ≥ 5. Определите расстояния a и l по линейке на оптической скамье и запишите в табл. 2.2. Положения щели, бипризмы и окулярной шкалы отмечены штрихами на осно- ваниях соответствующих держателей. 4. Рассмотрите интерференционные полосы через окуляр и небольшим вращением бипризмы вокруг вертикальной и горизонтальной осей, а также регулируя ширину щели, добейтесь наибольшей четкости линий. 5. Выберите число m ярких полос, которые четко видны на экране.
Определите по шкале прибора положения N1 и N2 первой и последней по- лосы этого набора. Результаты измерений занесите в табл. 2.2. 6. Перемещая бипризму с шагом 2 см в сторону окуляра, повторите опыт в п.п. 2–5 пять раз. Результаты измерений занесите в табл. 2.2. 7. Сосчитайте полное число видимых интерференционных полос Nmax на экране и занесите его в табл. 2.1. 8. Перемещая бипризму в сторону источника (расстояние между мни- мыми источниками при этом будет увеличиваться), убедитесь, что при некотором расстоянии от источника до бипризмы, интерференционные полосы на экране исчезают.
15
Указания по обработке результатов
1. Заполните табл. 2.2 и рассчитайте по ней выборочным методом длину волны излучения источника λ0 = λ0  λ0 для N = 5 и P = 95%. 2. Вычислите по формулам (2.9) и (2.10) для одного из опытов апертуру интерференции 2α и угол схождения лучей 2β. 3. Используя неравенство (2.11), отображающее условие пространственной когерентности источника света, оценить допустимые размеры источника (ширину щели s) для данной апертуры 2α. 4. Используя максимальное число полос Nmax , наблюдаемых в опыте, определите максимальный порядок интерференции mmax , при котором про- исходит обрыв ИК на экране, и по известному из опыта значению длины волны λ0 излучения источника рассчитайте интервал его немонохроматичности (полосу пропускания светофильтра), длину lког и время tког коге- рентности его излучения. 5. Сопоставьте максимальное число полос Nmax , наблюдаемое в опыте (Таблица 1), с рассчитанным по формуле (2.14) по экспериментально определенной ширине линий (2.13), и по формуле (2.15) для длины волны зеле- ного светаλ0  550нм . 6. Включите в отчет по работе чертеж хода лучей (см. рис. 2.1 и 2.2).
Контрольные вопросы
1. Какие волновые источники называются когерентными? 2. Что называется оптической разностью хода волн? 3. Сформулируйте и обоснуйте условия усиления и ослабления интенсивности результирующего колебания при интерференции. 4. Что такое время когерентности? Длина когерентности? 5. Сформулируйте общий принцип построения экспериментальной установ- ки для получения интерференционной картины от теплового источника света. 6. Какую роль в экспериментальной установке на рис. 2.1 выполняет бипризма Френеля? 7. Почему преломляющий угол в бипризме Френеля должен быть малым? 8. Что называется апертурой интерференции? Чем она (апертура) определяется? 9. Что такое угол схождения лучей (волн) в интерференционном опыте? 10. Объясните причину исчезновения интерференционной картины при больших размерах щели.
Лабораторная работа 3.
ДИФРАКЦИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Цель работы: исследования дифракционной картины, получаемой в ре- зультате дифракции света в параллельных лучах на одиночной щели, одно- мерной и двумерной дифракционных решетках.
Экспериментальная установка представляет собой модульный учеб- ный комплекс по волновой оптике (МУК – ОВ). Установка состоит из меха- нического и электронного блоков.
Лабораторная работа 7.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТИЧНО ПОЛЯРИЗОВАННОГО СВЕТА
Цель работы: определение степени поляризации частично поляризо- ванного света с использованием поляризатора и анализатора.
Схема установки. Экспериментальная установка (рис. 7.1) состоит из источника естественного света S (лампа накаливания), диафрагмы D, линзы L, сменных светофильтров C (красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый), двух идентичных поляроидов: поляризатора P и анализатора A, фотоэлемента Ф и миллиамперметра PA. В работе используются несовер- шенные поляроиды, поэтому свет на выходе поляризатора P и анализатора A частично поляризован. Угол α между главными сечениями поляризатора и анализатора можно менять вращением анализатора вокруг оси, совпадающей с оптической осью установки.

Анна

Исследования ученых о взаимосвязи ума и красоты говорят о том, что умные люди – красивые!

Задать вопрос

Представленная информация была полезной?

ДА

86.75%

НЕТ

13.25%

Проголосовало: 249

или напишите нам прямо сейчас:

⚠️ Пожалуйста, пишите в MAX или заполните форму выше.

В России Telegram и WhatsApp блокируют - сообщения могут не дойти.

Написать в MAXНаписать в TelegramНаписать в WhatsApp

Отзывы наших клиентов

1 2 ... 12 ►