Лабораторна работа№ 2 (резолюции, отговори) по физика, 11 клас - Определяне на светлинна вълна с помощта на дифракционна решетка
2. Инсталирайте екрана на разстояние L ~ 45-50 cm от дифракционната решетка. Измерете L поне 5 пъти, изчислете средната стойност
5. Изчислете средните стойности. Въведете данните в таблицата.
6. Изчислете периода на решетка d, запишете стойността му в таблицата.
7. Чрез измерено разстояние
8. Изчислете дължината на вълната, съответстваща на червения ръб на спектъра, възприеман от окото.
9. Определете дължината на вълната за виолетовия край на спектъра.
10. Изчислете абсолютните грешки при измерване на разстояния L и l.
L = 0,0005 m + 0,0005 m = 0,001 m
l = 0,0005 m + 0,0005 m = 0,001 m
11. Изчислете абсолютната и относителната грешка при измерване на дължини на вълните.
Отговори на въпроси за сигурност
1. Обяснете принципа на действие на дифракционната решетка.
Принципът на действие е същият като на призмите - отклоняване на пропуснатата светлина под определен ъгъл. Ъгълът зависи от дължина на вълнатаИнцидентна светлина. Колкото по-голяма е дължината на вълната, толкова по-голям е ъгълът. Това е система от еднакви успоредни процепи в плосък непрозрачен екран.
Кликнете за уголемяване
2. Посочете реда на основните цветове в дифракционния спектър?
В дифракционния спектър: виолетово, синьо, циан, зелено, жълто, оранжево и червено.
3. Как ще се промени дифракционният спектър, ако използвате решетка с период 2 пъти по-голям от този във вашия експеримент? 2 пъти по-малък?
Спектър в общ случайима честотно разпределение. Пространствената честота е реципрочната на периода. Следователно е очевидно, че удвояването на периода води до компресиране на спектъра, а намаляването на спектъра ще доведе до удвояване на спектъра.
Заключения: Дифракционната решетка позволява много точно измерване на дължината на вълната на светлината.
Дифракционна решетка
Цел на работата
Като се използва дифракционна решеткавземете спектъра и го проучете. Определете дължината на вълната на виолетовите, зелените и червените лъчи
Теоретична частработа
Паралелен лъч светлина, преминаващ през дифракционна решетка, поради дифракция зад решетката, се разпространява във всички възможни посоки и интерферира. Интерферентен модел може да се наблюдава на екран, поставен на пътя на интерфериращата светлина. В точка O на екран, поставен зад решетката, разликата в пътя на лъчите от всеки цвят ще бъде равна на нула, тук ще има централен нулев максимум - бяла ивица. В точка на екрана, за която пътната разлика на виолетовите лъчи ще бъде равна на дължината на вълната на тези лъчи, лъчите ще имат еднакви фази; тук ще има максимум - виолетова ивица - F. В точката на екрана, за която разликата в пътя на червените лъчи ще бъде равна на тяхната дължина на вълната, ще има максимум за лъчите на червената светлина - K , Между точките F и K ще бъдат разположени максимумите на всички останали компоненти бялов ред на увеличаване на дължината на вълната. Образува се дифракционен спектър. Непосредствено след първия спектър има спектър от втори ред. Дължината на вълната може да се определи по формулата:
Където λ е дължина на вълната, m
φ е ъгълът, при който се наблюдава максимумът за дадена дължина на вълната,
d – период на дифракционна решетка d= 10 -5 m,
k – ред на спектъра.
Тъй като ъглите, при които се наблюдават максимумите от първи и втори ред, не надвишават 5 0, техните тангенси могат да се използват вместо синусите на ъглите:
където a е разстоянието от центъра на прозореца до средата на спектърните лъчи, m;
ℓ - разстояние от дифракционната решетка до екрана, m
Тогава дължината на вълната може да се определи по формулата:
Оборудване
Уред за определяне на дължината на вълната на светлината, дифракционна решетка, лампа с нажежаема жичка.
Напредък
1. Инсталирайте екрана на разстояние 40-50 см от решетката (ℓ).
