ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ЭКВИВАЛЕНТА МЕДИ

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Цель работы: научиться на практике рассчитывать электрохимический эквивалент меди.

Оборудование

1. Весы с разновесом.

2. Амперметр.

3. Часы.

4. Источник электрической энергии.

5. Реостат.

6. Ключ.

7. Медные пластины (электроды).

8. Соединительные провода.

9. Электролитическая ванна с раствором медного купороса.

Теория

Процесс, при котором молекулы солей, кислот и щелочей при растворении в воде или других растворителях распадаются на заряженные частицы (ионы), называется электролитической диссоциацией, получившийся при этом раствор с положительными и отрицательными ионами называется электролитом.

Если в сосуд с электролитом поместить пластины (электроды), соединенные с зажимами источника тока (создать в электролите электрическое поле), то положительные ионы будут двигаться к катоду, а отрицательные - к аноду. Следовательно, в растворах кислот, солей и щелочей электрический заряд будет перемещаться вместе с частицами вещества. У электродов при этом происходит окислительно-восстановительные реакции, при которых на них выделяется вещество. Процесс прохождения электрического тока через электролит, сопровождающийся химическими реакциями, называется электролизом.

Для электролиза справедлив закон Фарадея: масса выделившегося вещества на электроде прямо пропорциональна заряду, прошедшему через электролит:

m=kq (1)

m=kIt (2)

где k-электрохимический эквивалент-количество вещества, выделенное при прохождении через электролит 1 Кл электричества. Измерив силу тока в цепи, время его прохождения и массу выделившегося на катоде вещества можно определить электрохимический эквивалент (1с выражается в кг/Кл).

k=m/It (3)

где m-масса меди, выделившейся на катоде; I-сила тока в цепи; t- время пропускания тока в цепи.

Порядок выполнения работы

1. Очистить поверхность медной пластины и взвесить ее с максимальной возможной точностью.- m₁.

2. Собрать электрическую цепь по схеме( рисунок 1), взвешенную пластинку соединить с отрицательным полюсом источника.

Рис.1

3. Заметив время, замкнуть цепь, быстро установить реостатом ток в пределах

1,0 - 1,5 А. Пользуясь реостатом, поддерживать силу тока неизменной на протяжении всего опыта. Записать в таблицу 1 это значение силы тока.

4. Через 10-15 минут (время зафиксировать в секундах) цепь разомкнуть, пластинку,
служившую в опыте катодом, осторожно вынуть и высушить, тщательно взвесить
и найти ее массу после электролиза –m₂

5. Определить массу выделившейся меди;

Δm=m₁-m₂ (4)

6. По результатам измерений определить электрохимический эквивалент меди по формуле

k= Δm /I t (5)

где Δm -масса меди, выделившейся на катоде; t-сила тока в цепи; I- время пропускания тока в цепи.

7. Сравнить найденное значение электрохимического эквивалента с табличным значением и определить относительную погрешность

8. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.

Таблица 1.

№	m₁ (кг)	m2 (кг)	Δm (кг)	t (c)	I (A)	k (кг/Кл)	δk (%)
1

Контрольные вопросы

Вариант 1

1. Почему молекулы соли, кислоты, щелочи в воде распадаются на ионы?

2. Повышается ли сопротивление электролита при понижении температуры? И почему.

3. Как следует поступить, если по ошибке при выполнении опыта взвешенная пластинка была соединена с положительным полюсом источника тока?

4. За 15 минут на электролите выделилось 1485 мг чистой меди. Сопротивление
раствора 0,8 Ом. Определите потребляемую мощность. Принять электрохимический эквивалент меди равным 3,3*10" кг/Кл.

5. Почему для гальванического покрытия изделия чаще всего употребляют никель и хром?

Вариант 2

1. Почему молекулы сахара в воде не распадаются на ионы?

2. Будет ли происходить электролитическая диссоциация в условиях космического полета?

3. Как поступают, когда необходимо к угольному электроду припаять провод?

4. При каких условиях концентрация электролита в процессе электролиза остается
постоянной? Меняется?

5. До каких пор будет продолжаться процесс электролиза медного купороса, если
взяты угольные электроды?

6. _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №12

ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Цель работы: практически на примерах опытов Фарадея изучить явление электромагнитной индукции.

Оборудование

1. Катушки индуктивности.

2. Источники тока.

3. Полосовые магниты.

4. Гальванометры.

5. Ключи.

