Линейчатые спектры

ФИЗИКА

Класс

Тетрадь

Для лабораторных работ

учащегося(йся)

_________________________________

Дата
№ работы	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Оценка

Донецк

2018

ББК 74.265.1

Ф50

Рекомендовано Министерством образования и науки Донецкой Народной Республики (Приказ от 23.08.2018 № 725.)

Рекомендовано научно-методическим советом ГОУ ДПО «Донецкий РИДПО» (протокол № 3 от 04.06.2018г.)

Составители:

Охрименко Н.А., методист по физике отдела естественных дисциплин ГОУ ДПО «Донецкий РИДПО»

Саморокова Е.В., методист методического кабинета при Управлении образования администрации города Горловка

Выхрыстюк Н.Г., учитель физики Горловского лицея № 47 «Старт»

Волкова О.О., учитель физики Горловской ОШ № 41

Бородина Н.А., учитель физики Горловской ОШ № 73

Крупко Т.Г., учитель физики Горловской ОШ № 25 с углубленным изучением отдельных предметов

Петров А.В., учитель физики Горловской ОШ № 53 с углубленным изучением отдельных предметов

Научно-методическая редакция:

Чернышев А. И., ректор ГОУ ДПО «Донецкий РИДПО», кандидат педагогических наук, доцент, академик Международной академии наук педагогического образования

Зарицкая В. Г., проректор по научно-педагогической работе ГОУ ДПО «Донецкий РИДПО», кандидат филологических наук, доцент

Карпинец А.П., доцент кафедры «Общетехнические дисциплины» ГОУ ВПО АДИ «ДонНТУ» кандидат химических наук, доцент

Рецензенты:

Панченко Е.Е., заведующий методическим кабинетом при Управлении образования администрации города Горловка

Вовк Л.П., профессор Автодорожного института ГОУ ВПО АДИ «ДонНТУ», доктор технических наук

Технический редактор, корректор:

Шевченко И.В., методист центра издательской деятельности ГОУ ДПО «Донецкий РИДПО»

Физика. 11 класс. Тетрадь для лабораторных работ / Сост. Охрименко Н.А., Саморокова Е.В., Выхрыстюк Н.Г. и др. – ГОУ ДПО «Донецкий РИДПО». – Донецк: Истоки, 2018. – 23 с.

Данное дидактическое пособие содержит обязательные лабораторные работы курса физики 11 класса, которые составлены в соответствие с действующей программой по физике и с действующими учебниками.

Пособие предназначено для учащихся 11 класса общеобразовательных учреждений и учителей физики.

СОДЕРЖАНИЕ

Инструкция по технике безопасности.. 4

Лабораторная работа №1.. 5

Лабораторная работа № 2.. 7

Лабораторная работа № 3.. 9

Лабораторная работа № 4.. 12

Лабораторная работа № 5.. 15

Лабораторная работа № 6.. 18

Лабораторная работа № 7.. 21

Инструкция
по технике безопасности

для учащихся 11 классов

1. Перед выполнением работы

1. Будьте внимательны и дисциплинированны, аккуратно и точно выполняйте указания учителя или лаборанта.

2. Перед тем, как приступить к выполнению работы, тщательно изучите ее описания, уясните ход ее работы.

2. Во время выполнения работы

1. Располагайте приборы, материалы, оборудование на рабочем месте в порядке, указанном учителем или лаборантом.

2. Не держите на рабочем месте предметы, не требующиеся при выполнении задания.

3. Размещайте приборы таким образом, чтобы исключить их падение или опрокидывание.

4. При работе со стеклянной посудой будьте очень осторожны и внимательны, чтобы не разбить ее и не порезаться.

5. При работе с линзами не касайтесь оптического стекла руками, чтобы не загрязнить его. При обнаружении трещин или сколов на стекле или линзе прекратите работу и сообщите об этом учителю.

6. Если стекло разбито во время работы, уберите со стола осколки не руками или тряпкой, а сметите щеткой в савок.

7. При работе с булавками будьте аккуратны, помните - это колющий предмет.

8. При сборке электрических цепей избегайте взаимного пересечения проводов, наконечники плотно прижимайте клеммами.

9. Не пользуйтесь проводами с нарушенной изоляцией и без наконечников.

10. Сборку электрической цепи проводите только при выключенном источнике электрического тока.

11. Не включайте электрическую цепь без проверки ее учителем или лаборантом.

12. В случае обнаружения повреждения электрического оборудования, измерительных приборов и проводов отключите источник питания и сообщите об этом учителю.

3. По окончанию работы

1. После выполнения работы по электричеству отключите источник тока, разберите электрическую цепь.

2. Аккуратно поставьте приборы в том порядке, в котором они находились в начале тока.

3. Не оставляйте рабочее место без разрешения учителя.

Лабораторная работа №1

Дата:____________

Тема: «Наблюдение действия магнитного поля на ток».

Цель: убедиться в том, что однородное магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие.

Оборудование: катушка-моток, штатив, источник постоянного тока, реостат, ключ, соединительные провода, магнит дугообразный или полосовой.

Примечание. Перед работой убедитесь, что движок реостата установлен на максимальное сопротивление.

Тренировочные задания и вопросы

1. В 1820 г. Х. Эрстед обнаружил действие электрического тока на _____

2. В 1820 г. А. Ампер установил, что два параллельных проводника с током _____________________________________________________________.

3. Магнитное поле может быть создано: а) _____ б) _____ в) _____

4. Что является основной характеристикой магнитного поля? В каких единицах в системе СИ измеряется?

