Слишком сложно? Тогда запросите консультацию специалиста!
Наша компания занимается тем, что помогает студентам выполнять различные учебные работы на заказ. Вы можете ознакомиться с перечнем выполняемых работ, а так же с их стоимостью на странице с ценами.
ВИЗНАЧЕННЯ ДОВЖИНИ СВІТЛОВОЇ ХВИЛІ ЗА ДОПОМОГОЮ ДИФРАКЦІЙНОЇ РЕШІТКИ
Обладнання: прилад для визначення довжини світлової хвилі; дифракційна решітка; освітлювач; світлофільтри різного кольору.
Теоретичні відомості
Дифракція світла – це явище огинання світловою хвилею країв непрозорих перешкод, розміри яких сумірні з довжиною світлової хвилі. На явищі дифракції світла ґрунтується будова такого оптичного приладу, як дифракційна решітка.
Дифракційна решітка – це прозора скляна пластинка з великою кількістю паралельних штрихів (до 1200 на 1 мм). Кожна щілина дає на екрані свою дифракційну картину, але у випадку наявності багатьох паралельних щілин на неї накладається картина, що є результатом інтерференції дифрагованих хвиль від різних щілин.
У випадку монохроматичного світла місцям підсилення світлових коливань (максимумам) відповідають на екрані світлі смуги певного кольору. Якщо ж використати біле світло, то в цьому випадку центральний максимум дає білу смугу, яка називається дифракційним спектром нульового порядку, а всі інші максимуми дають на екрані різнокольорові смуги, бо максимуму іншого кольору відповідає інший кут відхилення. Ці кольорові смуги називають спектрами першого, другого, …, 
-го порядку (як праворуч, так і ліворуч від спектру нульового порядку).
За формулою дифракційної решітки легко визначити довжину світлової хвилі, тобто:
(10.1)
Лабораторна робота виконується на установці (рис. 30).
Рис. 30
Дивлячись на освітлювач крізь дифракційну решітку, бачимо різні порядки дифракційного спектру від щілини. Так як постійна решітки 
відома, а порядок спектру легко визначити візуально, то для визначення довжини хвилі 
треба визначити 
.
Для цього потрібно виміряти на установці відстань 
від щілини до решітки і відстань 
між лініями спектру – го порядку даного кольору ліворуч і праворуч від щілини (рис. 31). Маємо таке співвідношення 
, а внаслідок того, що кути 
малі, можна прийняти, що 
.
А тому формула (10.1) матиме такий вигляд:
(10.2)
Рис. 31
Порядок виконання роботи
1. Встановіть освітлювач на висоті щілини установки.
2. Встановіть в тримач установки дифракційну решітку.
3. Ввімкніть освітлювач без фільтрів і розгляньте дифракційну картину.
4. Виміряйте відстані 
та .Користуючись формулою (10.2), визначте довжину світлової хвилі для кожного з порядків.
5. Виконайте пункти 1–4 для зеленого та червоного світлофільтрів. Результати вимірювань та обчислень внесіть в таблицю.
| Колір світлофільтра |
|
|
|
|
| 
| 
|
6. Запишіть підсумкові результати довжини хвилі кожного кольору світла з врахуванням похибок.
Контрольні запитання
1. В чому полягає явище інтерференції світла?
2. Які джерела світла називаються когерентними?
3. За яких умов при інтерференції світла спостерігається його підсилення? послаблення?
4. Що називається дифракцією світла? За яких умов вона спостерігається? Чим дифракція відрізняється від інтерференції світла?
5. Виведіть формулу дифракційної решітки.
6. Що таке постійна решітки ?
7. Як ви розумієте порядок спектру ?
8. Що таке довжина хвилі?
9. Запишіть формулу зв’язку довжини хвилі з частотою світла.
10. Випишіть з будь-якого посібника значення довжин хвиль для семи основних кольорів спектру.
Лабораторна робота № 11
ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАЛЕЖНОСТІ СИЛИ ФОТОСТРУМУ ВІД ПОВЕРХНЕВОЇ ГУСТИНИ ПОТОКУ ВИПРОМІНЮВАННЯ
Обладнання: лабораторний прилад для вивчення законів фотометрії; мікроамперметр на 100 мкА; джерело струму на 4 В; реостат РПШ; перемикач; комплект з’єднувальних провідників.
