Лабораторные работы 11 класс

Лабораторная работа №5

Определение оптической силы и фокусного расстояния собирающей линзы

Цель работы: определить оптическую силу и фокусное расстояние собирающей линзы.

Оборудование: линейка, два прямоугольных треугольника, длиннофокусная собирающая линза, источник света, экран.

Тренировочные задания и вопросы

1. Линзой называется…

2. Тонкая линза – это …

3. Покажите ход лучей после преломления в линзе.

F

 

4

4. Запишите формулу тонкой линзы.

5. Оптическая сила линзы – это…

6. Как изменится фокусное расстояние линзы, если температура ее повысится?

7. При каком условии изображение предмета, получаемое с помощью собирающей линзы, является мнимым?

8. Источник света помещен в двойной фокус собирающей линзы, расстояние которой F=2м. На каком расстоянии от линзы находится его изображение? (Ответ получить расчетным методом и сделать чертеж)

9. Постройте  изображение предмета АВ в собирающей линзе, если он находится за двойным фокусом линзы. Дайте характеристику полученному изображению.

Ход работы

1. Соберите установку.

2. Поставьте источник света на один край стола, а экран - у другого края. Между ними поместите собирающую линзу.

3. Передвигайте линзу вдоль линейки, пока на экране не будет получено резкое уменьшенное изображение светящегося объекта.

4. Измерьте расстояние от предмета до линзы в мм.  d = …

5. Измерьте расстояние от линзы до изображения в мм.  f ₁= …

6. При неизменном d повторите опыт еще 2 раза, каждый раз заново получая резкое изображение.  f ₂ = _{… ,} f₃=…

7. Вычислите среднее расстояние от изображения до линзы: .  f _ср=( f ₁+ f ₂ + f₃)/3

8. вычислите оптическую силу линзы по формуле: D_ср=1/ d+1/ f _ср

9. Вычислите фокусное расстояние линзы по формуле:F_ср=1/ D_ср

10. Результаты измерений вычислите и запишите в таблицу.

№ опыта	f*10-3, м	f ср *10-3, м	d*10-3, м	Dср ,дптр	ΔD, дптр	Fср, м
1
2
3

11. Измерьте толщину линзы в мм. h=…

12. Вычислите абсолютную погрешность измерения оптической силы линзы по формуле:

ΔD= h/2d²+ h/ f²_ср

13. Запишите результат в виде  D= D_ср ± ΔD.

14. Сделайте вывод.

Лабораторная работа № 3

Определение ускорения свободного падения при помощи маятника

Цель работы: вычислить ускорение свободного падения и оценить точность полученного результата.

Оборудование:   часы с секундной стрелкой, измерительная лента с погрешностью Δ_л = 0,5 см, 

грузик, нить, штатив с муфтой и кольцом.

Тренировочные задания и вопросы

1. Свободными колебаниями называются …

2. При каких условиях нитяной маятник можно считать математическим?

3. Период колебаний это …

4. В каких единицах СИ измеряются:

    а) период[T] =

    б) частота [ν] =

    в) циклическая частота [ω]=  

    г) фаза колебаний [φ] =

5. Запишите формулу периода колебаний математического маятника, полученную Гюйгенсом.

6. Запишите уравнение колебательного движения.

7. Циклическая частота колебаний маятника равна 2,5π рад/с. Найдите период и частоту  колебаний маятника.

8. Уравнение движения маятника имеет вид:  x = 0,08 sin 0,4πt.

Определите амплитуду, период и частоту колебаний.

Ход работы

1. Установите на краю стола штатив, у его верхнего конца укрепите при помощи муфты кольцо и подвесьте к нему грузик на нити. Шарик должен висеть на расстоянии 2-5 см от пола.

2. Измерьте лентой длину маятника. ℓ=…

3. Отклоните маятник от положения равновесия на 5-8 см и отпустите его.