Теория

Цель работы

Практически на примерах опытов Фарадея изучить явление электромагнитной индукции.

Теория

Явление электромагнитной индукции было открыто М. Фарадеем в 1831 году. Электромагнитная индукция - явление возникновения индукционного тока в замкнутой цепи при изменении магнитного потока сквозь этот контур.

Закон электромагнитной индукции : Э.Д.С индукции ε _инд в замкнутом контуре равна скорости изменения магнитного потока Ф через поверхность, ограниченную контуром.

ε _инд = - Δ Ф / Δ t или ε _инд = - Ф '(t) - Для контура; (1)

ε_инд ⁼ - Δ Ψ/ Δ t или ε_инд = - Ψ '(t) - для катушки, (2)

где Ψ = ωФ - потокосцепление ( Вб ) (ω - число витков катушки).

Знак минус в формулах показывает, что индукционный ток всегда имеет такое направление, чтобы своим магнитным полем препятствовать изменению внешнего магнитного поля. Этот вывод носит название правила Ленца. Э.Д.С индукции, возникающей при движении проводника в магнитном поле, пропорциональна индукции В магнитного поля, скорости движения ν проводника, его длине ℓ и синусу угла α , образованного векторами В и ν.

ε_инд=Вνℓsinα (3)

Для определения направления индукционного тока при движении проводника в магнитном поле пользуются правилом правой руки : правую руку располагают так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а большой отогнутый палец показывал направление движения проводника. Тогда четыре вытянутых пальца укажут направление индукционного тока.

Порядок выполнения работы

Опыт 1

1. Присоединить зажимы гальванометра к зажимам катушки.

2. Внести полосовой магнит внутрь катушки, наблюдая одновременно за стрелкой гальванометра.

3. Повторить наблюдение, выдвигая сердечник из катушки, а также меняя полюса магнита.

4. Зарисовать схему опыта 1 и проверить выполнение правила Ленца в каждом случае.

Опыт 2

1. Присоединить первую катушку к источнику постоянного тока 6,3 В, через выключатель.

2. Присоединить вторую катушку к миллиамперметру.

3. Ввести вторую катушку в первую, наблюдая за стрелкой миллиамперметра.

4. Повторить наблюдение, выдвигая катушку.

5. Зарисовать схему опыта 2 и проверить выполнение правила Ленца в каждом случае.

Опыт 3

1. Вставить вторую катушку в первую.

2. Замыкая и размыкая ключ, наблюдать отклонение стрелки миллиамперметра.

3.Зарисовать схему опыта 3 и проверить выполнение правила Ленца.
Опыт 4

1. Присоединить первую катушку к источнику переменного тока 6,3 В.

2. Присоединить вторую катушку к миллиамперметру для переменного тока.

3. Включить первую катушку и пронаблюдать отклонение стрелки миллиамперметра.

4. Зарисовать схему опыта 4.

Контрольные вопросы

Вариант 1

1. Одинаковую ли работу нужно совершить для того, чтобы вставить магнит в катушку, когда ее обмотка замкнута и когда разомкнута?

2. Всегда ли при изменении потока магнитной индукции в проводящем контуре в нем возникает э.д.с.

3.Замкнутое кольцо движется в однородном магнитном поле поступательно: вдоль линий магнитной индукции; перпендикулярно к ним. Возникнет ли в кольце индукционный ток?

4.Как надо перемещать в магнитном поле Земли замкнутый проволочный прямоугольник, чтобы в нем наводился ток?

5.Верно ли утверждение, что электромагнит не действует на медную пластинку?

Вариант 2

1. Два одинаковых магнита одновременно начинают падать с одной и той же высоты через закрепленные проводящие кольца. Первый - через замкнутое кольцо, второй - через разомкнутое. Какой магнит упадет раньше? Почему?

2. Проводящий контур движется поступательно в магнитном поле: однородном; неоднородном. Возникает ли э.д.с. индукции в этих случаях?

3. Всегда ли при изменении магнитной индукции в проводящем контуре, расположенном перпендикулярно к линиям магнитной индукции, в нем возникает э.д.с. индукции? индукционный ток?

4. Почему для обнаружения индукционного тока замкнутый проводник лучше брать в виде катушки, а не в виде прямолинейного провода?