Теоретичні відомості
В даній роботі застосовується селеновий фотоелемент (рис. 32). Він складається з залізної пластинки 1 у вигляді круга, покритої шаром селену 2, на який нанесено тонкий напівпрозорий шар золота 3. Від залізної пластинки і плівки золота (на неї покладено контактне кільце 4) зроблені відводи до затискачів, за допомогою яких фотоелемент вмикають в електричне коло. В результаті спеціальної обробки частина атомів золота проникає в селен, який має діркову провідність, і утворює в ньому шар з електронною провідністю.
Рис. 32
На межі двох шарів з різним видом провідності створюється електронно-дірковий перехід.
При освітленні фотоелемента в селені з’являються вільні носії заряду, які під дією електричного поля електронно-діркового переходу розподіляються: електрони накопичуються в електронному напівпровіднику, а дірки – в дірковому. В результаті на затискачах фотоелемента виникає фотоелектрорушійна сила. Якщо фотоелемент під’єднати до гальванометра і направити на нього світло від освітлювача, то в колі виникне електричний струм (фотострум). Сила фотоструму залежить від поверхневої густини потоку випромінювання.
Прилад, з яким виконують дану роботу, - це горизонтально розташована пластмасова труба, закрита з обох кінців і закріплена на двох підставках (рис. 33). В лівій частині труби знаходиться селеновий фотоелемент, з’єднаний гнучкими провідниками з двома затискачами, встановленими в кінці труби. За допомогою рукоятки фотоелемент можна повертати навколо горизонтальної осі на 90˚. Вісь обертання проходить по діаметру активної поверхні фотоелемента. Кут повороту визначають за шкалою кутоміра, закріпленого на поверхні корпусу приладу.
Рис. 33
Середня частина труби складається з двох половин. Внизу в трубі є щілина, закрита клапаном з чорної тканини. Вздовж щілини переміщують джерело світла.
Труба приладу всередині має кілька захисних ребер і чорне матове забарвлення. Ребра захищають фотоелемент від відбитого випромінювання, а чорне забарвлення – від світлових відблисків.
В нижній частині відкидної кришки труби прикріплена шкала з поділками від 0 до 30 см, причому нульова поділка шкали суміщена з площиною чутливого шару фотоелемента.
До приладу додається мікроамперметр і лампа на підставці на 3.5 В. Лампа в дослідах використовується як джерело світла (рис. 34).
Рис. 34
В даній роботі треба дослідити залежність сили фотоструму фотоелемента від поверхневої густини потока випромінювання і побудувати графік цієї залежності.
Поверхневу густину потоку випромінювання на фотоелементі обчислюють за формулою:
(11.1)
де 
- повний потік енергії випромінювання джерела світла (його наближено приймають рівним потужності електричної лампи – 1 Вт), 
- відстань між лампою і фотоелементом, в метрах.
Порядок виконання роботи
1. Підготуйте в зошиті таблицю для запису результатів вимірювань та обчислень:
| Відстань між фотоелементом і лампою,
, м
| Поверхнева густина потоку випромінювання на фотоелементі,
, Вт/м2
| Сила фотоструму
 , мкА
|
2. Ознайомтесь з будовою приладу.
3. Розмістіть фотоелемент приладу перпендикулярно до осі приладу і з’єднайте його затискачі з мікроамперметром.
4. Приєднайте до джерела струму послідовно вимикач, реостат і електролампу. Встановіть її всередині приладу на відстані 10 см від фотоелемента; реостатом підберіть такий струм в спіралі лампи, щоб стрілка мікроамперметра відхилилась на всю шкалу.
5. Збільшуйте відстань між лампою і фотоелементом і через кожні 2 см вимірюйте силу струму. Результати вимірювань занесіть в таблицю.
6. Для кожного випадку розрахуйте поверхневу густину потоку випромінювання на фотоелементі за формулою (11.1). Результати обчислень занесіть у таблицю.
7. За числовими даними таблиці на міліметровому папері побудуйте графік залежності сили фотоструму від поверхневої густини потоку випромінювання. По осі абсцис відкладіть поверхневу густину потоку випромінювання в ватах на квадратний метр (Вт/м2), а по осі ординат – силу фотоструму в мікроамперах.
Контрольні запитання
1. Дайте означення фотоефекту. Запишіть рівняння Ейнштейна для фотоефекту та поясніть фізичний зміст величин, що входять до нього.
2. Як побудований селеновий фотоелемент? Поясніть механізм виникнення фотоструму в селеновому фотоелементі.
3. Як залежить сила фотоструму від поверхневої густини потоку випромінювання? (Див. графік пункту 7 “порядку виконання роботи”).