2. Гледайки през решетката и процепа на екрана към източника на светлина, се уверете, че двете страни на процепа са ясно видими дифракционни спектри.
3. Използвайки скалата на екрана, определете разстоянието от центъра на прозореца до средата на виолетовите, зелените и червените лъчи (a), изчислете дължината на вълната на светлината по формулата: ,
4. След като промените разстоянието от решетката до екрана (ℓ), повторете експеримента за спектър от втори ред за лъчи от същия цвят.
5. Намерете средната дължина на вълната за всеки от монохроматичните лъчи и я сравнете с табличните данни.
Таблица Стойности на дължината на вълната за някои цветове от спектъра
Таблица Резултати от измервания и изчисления
Изчисления
1. За спектър от първи ред: k=1, d=, ℓ 1 =
a f1 =, a z1 = и kr1 =
Дължина на вълната за спектър от първи ред:
- лилаво: , λ f1 =
- Зелен цвят: , λ з1 =
- Червен: 
, λcr1 =
2. За спектър от втори ред: k=2, d=, ℓ 2 =
a f2 =, a z2 =, a kr2 =
Дължина на вълната за спектър от втори ред:
- виолетов цвят: 
, λ f2 =
- Зелен цвят: , λ з2 =
- Червен: 
, λcr2 =
3. Средни дължини на вълните:
- виолетов цвят: 
, λ fsr =
- Зелен цвят: , λ zsr =
- Червен: 
, λ крр =
Заключение
Запишете отговорите на въпроси в пълни изречения
1. Какво е дифракция на светлината?
2. Какво е дифракционна решетка?
3. Какво се нарича период на решетка?
4. Запишете формулата за периода на решетка и коментарите към нея
Лабораторна работа № 6.
Измерване на светлинни вълни.
Оборудване: дифракционна решетка с период 1/100 mm или 1/50 mm.
Монтажна схема:
Държач.
Черен екран.
Тясна вертикална междина.
Цел на работата: експериментално определянесветлинна вълна с помощта на дифракционна решетка.
Теоретична част:
Дифракционната решетка е колекция голямо числоМного тесни пукнатини, разделени с непрозрачни интервали.
Източник
Дължината на вълната се определя по формулата:
Където d е периодът на решетка
k – ред на спектъра
Ъгъл, под който се наблюдава максимална светлина
Уравнение на дифракционната решетка:
Тъй като ъглите, при които се наблюдават максимумите от 1-ви и 2-ри ред, не надвишават 5, техните тангенси могат да се използват вместо синусите на ъглите.
следователно
Разстояние Апребройте с линийка разстоянието от решетката до екрана b– по скалата на екрана от процепа до избраната спектрална линия.
Крайната формула за определяне на дължината на вълната е
В тази работа грешката при измерване на дължината на вълната не се оценява поради известна несигурност при избора на средната част на спектъра.
Приблизителен напредък на работата:
b=8 cm, a=1 m; k=1; d=10 -5 m
(Червен цвят)
d – период на решетка
Заключение: След като експериментално измерихме дължините на вълните на червената светлина с помощта на дифракционна решетка, стигнахме до заключението, че това ни позволява много точно да измерваме дължините на вълните на светлината.
Лабораторна работа № 5
Лабораторна работа № 5
Определяне на оптична сила и фокусно разстояние на събирателна леща.
Оборудване: линийка, две правоъгълен триъгълник, дългофокусна събирателна леща, крушка на стойка с капачка, източник на захранване, превключвател, свързващи проводници, екран, направляваща релса.
Теоретична част:
Най-простият начин за измерване на оптичната сила и фокусното разстояние на леща се основава на формулата на лещата
d – разстоянието от обекта до лещата
f – разстоянието от обектива до изображението
F – фокусно разстояние
Оптичната сила на лещата е количеството
Използваният обект е буква, светеща с дифузна светлина в капачката на осветителя. Действителното изображение на тази буква се получава на екрана.