5. Усовершенствованные телефонные (радио) наушники используют как телефон и как микрофон. Объясните действие радионаушника в качестве микрофона.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №13

ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА В ЦЕПИ С КОНДЕНСАТОРОМ

Цель работы: рассчитать действующее значение силы переменного тока в цепи с конденсатором известной электроёмкости; выполните измерение силы тока в этой цепи; сравните расчётные и экспериментальное значение силы тока.

Оборудование:

1. Источник переменного напряжения (6В)

2. Конденсатор бумажной (6мкф)

3. Миллиамперметр переменного тока

4. Вольтметр переменного тока

5. Омметр

6. Соединительные провода.

Теория: два проводника, разделённые слоем диэлектрики обладают электроёмкостью С.

При подаче переменного напряжения между такими проводниками перенос электрических зарядов сквозь диэлектрик не проходит периодически повторяющиеся процессы зарядки и разрядки конденсатора приводят к возникновению переменного тока в цепи, содержащей конденсатора. Действующее значение силы тока I_д в этой цепи определяется значение электроёмкости С, частотой ωׂвынужденных колебаний силы тока в цепи и действующим значениям напряжения U на обкладках.

~6в

Iд =U ωC (1)

Данное равенство справедливо если можно пренебречь активным сопротивлением R остальных участков цепи, то есть если

Xc = 1/ ωC = 1/ 2πfC >> R , (2)

Таким образом, рассчитав силу тока по формуле(1) можно сравнить полученное значение с показателем миллиамперметра, предварительно убедившись в справедливости неравенства (2).

Порядок выполнения работы.

1. Соберите электрическую цепь по схеме, представленной на рисунке, выполните измерение силы тока в цепи Iд. экспериментальное при напряжении 6В.

2. Вычислите ёмкостное сопротивление Хс конденсатора на частоте 50гц по формуле (2).

3. Рассчитайте действующее значение силы тока Iд в цепи с конденсатором при подаче его обкладки переменного напряжения 6В .

4. Измерьте с помощью омметра электрическое сопротивление R проводящих проводов и амперметра.

5. Вычислите абсолютную и относительную погрешности экспериментального измерения силы тока в цепи Iд._Э и теоретического значения I_д .

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

U,B	F, Гц	С,Ф	Xc , Ом	R Ом	I _э _, A	I _л , А	Δ I	εI

Контрольные вопросы

Вариант 1

1.Запишите закон Ома для цепи переменного тока с конденсатором и катушкой.

2. Запишите формулу собственной частоты колебаний.

3. Запишите формулу связи частоты и периода колебаний.

4. Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью 0,5 Гн и конденсатора емкостью 0,5 мкФ. Конденсатору сообщили заряд 2,5 мкКл. Найти зависимость напряжения на обкладках конденсатора, силы тока в цепи, энергии электрического поля конденсатора, энергии магнитного поля катушки от времени.

5. Найти индуктивность катушки, если амплитуда переменного напряжения на ее концах равна 157В, амплитуда силы тока 5А и частота тока 50 Гц. Активным сопротивлением катушки пренебречь.

Вариант 2

1. Запишите формулу Томсона.

2. Запишите формулу циклической частоты.

3.Запишите формулу связи циклической частоты колебаний с линейной частотой колебаний и периодом колебаний

4.Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью 0,2 Гн и конденсатора емкостью 10мкФ. Конденсатор зарядили до напряжения 2В, и он начал разряжаться. Какой будет сила тока в тот момент, когда энергия окажется поровну распределенной между электрическим и магнитным полем?

5. Рамка площадью 400 см² имеет 100 витков и вращается в магнитном поле с индукцией 10мТл. Период вращения рамки составляет 0,1с, ось вращения перпендикулярна силовым линиям. Определить максимальное значение ЭДС индукции, возникающей в рамке.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №14

ИЗМЕРЕНИЕ ИНДУКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КАТУШКИ

Цель работы: вычислить индуктивное сопротивление катушки и ее индуктивность по результатам измерений напряжений на катушке и силы тока в цепи.

Оборудование

1. Источник переменного напряжения (6В)

2. Катушка разборного трансформатора

3. Вольтметр и миллиамперметр переменного тока

4. Соединительные провода

5. Ключ однополюсной

6. Омметр

Теория

Индуктивное сопротивление катушки переменному току с частотой ω равно:

Х_L=ωL=2πfL (1)

Если активное сопротивление обмотки катушки значительно меньше индуктивного сопротивления катушки переменному току (R X_L), то зависимость между действующими значениями силы тока в катушке и напряжения, приложенного к концам ее обмотки, определяется выражением:

I= U /Х_L₌U/2πfL (2).

