ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ И ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ
Приборы и принадлежности: генератор, источник питания генератора, приемник, гальванометр, плосковыпуклая линза, металлическое зеркало и поляризационная решетка.
Упражнение 1. Изучение преломления волн и фокусирующих свойств плосковыпуклой линзы.
Приемник устанавливают на некотором расстоянии от генератора. Фиксируют величину сигнала, поступающего в приемник.
Между генератором и приемником помещают собирательную плосковыпуклую линзу и, перемещая ее к приемнику, фиксируют усиление сигнала в приемнике по сравнению с сигналом в этом месте без линзы. Усиление сигнала связано с собирательными свойствами линзы.
1. Установите приемник волн на расстоянии 50 см от генератора, измерьте величину сигнала, улавливаемого приемником (отклонение стрелки гальванометра в делениях - n0 ), и запишите его значение в табл. 1.
Таблица 1. Результаты измерений и вычислений.
n0= делений
Координата х, см | |||||||||||||
Отклонение стрелки n, дел. | |||||||||||||
Усиление сигнала, n/n0 |
2. Между приемником и генератором поместите плосковыпуклую линзу, на расстоянии 30 см от приемника (плоской стороной к генератору). Измерьте величину сигнала - n и запишите в табл. 1, отметив положение линзы на оптической скамье (координату).
3. Перемещая линзу к приемнику через каждый сантиметр, фиксируйте положение линзы и величину сигнала. Результаты измерений записывайте в табл. 1.
4. Рассчитайте усиление сигнала для каждого положения линзы ( n/n0 ) и результат запишите в табл. 1.
5. Постройте графическую зависимость усиления сигнала
(n/n0) от положения линзы х.
6. По графику определите фокусное расстояние линзы.
Упражнение 2. Изучение интерференции волн и определение длины электромагнитной волны по интерференционной картине стоячей волны.
На скамье расположены генератор и металлическая пластина. Между генератором и пластиной перемещается приемник волны. Электромагнитная волна, отраженная от металлической пластины, интерферирует с прямой (падающей волной), в результате образуется стоячая электромагнитная волна.
Перемещая приемник по скамье, измеряют места, соответствующие пучностям (максимальный сигнал) и узлам (минимальный сигнал). По расстояниям между пучностями (или узлами) определяют длину волны.
1. На расстоянии 60 см от генератора перпендикулярно ему расположите металлическое зеркало, отражающее волну в обратном направлении.
2. Между генератором и металлическим зеркалом поместите приемник на расстоянии ~ 40 см от экрана, измерьте по гальванометру величину сигнала n и положение зеркала на оптической скамье х. Результат запищите в табл. 2.
Таблица 2. Результаты измерений
Координата х, см | ||||||||
Отклонение стрелки n, дел. |
3. Перемещая приемник к зеркалу через каждые 0,5 см, фиксируйте положение приемника на оптической скамье X и величину сигнала n . Измерения выполните на отрезке ~ 15 см.
4. Постройте графическую зависимость величины сигнала n от положения приемника на оптической скамье х. Должна получиться синусообразная кривая, в которой максимумы соответствуют пучностям в световой волне, а минимумы - узлам.
5. Измерьте по графику расстояние между соседними пучностями по всей кривой (Δx ) и результаты запишите в табл. 3.
Таблица 3. Результаты вычислений.
Номер измерений | Сумма | ||||||
Расстояние между соседними пучностями Δx, см | — | ||||||
Длина волны λ , см |
6. По расстояниям между соседними пучностями рассчитайте длину волны по выражению λ=2Δx и результаты запишите в табл. 3.
7. Оцените точность ваших измерений, определив среднее выборочное и доверительный интервал, задавшись доверительной вероятностью. Обработку выполните, как для прямых измерений.
Упражнение 3. Изучение поляризации волн и определение плоскости поляризации электромагнитной волны.
Генератор излучает плоско поляризованную волну, в которой вектор напряженности электрического поля колеблется в горизонтальной плоскости. Если на пути волны поставить поляризационную решетку и вращать ее, то интенсивность волны, улавливаемой приёмником, будет изменяться от минимума до максимума (рис. 7). Максимум - электрическая составляющая волны свободно проходит в зазоры между прутьями решетки; минимум – не проходит, т.к. отражается от них.
Рис. 7.
а – волна не проходит;
б – волна проходит частично;
в – волна проходит полностью.
1. На расстоянии ~ 50 см от генератора волн установите приемник. Между генератором и приемником поместите поляризационную решетку.
2. Вращая решетку вокруг оси, установите металлические прутки в решетке вертикально, зафиксируйте величину сигнала в гальванометре n и запишите результат измерения в табл. 4, отметив угол поворота решетки φ = 0°.
Таблица 4. Результаты измерений.
Угол φ, град | |||||||||||||
Отклонение стрелки n, дел |
3. Поворачивая решетку через каждые 15°, произведите измерение величины отклонения стрелки гальванометра; результаты измерений запишите в табл. 4.
4. Постройте графическую зависимость отклонений стрелки гальванометра n от угла положения решетки. По графику сделайте вывод о плоскости поляризации волн.
[1] ЗдесьΔ - оператор Лапласа, обозначающий сумму вторых частных производных по координатам ( ).
Дата добавления: 2015-04-25; просмотров: 476;