Реално изображение обърнато увеличено:
Увеличено въображаемо директно изображение:
Приблизителен напредък на работата:
F = 8 cm = 0,08 m
F = 7 cm = 0,07 m
F = 9 cm = 0,09 m
Лабораторна работа №4
Лабораторна работа №4
Измерване на индекса на пречупване на стъкло
ученичка от 11 „Б“ клас Алексеева Мария.
Цел на работата:измерване на индекса на пречупване на стъклена плоча с форма на трапец.
Теоретична част: индексът на пречупване на стъклото спрямо въздуха се определя по формулата:
Таблица за изчисление:
Изчисления:
н pr1= А.Е.1 / DC1 =34мм/22мм=1,5
н pr2= А.Е.2 / DC2 =22mm/14mm=1,55
Заключение: След като се определи индексът на пречупване на стъклото, може да се докаже, че тази стойност не зависи от ъгъла на падане.
Лабораторна работа по физика №3
Лабораторна работа по физика №3
Ученици от 11 клас "Б"
Алексеева Мария
Определение за ускорение свободно паданес помощта на махало.
Оборудване:
Теоретична част:
За измерване на ускорението на гравитацията се използват различни гравиметри, по-специално устройства с махало. С тяхна помощ е възможно да се измери ускорението на гравитацията с абсолютна грешка от порядъка на 10 -5 m/s 2 .
В работата се използва най-простото устройство за махало - топка на връв. Когато размерът на топката е малък в сравнение с дължината на нишката и малки отклонения от равновесното положение, периодът на трептене е равен на
За да се увеличи точността на измерване на периода, е необходимо да се измери времето t на остатъчно голям брой N пълни трептения на махалото. След това точка
И ускорението поради гравитацията може да се изчисли с помощта на формулата
Провеждане на експеримента:
Поставете статив на ръба на масата.
В горния му край прикрепете пръстен с куплунг и закачете топче от него на конец. Топката трябва да виси на разстояние 1-2 см от пода.
Измерете дължината l на махалото с лента.
Раздвижете махалото да осцилира, като отклоните топчето настрани с 5-8 см и го пуснете.
Измерете времето t 50 трептения на махалото в няколко експеримента и изчислете t cf:
Изчислете средно абсолютна грешказапишете измерванията на времето и резултатите в таблица.
Изчислете ускорението на свободното падане, като използвате формулата
Определете относителната грешка на измерване на времето.
Определете относителната грешка при измерване на дължината на махалото
Изчислете относителната грешка на измерване g, като използвате формулата
Заключение: Оказва се, че ускорението на свободното падане, измерено с помощта на махало, е приблизително равно на табличното ускорение на свободното падане (g = 9,81 m/s 2) с дължина на нишката 1 метър.
Алексеева Мария, ученичка от 11 „Б“ клас гимназия No201, Москва
Учител по физика в гимназия № 201 Lvovsky M.B.
Лабораторна работа по физика №7
Ученици от 11 „Б“ клас Мария Садикова
Наблюдение на непрекъснати и линейни спектри.
ОТНОСНО 
оборудване:проекционен апарат, спектрални тръби с водород, неон или хелий, индуктор за високо напрежение, източник на захранване, статив, свързващи проводници, стъклена пластина със скосени ръбове.
Цел на работата:като се използва необходимо оборудваненаблюдава (експериментално) непрекъснат спектър, неон, хелий или водород.
Напредък:
Поставете плочата хоризонтално пред окото. През ръбовете наблюдаваме на екрана изображението на плъзгащия се процеп на прожекционния апарат. Виждаме основните цветове на получения непрекъснат спектър в следния ред: виолетово, синьо, циан, зелено, жълто, оранжево, червено.
Този спектър е непрекъснат. Това означава, че спектърът съдържа вълни с всички дължини на вълната. По този начин открихме, че непрекъснатите спектри се дават от тела, разположени в твърдо или твърдо тяло течно състояние, както и силно компресирани газове.
Виждаме много цветни линии, разделени от широки тъмни ивици. Наличието на линеен спектър означава, че дадено вещество излъчва светлина само при много специфична дължина на вълната.
Водороден спектър: виолетов, син, зелен, оранжев.
Оранжевата линия на спектъра е най-ярка.
Спектър на хелий: син, зелен, жълт, червен.