Цель данной работы – измерить индуктивное сопротивление и определить индуктивность катушки. Эта задача осложняется тем обстоятельством, что наряду с индуктивным сопротивлением, катушка обычно обладает еще активным сопротивлением R.

Для определения индуктивного сопротивления катушки Х_L можно определить ее полное сопротивление переменному току Z, измерив действующие значения переменного напряжения на концах катушки U и силу тока I в ней: Z= U /I (3)

Затем, используя выражение Z= = Х_L ² (так как Х_С =0), можно найти индуктивное сопротивление катушки: Х_L = (4).

Активное сопротивление R катушки К можно измерить в отдельном опыте с помощью омметра.

Порядок выполнения работы

1. Соберите электрическую цепь

2. Выполните измерение силы тока I в цепи при напряжении 6В. Вычислите полное сопротивление катушки Z по формуле (3).

3. Выключите переменное напряжение и измерьте активное сопротивление катушки R омметром.

4. По результатам измерений полного Z и активного R сопротивление катушки вычислите ее индуктивное сопротивление Х_L по формуле (4) и индуктивность L из формулы (1).

5. Вычислите относительную погрешность измерений индуктивности по формуле

ε L= ^.100%

где L_таб.=0,03 Гн.

6. Результаты занести в таблицу 1.

Таблица 1

ν, гц	U ,в	I ,А	Z , Ом	R , Ом	Х _L _, Ом	L , Гн	ε L , %

Контрольные вопросы

Вариант 1

1.По какой формуле можно вычислить индуктивное сопротивление катушки переменного тока?

2. Как изменится индуктивное сопротивление, если увеличить индуктивность катушки? Как изменится индуктивное сопротивление, если увеличить частоту переменного тока?

3. Индуктивность катушки увеличили в 2 раза, а силу тока в ней уменьшили в 2 раза. Как изменилась энергия магнитного поля катушки? 4. Индуктивное сопротивление катушки в цепи переменного тока 50 Гц равно 31,4 Ом. Чему авна индуктивность катушки? 5. Найдите частоту собственных колебаний в контуре с индуктивностью катушки 10 мГн и емкостью конденсатора 1 мкФ Вариант 2 1.По какой формуле вычисляют собственную частоту колебаний в колебательном контуре? 2.Как изменится собственная частота колебаний колебательного контура, если уменьшить ёмкость конденсатора в 4 раза? 3. Как изменится собственная частота колебаний колебательного контура, если увеличить индуктивность катушки? 4.Что называют резонансом? 5.Найдите период колебаний в колебательном контуре, если индуктивность катушки 0,01 Гн, а емкость конденсатора 4 мкФ.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15

ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРА

Цель работы

1.Изучить устройство трансформатора.

2.Определить коэффициент трансформации трансформатора.

Оборудование

1.Трансформатор.

2.Вольтметры.

3.Источник переменного напряжения.

4.Соединительные провода

Теория

Трансформатор-это устройство, преобразующее энергию переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при неизменной частоте. Трансформатор состоит из двух основных частей: сердечника (магнитопровода) и двух или более обмоток. Одна из обмоток включается в сеть переменного тока и называется первичной 1 (рис.1). Остальные обмотки являются вторичными 2. Сердечник трансформатора служит для концентрации магнитного потока Ф.

E₁= -ω₁Ф, Е₂=Фω₂ (1)

k= E₁/ Е₂= ω₁/ ω₂(2)

При k <1 трансформатор повышает напряжение, при k >1 - понижает напряжение.

Экспериментально для определения коэффициента трансформации используется формула

k= ω₁/ ω₂(3)

Трансформатор может работать в режиме холостого хода и режиме нагрузки. Режим холостого хода - это режим, в котором I₂= 0 , т.е. нагрузка к вторичной обмотке не подключена.

Трансформатор имеет высокий КПД (более99%), поэтому можно записать соотношение U₁ / U₂= I₂/ I₁, т.е. трансформатор изменяет не только напряжение, но и силу тока I.

В трансформаторе имеются два вида потерь мощности: потери в меди и потери в стали. Потери в меди (потери в обмотках) зависят от силы тока I₁и I₂. Потери в стали (потери в магнитопроводе) зависят от напряжения U и расходуются на перемагничивание сердечника и вихревые токи в нем.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему

2.Включить трансформатор в сеть и измерить напряжения и .