4. Що таке червона межа фотоефекту? Чому саме “червона”? Чи може “червона” межа бути “синьою”?
5. У скільки разів енергія кванта синього світла відрізняється від енергії кванта жовтого світла? Виконати необхідні розрахунки.
6. Чому фотознімки проявляють при червоному світлі?
7. Поясніть зміст формули для поверхневої густини потоку випромінювання. Чому в знаменнику написано 
? Що це таке?
8. Як знайти, яку частину енергії, що випромінюється Сонцем, отримує Земля? Виконайте відповідні розрахунки.
9. Що таке ват? Скільки зараз коштує одна побутова кіловат-година електроенергії?
10. Що таке еВ? Виразіть його в одиницях СІ.
Лабораторна робота № 12
ВИЗНАЧЕННЯ НАЙБІЛЬШ ІМОВІРНОЇ ВЕЛИЧИНИ ПОТУЖНОСТІ ЕКВІВАЛЕНТНОЇ ДОЗИ ОПРОМІНЕННЯ
Обладнання: радіометр “Прип’ять”
Теоретичні відомості
Енергія випромінювання передається живій речовині у різних процесах: іонізації з утворенням іона і електрона, при розщепленні молекул на іони, при непружних і пружних зіткненнях з частинками речовини тощо. Радіаційний остаточний прояв цього поглинання обов’язково залежить від кількості поглинутої енергії в одиниці маси живої речовини, яку називають поглинутою дозою (дозою Д). У системі CI її одиницею є грей.
1 Гр = 1 
Експерименти свідчать про те, що однакова поглинута доза для різних видів радіоактивного випромінювання в одному й тому самому органі супроводжується неоднаковим біоефектом. Найбільший вплив спричинюють a- частинки, протони, швидкі нейтрони; трохи менший – теплові нейтрони; найменший - електрони і g- кванти, які утворюють малу кількість іонів на одиницю довжини пробігу. Вказану різницю встановили експериментально. Її зручно характеризувати коефіцієнтом якості k, який показує, у скільки разів дане випрмінювання шкидливише від g- квантів з енергією 200-250 кеВ. Для b-, g- і рентгенівського випромінювання kb= kg=1; для a- частинок ka порядка 10, а для уламків ядер до 20.
До найважливіших величин радіобіології належить еквівалентна доза H іонізуючого виромінювання, яка визначається формулою:
H=k1Д1+k2Д2+... ,
де Д1, Д2 ... - дози різних видів випромінювання, k1, k2, ... - їхні коефіцієнти якості. У CI одиницею еквівалентної дози є зіверт (Зв), на честь шведського вченого Р. Зіверта. Досить часто згадується позасистемна застаріла одиниця еквівалентної дози під назвою біологічний еквівалент рентгена (скорочено бер), який дорівнює 0,01 зіверта:
1 Зв = 100 бер
Потужністю еквівалентної дози 
називають дозу, яку отримує 1 кг біологічної речовини за одиницю часу:
Радіометр “Прип’ять” в межах можливих похибок дає змогу вимірювати миттєві значення потужності еквівалентної дози іонізуючого випромінювання, де чітко проявляється її статистичний характер.
Завдання роботи полягає в знаходженні найбільш імовірного значення потужності еквівалентної дози іонізуючого опрмінення та визначення мінімальної кількості дослідів, які необхідно виконати, тобто зняти покази, щоб їх середнє значення надійно досягло найбільш імовірного.
Порядок виконання роботи
1. Радіометр “Прип’ять” (рис. 35) увімкнути в режимі вимірювання потужності еквівалентної дози опромінення 
.
2. Вимкнувши та увімкнувши вимикачем “Питание” радіометр, записати не менше 100 показів потужності дози опромінення (якщо ви не встигли якесь число записати, спокійно продовжуйте запис далі). Записуйте числа, не звертаючи уваги на крапку десяткового знаку, - це ви зробите насамкінець.
3. З усього масиву значень виберіть і запишіть найменше і найбільше.
4. Виберіть величину інтервалу значень, наприклад, два, а можна три, і заготуйте таблицю для запису даних по інтервалах:
| Номер інтервалу | Значення величини інтервалу | Кількість таких інтервалів |
Рис. 35
5. За одержаною, заповненою таблицею побудуйте графік залежності кількості інтервалів (по осі y) від їх номерів (по осі x). За графіком і таблицею визначте і запишіть значення найбільш імовірної велечини потужності еквівалентної дози дози опромінення за час спостережень в даній кімнаті.