Най-ярката линия е жълтата линия.
Въз основа на нашия опит можем да заключим, че линейни спектридават всички вещества в газообразно състояние. В този случай светлината се излъчва от атоми, които практически не взаимодействат помежду си. Изолираните атоми излъчват строго определени дължини на вълните.
Цел на работата: Определете дължината на вълната на светлината с помощта на дифракционна решетка.
Оборудване:
1. Устройство за определяне на дължината на вълната на светлината, състоящо се от линийка, плоча с дифракционна решетка и плъзгач с прорез.
2. Статив.
3. Крушка 42 V в цокъл.
Както е известно, светлината е електромагнитни вълни , които се характеризират с дължината на вълната на светлината. Дифракционна решетка служи за отделяне на светлината от различни дължинисветлинни вълни с определена дължина на вълната или, както се казва, разлагането на светлината на нейните спектрални компоненти . Основата на работата дифракционна решеткаЯвленията дифракция и интерференция на светлината служат, а вълновата природа на светлината води до възникването на горните две явления.
Дифракцията е отклонението на разпространението на светлината от праволинейно в област, където, ако разпространението на светлината беше праволинейно, щеше да има сянка.
Интерференцията е добавяне на светлинни лъчи, което води до образуването на светли и тъмни ивици.
Дифракция.Дифракция възниква, когато светлината преминава през прозрачен материал, който има малки непрозрачни препятствия в него, или през малки дупки в непрозрачен материал.
Има два вида дифракция: дифракция в успоредни лъчи светлина или Дифракция на Фраунхофери дифракция в разминаващ се лъч светлина – Френелова дифракция. В първия случай, за да се наблюдава дифракционната картина, или слънчеви лъчи, които са успоредни, или създават успореден лъч светлина, използвайки най-простия оптична система– изпъкнала леща. Във втория случай се използва точков източник на светлина, например лампа с малък размер на спиралата.
Схемата за наблюдение на дифракцията на Фраунхофер е показана на фиг. 1.
Фиг. 1. Дифракция на Фраунхофер.
В случай на праволинейно разпространение на светлината, успореден лъч от лъчи, образуван от леща 1, преминаващ през кръгъл отвор в непрозрачен екран 1 и през фокусираща леща 2, би трябвало да се събере в точка. Въпреки това, поради дифракция на екран 2, се получава сложна дифракционна картина, състояща се от редуващи се светли и тъмни пръстени.
Намеса. При намесасветлинни вълни с максимална дължина на вълната укрепвамедин на друг, когато стигнат до точката наблюдения в същата фаза, И отслабвамедин друг, когато идват в противофаза . Същността на явлението интерференция е обяснена на фиг. 2.
Ориз. 2. Смущения от 2 източника.
Точкови източницисветлините B 1 и B 2 са разположени на разстояние t една от друга. трептения електромагнитно полевъзникват в тези точки в една и съща фаза. Интерференция (т.е. добавяне или изваждане на вибрации) се наблюдава в точки A и C на екран, разположен на голямо разстояние L в сравнение с t и l. В оптиката е установено, че за максимално усилване на вълната разликата в пътя (т.е. разликата в разстоянията от източниците до точката на наблюдение) трябва да отговаря на следното условие:
,
и за максимално затихване на вълната:
, Където н– цяло число.
От фиг. 2 можете да определите разликата в хода. Тогава, използвайки предишните равенства, можем да получим, че светлите ивици са разположени на разстояние от точка А, разстоянието между светлите ивици е , а тъмните ивици са разположени между светлите. Очевидно е, че в точка А разликата в пътя е нула и в тази точка се наблюдава добавяне на трептения от светлинни източници B 1 и B 2
Дифракционна решетка. Нарича се поредица от прозрачни прорези, разделени от непрозрачни ивици дифракционна решетка. Дифракционният модел, възникнал в един процеп при използване на дифракционна решетка, става по-сложен, тъй като в допълнение дифракцияна всяка пукнатина също има намесасветлинни вълни от прорези, които могат да се считат за източници на светлина. На екрана се появяват максимуми и минимуми на светлината, като основните максимуми се появяват под ъгъл й, удовлетворяваща отношението , където е периодът на решетка равно на суматаширини на слота и лентата. Позицията на 1-вия максимум при се определя от израза
От (1) става ясно, че за дадена дифракционна решетка позицията на първия максимум е различна за различните дължини на вълната: колкото по-голяма е дължината на вълната на светлината, толкова по-голям е ъгълът на отклонение на наблюдавания максимум от посоката на падащия светлинен лъч. .