3.Вычислить коэффициент трансформации трансформатора.

4.Сделать вывод о типе трансформатора.
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы

Вариант 1

1.Что такое трансформатор?

2.Какая обмотка трансформатора называется первичной?

З. От чего зависят потери в стали?

4.Почему обмотки трансформатора изготовляются из меди?

5.От чего зависит коэффициент трансформации?

Вариант 2

1.Где и для чего применяются трансформаторы?

2.Какая обмотка трансформатора называется вторичной?

З. Как можно определить коэффициент трансформации?

4.От чего зависят потери в меди?

5.Почему сердечник трансформатора собирается из отдельных изолированных друг от друга стальных пластин?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №16

СБОРКА И НАСТРОЙКА ПРОСТЕЙШЕГО ДЕТЕКТОРНОГО

РАДИОПРИЕМНИКА

Цель работы: изучить работу простейшего детекторного радиоприемника

Оборудование

1.Катушка контурная.

2.Конденсатор переменной емкости.

3.Диод полупроводниковый.

4.Конденсатор постоянной емкости.

5.Телефон (наушники)

6.Провода и планки соединительные.

7.Провода для антенны и заземления.

8.Монтажная доска, винты, шайбы.

Теория

Радиоприемником называют устройство, позволяющее принимать высокочастотные модулированные электромагнитные колебания и преобразовывать их в механические звуковой частоты.

Радиоволны, излучаемые передающими радиостанциями, индуцируют в антенне А приемника высокочастотные (ВЧ) токи, которые поступают в резонансный колебательный контур РК (рис 1). Колебательный контур выделяет колебания лишь той радиостанции, частота которой совпадает с частотой колебаний приемного колебательного контура. При этом наступает электрический резонанс- сопротивление контура уменьшается, а принятый электрический сигнал усиливается настройка в резонанс достигается обычно изменением емкости приемного колебательного контура конденсатором переменной емкости . Модулированные ВЧ колебания (рис. 2), принятые колебательным контуром приемника с помощью детектора Д, которым обычно сложит полупроводниковый диод, преобразуются в пульсирующий ток одного направления, амплитуда которого изменяется со звуковой частотой.

Если к телефону Т или динамику параллельно присоединить блокировочный конденсатор С₂ то пульсирующий ток высокой частоты пойдет через конденсатор, а ток низкой (звуковой) частоты - через катушку телефона; его мембрана придет, в колебательное движение со звуковой частотой передающей станции

Простейший из радиоприемников не требует для работы электрической энергии: он работает только за счет энергии принятого сигнала, поэтому позволяет принять и прослушать мощные ближайшие радиостанции определенного диапазона частот.

Электромагнитные волны, охватывающие диапазон частот от 1^.10⁴ до 3 ^.10¹¹ Гц называют радиоволнами

Радиоволны подразделяют на:

длинные λ = 10 000 ÷ 1000м,

средние λ = 1 000 ÷ 100м,

короткие λ = 100 ÷ 10 м,

ультракороткие λ= 10 ÷ 0,001м.

Порядок выполнения работы

1.Изучить схему и собрать простейший детекторный радиоприемник.

2.Медленно вращая ручку конденсатора переменной емкости, настроить колебательный контур резонанс с частотой принимаемой радиостанции и прослушать радиопередачу.

3.Оформить отчёт по лабораторной работе.

4.Перечислить в отчет основные физически явления, лежащие в основе работы радиоприемника.

5.Письменно ответить на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

Вариант 1

1.Каково назначение антенны и заземления?

2.Какова физическая сущность электрического резонанса?

3.каково соотношение между длиной, частотой и скоростью распространения радиоволны?

4.Почему при радиосвязи колебания высокой частоты называют несущим?

5.Почему при связи на коротких волнах образуются зоны молчания?

Вариант 2

1.Каково назначение детектора?

2.Что называется амплитудной модуляцией?

3.Почему радиоприемник в автомашине плохо работает, когда она проезжает под мостом?

4.Чему равна длина волны, создаваемая радиостанцией, работающей на частоте 1,5 МГц?

5.Какова причина радиопомех от проходящего вблизи трамвая?

6.Почему радиолокационная установка должна посылать радиосигналы в виде коротких импульсов, следующих друг за другом непрерывно.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №17

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ

ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ

Цель работы: экспериментально определить длину световой волны.