6. Спробуйте дати відповіді на запитання: скільки треба зняти показів радіометра, щоб їх середнє значення більш-менш надійно збігалося з найбільш ймовірним значенням потужності еквівалентної дози опромінення. З ціею метою знайдіть середне значення потужності дози послідовно двох, трьох, чотирьох і т.д. записаних згідно з пунктом 2 показів радіометра. Одержані дані середнього значення дози запишіть до таблиці:
| 1. | Кількість дослідів | |||||||||||
| 2. | Середнє значення
|
7. За даними таблиці побудуйте графік залежності середнього значення від кількості взятих показів. За цим графіком визначте і запишіть приблизну мінімальну кількість дослідів, показів, при якій середнє значення потужності дози вже буде наближено дорівнювати найбільш імовірному.
8. Запишіть розгорнуту відповідь - висновок за наслідками експерименту.
Контрольні запитання
1. Дайте визначення таких одиниць: зіверт, грей, бекерель, кюрі, рентген, джоуль, ват.
2. Дайте коротку характеристику основних видів радіоактивного випромінювання.
3. Атомні електростанції треба будувати чи закривати? Сформулюйте самостійну аргументовану відповідь.
4. Запишіть закон радіоактивного розпаду та поясніть кожну величину в ньому.
РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА
Основна:
1. Бушок Г.Ф., Левандовский В.В., Півень Г.Ф. Курс фізики: Навч. посібник: У 2 кн. Кн. 1. Фізичні основи механіки. Електрика і магнетизм. – К.: Либідь, 2001. – 448 с.
2. Бушок Г.Ф., Венгер Є.Ф. Курс фізики: Навч. посібник: У 2 кн. Кн. 2. Оптика. Фізика атома і атомного ядра. Молекулярна фізика і термодинаміка. – К.: Либідь, 2001. – 422 с.
3. Савельев И.В. Курс общей физики: Учебное пособие для студ. втузов. В 3-х т. Т.1. Механика. Колебания и волны. Молекулярная фізика. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1966. – 389 с.
4. Савельев И.В. Курс физики: Учебное пособие. В 3-х т. – Т.1. Механика. Молекулярная физика. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. – 352 с.
5. Савельев И.В. Курс общей физики: Учебное пособие для студ. втузов. В 3-х т. Т.2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1978. – 480 с.
6. Савельев И.В. Курс общей физики: Учебное пособие для втузов. Т.3. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. – М.: Наука. гл. ред. физ.-мат. лит. 1987. – 320 с.
Додаткова:
1. Сивухин Д.В. Механика: Учебное пособие для вузов. – Т.1. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. – 576 с.
2. Сивухин Д.В.Термодинамика и молекулярная физика: Учебное пособие для вузов. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1990. – 592 с.
3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Электричество. Учебное пособие для вузов. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1983. – 688 с.
4. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика: Учебное пособие для вузов. – Т.4. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1985. – 752 с.
5. Сивухин Д.В. Общий курс физики: Учебное пособие вузов. В 2-х ч. – Т.5. Атомная и ядерная физика. – Ч.1. Атомная фізика. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. – 416 с.
Навчальне видання
(українською мовою)
Андрєєв Андрій Миколайович,
Іваницький Олександр Іванович,
Круцило Іван Кирилович,
Тихонська Наталія Іванівна,
Ткаченко Світлана Петрівна
ФІЗИКА: ЕЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ, ОПТИКА, АТОМНА І ЯДЕРНА ФІЗИКА
ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ ДЛЯ СТУДЕНТІВ БІОЛОГІЧНОГО ТА МАТЕМАТИЧНОГО ФАКУЛЬТЕТІВ
Рецензент А.П.Добрун
Відповідальний за випуск Н.М.Соболєва
Коректор Н.М.Соболєва
Конечно, для полного рассмотрения вопроса 'Лабораторна робота № 10. ВИЗНАЧЕННЯ ДОВЖИНИ СВІТЛОВОЇ ХВИЛІ ЗА ДОПОМОГОЮ ДИФРАКЦІЙНОЇ РЕШІТКИ', приведенной информации не достаточно, однако чтобы понять основы, её должно хватить. Если вы изучаете эту тему, с целью выполнения задания заданного преподавателем, вы можете обратится за консультацией в нашу компанию. В нашей команде работает большой состав специалистов, которые разбираются в изучаемом вами вопросе на экспертном уровне.
Хм, так же просматривали
