Тема: «Определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки»

Цель работы: научиться опытным путем определять длину световой волны заданного цвета с помощью дифракционной решетки.

Средства обучения:

· оборудование: прибор для определения световой волны, дифракционная решетка, свеча.

· методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор.

Ход выполнения лабораторной работы

Теоретическая часть

Длина волны λ – это расстояние между двумя, ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах. Длина волны определяется по формуле: (1), где d – период дифракционной решетки, k – порядок спектра, φ – угол наблюдения максимумов света. Так как углы, под которыми наблюдаются максимумы 1-го и 2-го порядков, не превышают 5⁰, то вместо синусов углов можно использовать тангенсы: (2), где а – расстояние от решетки до экрана, b – расстояние по шкале экрана от щели до выбранной линии спектра (см. рис). Подставив формулу (2) в (1), получим окончательную формулу для измерения длины волны: (3), где . Погрешности измерения длин волн в данной лабораторной работе не оцениваются из-за некоторой неопределенности выбора середины части спектра.

Вычисления и измерения

1. Установите дифракционную решетку в держатель (см. рис) и определите её период – d: d=______________________________.

2. Измерьте расстояние от решетки до экрана – а. а = __________

 

3. Укрепите за экраном свечу, зажгите ее. Смотря сквозь решетку и щель на яркий источник света, наблюдайте дифракционные спектры.

 

4. Измерьте расстояние слева и справа от центра щели до линии спектра нужного порядка заданного цвета (см. табл.1).

5. Рассчитайте длину волны по формуле (3) для каждого опыта:

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Лабораторная работа № 10

6. Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу 1.

3. Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений

№ оп.	Цвет спектра	d, м	a, м	k	b слева, м	b справа, м	bср., м	λ, нм	λтабл., нм
	красный
	зеленый
	фиолетовый
	красный
	зеленый
	фиолетовый

 

4. Убедитесь, что полученные результаты находятся в указанном диапазоне:

620нм<λкр.<800нм; 510нм<λз.<575нм; 380нм<λф.<450нм.

Обобщите результаты своей работы. Сделайте вывод по проделанной работе, указав на высокую (низкую) точность нахождения длин волн с помощью дифракционной решетки.

Вывод: _____________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы

1. Дайте определение дифракции света?

2. Что называют периодом дифракционной решетки?

3. Чем отличаются дифракционные спектры от дисперсионных?

Ответы:

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Лабораторная работа № 11

Лабораторная работа №11

Тема: «Оценка и расчет массы воздуха в кабинете физики»

Цель работы: научиться опытным путем определять массу воздуха в кабинете физики.

Средства обучения:

· оборудование: барометр, термометр, измерительная лента.

· методические указания к выполнению лабораторной работы, калькулятор.

Ход выполнения лабораторной работы

Теоретическая часть

Рассчитать массу воздуха в помещении можно, используя уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева – Клапейрона): (1), откуда масса определяется по формуле: (2), где m – масса воздуха, кг; р – давление, Па; V – объем помещения, м³;

М – молярная масса воздуха, М=29·10^-3 ; R – универсальная газовая постоянная, R=8,31 ;

Т – абсолютная температура, К; Т=t⁰C+273.

Вычисления и измерения

1. При помощи барометра определите значение давления воздуха в кабинете физики и переведите его в Па, учитывая, что 1мм.рт.ст.=133,3 Па.

р=_______________________________________=_______Па.

2. Определите температуру воздуха по шкале Цельсия при помощи термометра. Переведите её в абсолютную температуру по шкале Кельвина.

3. Определите объем кабинета физики, измерив длину, ширину и высоту помещения. Рассчитайте объем кабинета. Пусть а – длина комнаты; b - ширина, а c – высота, тогда V=a·b·c.

4. Рассчитайте массу воздуха по формуле (2):

m=--------------------------------------------------------------------=___________кг.

5. Рассчитайте число частиц N в помещении объемом V и концентрацию частиц n по формулам: и , где N_a - число Авогадро, N_a=6·10²³моль^-1

N= ------------------------ = ________________;

n= ------------------------- =________________.

6. Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу 1.

3. Таблица 1 – Результаты измерений и вычислений

р, Па	а, м	b, м	с, м	V, м3	М,	t, 0C	Т, К	m, кг	N	n, м-3

4. Обобщите результаты своей работы. Сделайте вывод по проделанной работе.

Вывод: ______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы

1. Какие величины характеризуют состояние макроскопических тел?

2. Что называют уравнением состояния?

3. Каков физический смысл постоянной Авогадро?

Ответы:

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Лабораторная работа № 12

Лабораторная работа №12