Оборудование

1.Прибор для определения длины световой волны.

2.Дифракционная решетка.

3.Люминесцентная лампа.

Теория

Часть 1

Параллельный пучок света, проходя через дифракционную решетку, вследствие дифракции на решетке, распространяется по всевозможным направлениям и интерферирует. На экране, установленном на пути интерферирующего света, можно наблюдать интерференционную картину. Максимумы света наблюдаются в точках экрана, для которых выполняется условие-

∆= n λ (1),

Где ∆ - оптическая разность хода волн; λ- длина световой волны; n-номер максимума. Центральный максимум называют нулевым; для него ∆=0. Слева и справа от него располагаются максимумы высших порядков. Условие возникновения максимума (1) можно записать иначе:

nλ= dsin (2)

Здесь (см. рис.1) d-период дифракционной решётки; - угол, под которым виден световой максимум (угол дифракции). Так как углы дифракции, как правило, малы, то для них можно принять sin = tg , a tg = a / b (рис. 1). Поэтому

n λ = d a / b (3)

λ = d a / n b (4)

В данной работе эту формулу используют для вычисления длины световой волны.

Часть 2

Анализ формулы показывает, что положение световых максимумов зависит от длины волны монохроматического света: чем больше длина волны, тем дальше максимум от нулевого. Белый свет по составу - сложный.. Нулевой максимум для него белая полоса, а максимумы высших порядков представляют собой набор семи цветных полос, совокупность которых называют спектром соответственно 1,2... порядка (см. рис. 2).

Получить дифракционный спектр можно, используя прибор для определения длины световой волны (рис.3). Прибор состоит из бруска 1 со шкалой 2 (по ней определяется расстояние Ь). Вдоль бруска в боковых пазах его может перемещаться ползунок 3 с экраном 4 (по нему определяется расстояние а). К концу бруска прикреплена рамка 5, в которую вставляют дифракционную решетку.

Порядок выполнения работы

1.Направить щель экрана на окно (люминесцентную лампу).

2.Смотря через дифракционную решетку на экран, направить прибор на источник света.

3.Перемещением экрана со шкалой по продольной линейке добиться четкого изображения на экране спектров 1 и 2 -го порядка (Наилучшее расстояние b для получения точных результатов для данного прибора в пределах 10-20 см).

4.Определить расстояние от нулевого деления шкалы экрана до середины полоски нужного цвета (расстояние а). (Рис 4)

5.Измерить расстояние от решетки до экрана (b). (Рис 4)

6.Опыт повторить 3 раза со спектрами 1 и 2-го порядка (по индивидуальному заданию преподавателя).

7.По формуле (4) вычислить λ.

8. Выбрав табличное значение длины волны (см. Таблицу 1), во всех 3 опытах рассчитать абсолютную погрешность измерений по формуле: ∆ λ= | λ _таб - λ| (4)

Таблица 1

Цвет	Границы, нм 9	Цвет	Границы, нм
Фиолетовый	380-450	Желто-зеленый	550-575
Синий	450-480	Желтый	575-585
Голубой	480-510	Оранжевый	585-620
Зеленый	510-550	Красный	620-760

9. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 2.

Таблица 2

№	d( м )	N	а (м)	b (м)	λ (м)	Цвет
1
2
3

Контрольные вопросы

Вариант 1

1.Почему нулевой максимум дифракционного спектра белого света - белая полоса, а максимумы высших порядков - набор цветных полос?

2.Какова природа световых волн и звуковых волн?

3.Имеем графическое изображение красной, фиолетовой и желтой световой волны

(см. рис.5). Какой график, какой волне принадлежит ?

Вариант 2

1.Какой вид имеет интерференционная картина в случае монохроматического света?

2.Частота 7,5 * 10¹⁴ Гц. Какому цвету соответствует эта частота?

3.Почему стоя за колонной в театре, мы слышим певца, но не видим его?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №18

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СТЕКЛА

Цель работы: научиться на практике рассчитывать показатель преломления стекла.

Оборудование

1. Стеклянная пластинка с двумя параллельными гранями.

2. Транспортир.

3. Линейка.

4. Два цветных карандаша.

5. Таблица синусов.