4. Измерьте время 30 – 50 полных колебаний (например, N=40 ).

    t₁ = …

5. Повторите опыт еще 4 раза(число колебаний во всех опытах одинаковое).

    t₂ =          ,t₃=            _,t₄=         ,t₅=

6. Вычислите среднее значение времени колебаний

       t_ср = t₁ + t₂ + t₃ + t₄ +t₅

                             5

7. Вычислите среднее значение периода  колебаний.

                          T = t_ср/N

8. Результаты измерений вычислите и занесите в таблицу.

№ опыта	t,c	tср,c	N	Tср,c	ℓ, м	Δ tср,c	Δℓ, м	Δg, м/с2	gср, м/с2
1
2
3
4
5

 9. Вычислите ускорение свободного падения:

10. Вычислите абсолютные погрешности измерения времени в каждом опыте.

      Δ t₁ =  ׀t₁ - t_ср׀  =

      Δ t₂ =  ׀t₂ - t_ср׀  =

      Δ t₃ =  ׀t₃ - t_ср׀  =

      Δ t₄ =  ׀t₄ - t_ср׀  =

      Δ t₅ =  ׀t₅- t_ср׀  =

11. Вычислите среднюю абсолютную погрешность измерение времени.

      Δ t_ср = Δ t₁ + Δ t₂ + Δ t₃ + Δ t₄ + Δ t₅

                                         5

12. Вычислите относительную погрешность измерения по формуле:

             εg = Δℓ/ℓ + 2 Δt_ср/ t_ср, где Δℓ = 0,75см

13. Вычислите абсолютную погрешность измерения g.

       Δg =  εg * g_ср

14. Запишите результат в виде g =  g_ср ± Δg

15. Сравните полученный результат со значением 9,8м/с²  

Вывод:

Лабораторная работа №6

Измерение длины световой волны

Цель работы: измерить длину световой волны с помощью дифракционной решетки.

Оборудование: дифракционная решетка, штатив, линейка с держателем для решетки с черным экраном с щелью посредине, который может перемещаться вдоль линейки, источник света.

Примечание: В этой работе погрешность  измерений длин волн не оценивается из-за некоторой неопределенности выбора середины части спектра данного цвета.

Тренировочные задания и вопросы

1. Дисперсией света называется…

2. Интерференция световых волн – это …

3. Сформулируйте принцип Гюйгенса – Френеля.

4. Дифракционная решетка представляет собой …

5. Максимум  у дифракционной решетки возникает при условии:

6. На дифракционную решетку с периодом d=2мкм нормально падает монохроматическая волна  света. Определите длину волны, если k=4.

7. Почему частицы размером менее 0,3мкм в оптическом микроскопе не видны?

8. Зависит ли положение максимумов освещенности, создаваемых дифракционной решеткой, от числа щелей? Если да, то как?

9. Рассчитайте разность хода волн монохроматического света (λ=6•10-7м ), падающих на дифракционную решетку и образующих максимум второго  порядка.

Ход работы

1. Включите источник света.

2. Глядя сквозь дифракционную решетку и щель в экране на источник света и перемещая решетку в держателе, установите ее так, чтобы дифракционные спектры располагались параллельно шкале экрана.

3. Установите экран на расстоянии приблизительно 50см от решетки.

4. Измерьте расстояние от дифракционной решетки до экрана. а = …м

5. Измерьте расстояние от щели экрана до линии первого порядка красного цвета слева и справа от щели. Слева: b=…м; справа b=…м

6. Вычислите длину волны красного цвета слева от щели в экране по формуле: λкр₁= db/ka

7. Вычислите длину волны красного цвета справа от щели в экране по формуле: λкр₂= db/ka

8. Вычислите среднее значение длины волны красного цвета по формуле:

λкр= (λкр₁ + λкр₂)/2

9. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Цвет в спектре	Расположение спектра	k	d	a	b	λ	λср
красный	слева от щели
	справа от щели
фиолетовый	слева от щели
	справа от щели

10.Повторите измерения и вычисления для фиолетового цвета.

Вывод: