Порядок выполнения работы

1. Собрать цепь по схеме

К

1 2 3

ЭО

_ L

Е

С

+

R y

2. Установить сопротивление Ом, чтобы разряд конденсатора имел колебательный характер.

3. По шкале на экране осциллографа измерить длину горизонтального отрезка развертки времени, соответствующего промежутку времени с.

4. Отсчитать на изображении кривой полных периодов (6-10) и измерить соответствующую им длину отрезка развертки.

5. Определить период Т и циклическую частоту собственных колебаний напряжения по формулам:

;

6. Измерить по шкале на экране осциллографа ординату ( ) кривой, изображающую амплитуду напряжения на конденсаторе в некоторый момент времени, и ординату ( ) той же кривой, изображающую амплитуду напряжения на конденсаторе по истечении N полных периодов от начала отсчета времени ( ).

7. По формуле рассчитать коэффициент затухания.

8. Зная С и L цепи, рассчитать критическое сопротивление . Полученный результат проверить на опыте. Изменяя сопротивление, добиться апериодического разряда конденсатора.

Контрольные вопросы

1. Запишите 2 закон Кирхгофа для цепи, содержащей сопротивление R и конденсатор С.

2. Запишите 2 закон Кирхгофа для цепи, содержащей сопротивление R, L и С.

3. Запишите уравнения, выражающие изменение напряжения на обкладках конденсатора при разряде конденсатора в цепи с R и С и в цепи с R, L, С.

4. Чему равна постоянная времени и в чем ее физический смысл.

5. Запишите формулы для коэффициента затухания и логарифмического декремента затухания. В чем их физический смысл?

6. Что такое критическое сопротивление?

Литература

1. Савельев И.В. Курс общей физики, т2

2. Зисман Г.А. Годес О.М. Курс общей физики, т2

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СТЕКЛА

С ПОМОЩЬЮ МИКРОСКОПА

Цель работы: изучение законов отражения и преломления света.

Задачи работы: определить относительный показатель преломления стекла.

Приборы и принадлежности: измерительный микроскоп с микрометрическим винтом; микрометр; измеряемые стеклянные пластинки со штрихами на обеих поверхностях; осветитель.

Теория метода и описание установки

При прохождении света через ровную и плоскую границу двух прозрачных веществ неодинаковой оптической плотности падающий луч света АО разделяется на два луча – отраженный луч ОВ и преломленный луч OD (рис. 1). Направления этих лучей определяются следующими законами отражения и преломления света:

1. Луч АО, падающий на преломляющую поверхность, нормаль РОР к поверхности в точке падения, луч отраженный ОВ и луч преломленный OD лежат в одной плоскости.

2. Угол отражения РОВ численно равен углу падения РОА.

3. Синус угла падения относится к синусу угла преломления , как скорость света в первой среде относится к скорости света во второй среде :

.

P

A B

О Среда 1

Среда 2 (более плотная)

r

P D

Рис. 1

Последний закон говорит о том, что свет распространяется в различных средах с различной скоростью.

Для двух данных сред и для луча данной длины волны отношение скорости света в среде 1 к скорости света в среде 2 или отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная, т.е.

; .

Величина называется относительным показателем (коэффициентом) преломления второй среды по отношению к первой.

Если одна из сред, например 1, - вакуум, то показатель преломления данной среды 2 по отношению к вакууму называется абсолютным показателем преломления данной среды.

Абсолютный показатель преломления среды 2 (рис. 1)

; ,

где с – скорость света в вакууме ( );

- скорость света в данной среде 2,

т.е. абсолютный показатель преломления среды показывает во сколько раз скорость света в вакууме больше скорости света в данной среде:

.

Показатель преломления зависит от длины волны света и от свойств среды. Абсолютные показатели преломления больше единицы. Это означает, что скорость распространения света в данной среде всегда меньше, чем в пустоте.

Относительный показатель преломления двух сред связан с абсолютными показателями преломления сред и следующим соотношением:

.

Для определения показателей преломления веществ существуют различные методы. Одним из них является метод определения показателя преломления стекла при помощи микроскопа.

В основе метода лежит явление кажущегося уменьшения толщины стеклянной пластинки вследствие преломления световых лучей, проходящих в стекле при рассматривании пластинки нормально к ее поверхности. Схема прохождения лучей через стеклянную пластинку дана на рис. 2.

В точку А, находящуюся на нижней поверхности стеклянной пластинки, падают два луча света 1 и 2. Луч 2 падает на пластинку нормально к ее поверхности и поэтому проходит сквозь пластинку и выходит в воздух в точке С, не испытывая преломления. Луч 1 преломляется и выходит из пластинки в точке О по направлению ОD.

При выходе из пластинки луч OD образует угол преломления - больший, чем угол падения . Если смотреть из точки D по направлению DO, то наблюдатель будет видеть точку пересечения лучей OD и AC не в точке А, а в точке Е, т.е. толщина пластинки будет казаться равной СЕ.

r D

Воздух C O

Стекло

h

H E

Воздух A

1

2

Рис. 2

На рис. 2 видно, что кажущаяся толщина пластинки CE=h меньше истинной, т.е. действительной ее толщины CA=H.

Для лучей, близких к нормально падающим лучам, углы падения и преломления малы. В этом случае синусы можно заменить тангенсами и по закону преломления света написать (рассматривая обратный ход лучей, т.е. от D к А):

.

При рассмотрении рисунка и после соответствующих преобразований имеем:

или .

Следовательно, показатель (коэффициент) преломления стекла можно найти из отношения истинной толщины стеклянной пластинки к кажущейся ее толщине. Истинная толщина пластинки измеряется микрометром, а кажущаяся – микроскопом с микрометрическим винтом.