Теория

Изменение скорости и направления распространения света на границе раздела двух прозрачных сред различной оптической плотности называют преломлением света. При этом свет меняет свое направление. Преломление света подчиняется следующим законам:

Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β есть величина постоянная для двух данных сред и называется относительным показателем преломления второй среды относительно первой:

n = sin α / sin β (1)

Луч падающий и луч преломленный, а также перпендикуляр, проведенный через точку падения луча к границе двух сред, лежат в одной плоскости.

Порядок выполнения работы

1. На листе тетради провести две параллельные линии разного цвета на расстоянии 0,5-1,5 см друг от друга.

2. Положить на эти линии плоскопараллельную пластинку так, чтобы линии входили в одну из параллельных граней.

3. Поворачивать пластинку так, чтобы начало одной цветной линии совпало с продолжением линии другого цвета.

4. Обвести параллельные грани пластинки, это и будет граница раздела двух сред (см. рисунок1).

5. Снять пластинку с листа бумаги, прочертить ход преломленного луча в пластинке.

6. Провести перпендикуляр к границе раздела двух сред «воздух-стекло» через точку падения светового луча (к одной из параллельных граней).

7. Отметить и измерить транспортиром угол падения светового луча.

8. Отметить и измерить транспортиром угол преломления светового луча.

9. По формуле (1) вычислить показатель преломления стекла.

10. Всего проделать 3 таких опыта, меняя расстояния между двумя разноцветными линиями.

11. Рассчитать абсолютную погрешность вычислений для каждого опыта

Δn= | n_табл-n| , где для стекла n_табл⁼ 1,5

12. Рассчитать относительную погрешность вычислений для каждого опыта.

δn= Δn ^.100% /nтабл

12. Результаты измерений и вычислений записать в отчет по лабораторной работе.

№ опыта	Угол падения α	Угол преломления β	sinα	sinβ	Показатель преломления n	Среднее значение показателя преломления n_ср	ε% относительная погрешность
1
2
3

Контрольные вопросы

1. Чем отличается относительный показатель преломления от абсолютного показателя?

2. На чем основано явление рефракции в атмосфере?

3. Почему, сидя у костра, мы видим предметы по другую сторону костра колеблющимися?

4. Показатель преломления алмаза 2,4. Чему равна скорость света в алмазе?

5. Почему изменяется направление луча света при его переходе из одной прозрачной
среды в другую?

6. В чем сущность явления преломления света и какова причина этого явления?

7. В каких случаях свет на границе раздела двух прозрачных сред не преломляется?

8. Покажите на чертеже ход луча и стекла в воду?

9. Что можно сказать о длине и частоте светового луча при переходе его из воздуха в алмаз?

10. Показатель преломления воды 1,33. Чему равна скорость света в воде?

11. Ход луча в плоскопараллельной пластинке и трехгранной призме.

12. Полное внутреннее отражение.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 19

НАБЛЮДЕНИЕ СПЕКТРОВ ИСПУСКАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ

С ПОМОЩЬЮ СПЕКТРОСКОПА

Цель работы: научиться наблюдать спектры испускания веществ.

Оборудование

1. Спектроскоп.

2. Люминесцентная лампа.

3. Спектральные трубки.

4. Источник тока.

5. Цветные карандаши.

Теория

Если узкий пучок света направить на трехгранную стеклянную призму, а на пути прошедших через призму лучей поместить экран, то на экране можно видеть цветную полоску радуги - спектр. Спектром называют совокупность монохроматических цветов, расположенных в определенном порядке. Причина наблюдаемого явления состоит в том, что лучи света в вакууме имеют одинаковую скорость "с", а в другой среде их скорость неодинакова и зависит от частоты колебаний. Так как коэффициент преломления n=c/v зависит от скорости-распространения световых волн, то лучи разных частот преломляются по-разному. Наблюдать спектр можно с помощью спектроскопа, В зависимости от природы источника света получают сплошной спектр и спектр поглощения. Сплошной спектр дают светящиеся твердые и жидкие тела, а также плотный газ. Линейчатый спектр дают светящиеся пары и газы. Спектр поглощения образуется при прохождении светового потока через газовую среду.

В данной наблюдение спектров испускания различных веществ производится с помощью спектроскопа.

Порядок выполнения работы

Наблюдение сплошного спектра.

1. Пронаблюдать спектр дневного света и спектр люминесцентной лампы дневного света, приблизив окуляр спектроскопа к глазу.

2.Зарисовать спектры, сохранив последовательность расположения основных цветов спектра и яркость отдельных участков.

Наблюдение линейчатого спектра.

1. Направить щель спектроскопа параллельно щели спектральной трубки.