Работна програма
Схемата на устройството е показана на фиг. 3.
Фиг.3. Устройство за определяне на дължината на вълната.
1. Включете електрическата крушка.
2. Гледайки през дифракционната решетка, насочете устройството към електрическата крушка, така че нишката на лампата да се вижда през прореза на плъзгача. На черния фон на двигателя трябва да се виждат дифракционни спектри, състоящи се от ивици от двете страни на нулата различен цвят. Ако ивиците не са успоредни на скалата, това означава, че нишката не е успоредна на решетките на решетката. В този случай трябва леко да завъртите дифракционната решетка или електрическата крушка. Осигурете устройството.
3. Определете разстоянието от прореза на плъзгача (нула) до червената ивица вляво на скалата.
4. Определете разстоянието от прореза на плъзгача (нула) до червената ивица вдясно на скалата. Запишете тази стойност в таблицата.
5. Определете средното разстояние до червената ивица по формулата:
Запишете тази стойност в таблицата.
6. Определете разстоянието от слота на плъзгача (нула) до лилавата ивица вляво на скалата. Запишете тази стойност в таблицата.
7. Определете разстоянието от слота на плъзгача (нула) до лилавата ивица вдясно на скалата. Запишете тази стойност в таблицата.
8. Определете средното разстояние до лилавата ивица по формулата:
Запишете тази стойност в таблицата.
9. Определете разстоянието от дифракционната решетка до двигателя. Запишете тази стойност в таблицата.
Тема: „Измерване на дължината на вълната на светлината с помощта на дифракционна решетка.“
Цели на урока: експериментално получаване на дифракционен спектър и определяне на дължината на вълната на светлината с помощта на дифракционна решетка;
култивирайте внимание, доброта, толерантност при работа в малки групи;
развийте интерес към изучаването на физика.
Тип урок: урок за формиране на умения и способности.
Оборудване: дължини на светлинните вълни, OT инструкции, лабораторни инструкции, компютри.
Методи: лабораторни упражнения, групова работа.
Междупредметни връзки: математика, компютърни науки ИКТ.
Всички знания реалния свят
идва от и завършва с опит
А.Айнщайн.
По време на часовете
аз Организиране на времето.
Посочете темата и целта на урока.
ІІ. 1. Актуализиране на основни знания. Анкета на студенти (Приложение 1).
Извършване на лабораторна работа.
Учениците трябва да измерят дължината на вълната на светлината с помощта на дифракционна решетка.
Студентите се обединяват в малки групи (по 4-5 души) и заедно изпълняват лабораторна работа според инструкциите. Използване на компютър Excel програминаправете изчисления и въведете резултатите от работата в таблица (в Word).
Критерии за оценяване:
Отборът, който първи изпълни задачата, получава оценка 5;
вторият – оценка 4;
трето – оценка 3
Правила за безопасност на живота по време на работа.
Работа по групи под ръководството на учител.
Обобщаване и систематизиране на резултатите от работата на учениците.
Резултатът от работата се въвежда в таблица на компютъра (Приложение 2).
ІІІ.
Обобщаване. Сравнете получените резултати с табличните данни. Направете изводи.
Отражение.
Всичко стана ли така, както планирах?
Какво беше направено добре?
Какво е направено лошо?
Какво беше лесно за изпълнение и какво беше неочаквано трудно?
Работи в малка групаПомогна ли ми или създаде допълнителни затруднения?
VI. Домашна работа.
Кандидатствайте за работа.
Повторете теоретичен материал на тема „Интерференция и дифракция на светлината“.
Съставете кръстословица на тема „Свойства на електромагнитните вълни“.
Приложение 1
1. Какво е светлина?
2. От какво се състои бялата светлина?
3. Защо се нарича светлина видима радиация?
4. Как да разложим бялата светлина на цветен спектър?
5. Какво е дифракционна решетка?
6. Какво можете да измерите с дифракционна решетка?
7. Могат ли да имат две различни по цвят светлинни вълни, например червена и зелена радиация еднакви дължинивълни?
8. И в същата среда?
Допълнение 2
червен10 -7 м
портокал
10 -7 м
Жълто
10 -7 м
Зелено
10 -7 м
Син
10 -7 м
Син
10 -7 м
Виолетово
10 -7 м
Лабораторна работа
Предмет: Измерване на дължината на вълната на светлината.
Цел на работата: измерване на дължината на вълната на червеното и лилави цветя, сравнете получените стойности с табличните.
Оборудване: електрическа крушка с права нажежаема жичка, устройство за определяне дължина на вълната на светлината.
Теоретична част
В тази работа за определяне на дължината на светлинната вълна се използва дифракционна решетка с период 1/100 mm или 1/50 mm (периодът е посочен върху решетката). Това е основната част от измервателната настройка, показана на фигурата. Решетката 1 е монтирана в държач 2, който е прикрепен към края на линийката 3. На линийката има черен екран 4 с тесен вертикален прорез 5 в средата. Екранът може да се движи по линийката, което ви позволява да променяте разстоянието между него и дифракционната решетка. На екрана и линийката има милиметрови скали. Цялата инсталация е монтирана на статив 6.
Ако погледнете през решетката и процепа към източник на светлина (лампа с нажежаема жичка или свещ), тогава на черния фон на екрана можете да наблюдавате дифракционни спектри от 1-ви, 2-ри и т.н. ред от двете страни на процепа .
Ориз. 1
Дължина на вълнатаλ определена по формулатаλ = dsinφ/k , Къдетод - период на решетка;к - ред на спектъра;φ - ъгълът, под който се наблюдава максималната светлина от съответния цвят.
Тъй като ъглите, при които се наблюдават максимумите от 1-ви и 2-ри ред, не надвишават 5°, техните тангенси могат да се използват вместо синусите на ъглите. От фигурата става ясно, чеtgφ = b/a . РазстояниеА пребройте с линийка разстоянието от решетката до екранаb - по скалата на екрана от процепа до избраната спектрална линия.
Ориз. 2
Крайната формула за определяне на дължината на вълната еλ = db/ka
В тази работа грешката при измерване на дължините на вълните не се оценява поради известна несигурност при избора на средната част от спектъра на даден цвят.
Работата може да се извърши с помощта на инструкции № 2 или № 2
Инструкция №1
Напредък
1. Подгответе формуляр за отчет с таблица за записване на резултатите от измерванията и изчисленията.
2. Сглобете измервателната система, монтирайте екрана на разстояние 50 cm от решетката.
3. Гледайки през дифракционната решетка и процепа на екрана към източника на светлина и премествайки решетката в държача, монтирайте го така, че дифракционните спектри да са успоредни на скалата на екрана.
4. Изчислете червената дължина на вълната в спектър от 1-ви ред отдясно и отляво на процепа на екрана, определете средната стойност на резултатите от измерването.
5. Направете същото задругицвятов.
6. Сравнете резултатите си стабличендължини на вълните.
Инструкция №2
Напредък
Измерете разстоянието b до съответния цвят в спектъра на първата линия отляво и отдясно на централния максимум. Измерете разстоянието от дифракционната решетка до екрана (вижте Фигура 2).
Определете или изчислете периода на решетка d.
Изчислете дължината на светлината за всеки от седемте цвята на спектъра.
Въведете резултатите от измерванията и изчисленията в таблицата:
b ,ляво,м
b , правилно, м
b ,средно,м
А ,м
Поръчка
спектърк
Решетъчен период
д ,м
Измереноλ , nm
Fiolet
синth
Син
Зеленth
Жълто
портокалth
червен
4. Изчислете относителната грешка на експеримента за всеки цвят, като използвате формулата