2. Рассмотреть спектры газов, отметить характерные для них цветные линии, расположенные на некотором расстоянии друг от друга.

3. Зарисовать спектры, сохраняя наблюдаемые в них цвета линий и относительное расстояние между ними.

Сделать выводы по каждому наблюдению и подпись к каждому спектру, в ко торой отметить вид спектра и вещества.
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы

Вариант 1

1. Какова причина разложения белого света призмой?

2. Будут ли изменяться частота и длина световой волны при переходе зеленого света
из воздуха в воду •

3. Почему спектр, полученный с помощью призмы, применяют в основном для изучения состава коротковолнового излучения, а длинноволновое излучение анализируют с помощью дифракционного спектра?

4. Почему при уменьшении напряжения "световая отдача" ламп накаливания
уменьшается и свечение приобретает красный оттенок?

5. Электрическую лампу накаливают постепенно. Какие изменения в спектре лампы
при этом наблюдаются?

Вариант 2

1. Как объяснить происхождение линейчатых спектров?

2. В чем отличия дифракционного и дисперсионного спектров?

3. Почему стеклянная призма непригодна для получения спектров инфракрасного и ультрафиолетового излучения? Какие призмы нужны для этих двух случаев?

4. Что можно узнать о составе сплава по яркости спектральных линий в его спектре?

5. По каким спектрам можно производить спектральный анализ?

ИЗУЧЕНИЕ ТРЕКОВ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ ПО ГОТОВЫМ

ФОТОГРАФИЯМ

Цель работы

1. Ознакомиться с одним из методов изучения заряженных частиц. 2.Закрепить и углубить знания по теме « Элементарные частицы».

Оборудование

1.Фотографии или рисунки косых столкновений частиц.

2.Транспортир.

3.Линейка.

4.Тонко заточенный карандаш.

Теория

В результате нецентрального (косого) соударения двух элементарных частиц каждая разделяется по траектории, выходящей из одной точки, поэтому образуется "вилка".

На рис. 1 показана импульсная диаграмма такого взаимодействия движущейся частицы и неподвижной. Здесь

М - масса движущейся частицы;

v , v ₁ - скорость движущейся частицы до и после взаимодействия;

m- масса неподвижной частицы;

u - скорость движения неподвижной частицы после взаимодействия;

θ - угол рассеяния;

φ - угол отдачи;

М v и М v ₁ - векторы импульсов налетающей частицы до и после взаимодействия;

m u - вектор импульса неподвижной частицы после взаимодействия; Используя закон сохранения энергии и теорему синусов можно вывести соотношение:

M / m = sin (θ + 2 φ) / sin θ (1)

позволяющее решить ряд задач по трекам частиц на готовых фотографиях.

Порядок выполнения работы

1.Используя рисунок (фотографию), скопировать его на прозрачную бумагу, прикрепить в тетрадь скопированный трек налетающей частицы и продолжить его тонкими линиями.

2. Начертить прямолинейные участки треков взаимодействующих частиц, сохранив углы рассеяния θ и отдачи φ. Отметить эти углы и измерить транспортиром.

3. Записать массу m или М известной частицы в а.е.м. и, используя формулу (1), вычислить массу неизвестной частицы .

4. Зная массу и используя таблицу " Периодическая система элементов ", определить ядром какого атома является неизвестная частица. Назвать эту частицу.

5. Результаты измерений записать в таблицу 1.

Таблица 1

№	r м	v м/с	p кг*м/с	E_к Дж	Вид частицы
1					Протон
2					протон

Контрольные вопросы

Вариант 1

1. Что вам известно о протоне?

2. Дайте определение атомной единицы массы. Укажите ее соотношение с килограммом.

3. Как узнать ядро какого атома приобретает большую кинетическую энергию после столкновения?

4. По какому принципу частицы делят на адроны и лептоны?

5. Какими частицами обмениваются нуклоны в ядре при взаимодействиях?

Вариант 2

1.Что вам известно о α- частице?

2. Какие частицы относятся к нуклонам?

3.По какой схеме распадается свободный нейтрон? Каково время его жизни?

4.Какой заряд и массовое число имеет электрон? Его обозначение в ядерных реакциях?

5.Какие законы сохранения действуют в ядерных реакциях?

Дата: 2019-02-25, просмотров: 486.

⇐ Предыдущая 5 6 7 8 9 10 11 12 1314