5. За направление вектора магнитной индукции В в том месте, где расположена рамка с током, принимают ___________________________.

6. В чем состоит особенность линий магнитной индукции?

7. Правило буравчика позволяет ___________________________________.

8. Формула силы Ампера имеет вид: F= _____________________________.

9. Сформулируйте правило левой руки.

10. Максимальный вращающийся момент М, действующий на рамку с током со стороны магнитного поля, зависит от _____________________________.

Ход работы

1. Соберите цепь по рисунку, подвесив на гибких проводах катушку-моток.

2. Расположите дугообразный магнит под некоторым острым углом α(например 45°) к плоскости катушки-мотка и, замыкая ключ, пронаблюдайте движение катушки-мотка.

3. Повторите опыт, изменив сначала полюсы магнита, а затем направление электрического тока.

4. Зарисуйте катушку-моток и магнит, указав направление магнитного поля, направление электрического тока и характер движения катушки-мотка.

5. Объясните поведение катушки-мотка с током в однородном магнитном поле.

6. Расположите дугообразный магнит в плоскости катушки-мотка (α=0°). Повторите действия, указанные в пунктах 2-5.

7. Расположите дугообразный магнит перпендикулярно плоскости катушки-мотка (α=90°). Повторите действия, указанные в пунктах 2-5.

Дополнительное задание

Изменяя силу тока реостатом, пронаблюдайте, изменяется ли характер движения катушки-мотка с током в магнитном поле?

Вывод: __________________________________________________________

________________________________________________________________

Лабораторная работа № 2

Дата:____________

Тема: «Изучение явления электромагнитной индукции».

Цель: изучить явление электромагнитной индукции, проверить правило Ленца.

Оборудование: миллиамперметр, источник питания, катушки с сердечниками, магнит дугообразный или полосовой, реостат, ключ, соединительные провода, магнитная стрелка.

Тренировочные задания и вопросы

1. 28 августа 1831 г. М. Фарадей _____

2. В чем заключается явление электромагнитной индукции?

3. Магнитным потоком Ф через поверхность площадью S называют _____

4. В каких единицах в системе СИ измеряются

а) индукция магнитного поля [B]= _____

б) магнитный поток [Ф]= _____

5. Правило Ленца позволяет определить _____

6. Запишите формулу закона электромагнитной индукции.

7. В чем заключается физический смысл закона электромагнитной индукции?

8. Почему открытие явления электромагнитной индукции относят к разряду величайших открытий в области физики?

Ход работы

1. Подключите катушку к зажимам миллиамперметра.

2. Выполните следующие действия:

а) введите северный (N) полюс магнита в катушку;

б) остановите магнит на несколько секунд;

в) удалите магнит из катушки (модуль скорости движения магнита приблизительно одинаков).

3. Запишите, возникал ли в катушке индукционный ток и каковы его особенности в каждом случае:

а) _____ б) _____ в) _____

4. Повторите действия пункта 2 с южным (S) полюсом магнита и сделайте соответствующие выводы:

а) _____ б) _____ в) _____

5. Сформулируйте, при каком условии в катушке возникал индукционный ток.

6. Объясните различие в направлении индукционного тока с точки зрения правила Ленца.

7. Зарисуйте схему опыта.

8. Начертите схему, состоящую из источника тока, двух катушек на общем сердечнике, ключа, реостата и миллиамперметра (первую катушку соедините с миллиамперметром, вторую катушку через реостат соедините с источником тока).

9. Соберите электрическую цепь по данной схеме.

10. Замыкая и размыкая ключ, проверьте, возникает ли в первой катушке индукционный ток.

11. Проверьте выполнение правила Ленца.

12. Проверьте, возникает ли индукционный ток при изменении силы тока реостата.

Вывод: __________________________________________________________

________________________________________________________________

Лабораторная работа № 3

Дата:____________

Тема: «Определение ускорения свободного падения при помощи маятника».

Цель: вычислить ускорение свободного падения и оценить точность полученного результата.

Оборудование: часы с секундной стрелкой, измерительная лента, шарик с отверстием, нить, штатив с муфтой и кольцом.

Тренировочные задания и вопросы

1. Свободными колебаниями называются _____

2. При каких условиях нитяной маятник можно считать математическим?

3. Период колебаний – это _____

4. В каких единицах в системе СИ измеряются:

а) период [T]= _____

б) частота [ν]= _____

в) циклическая частота[ω]= _____

г) фаза колебаний[ϕ]= _____

4. Запишите формулу периода колебаний математического маятника, полученную Г. Гюйгенсом.

5. Запишите уравнение колебательного движения в дифференциальном виде и его решение.

6. Циклическая частота колебаний маятника равна 2,5π рад/с. Найдите период и частоту колебаний маятника.

7. Уравнение движения маятника имеет вид x=0,08 sin 0,4πt. Определите амплитуду, период и частоту колебаний.

Ход работы

1. Установите на краю стола штатив, у его верхнего конца укрепите при помощи муфты кольцо и подвесьте к нему шарик на нити. Шарик должен висеть на расстоянии 2-5 см от пола.

2. Измерьте лентой длину маятника: ℓ = ___________

3. Отклоните маятник от положения равновесия на 5-8 см и отпустите его.

4. Измерьте время 30-50 полных колебаний (например N=40). t₁ = _____

5. Повторите опыт еще 4 раза (число колебаний во всех опытах одинаковое).

t = _____ t = _____ t = _____ t = _____

6. Вычислите среднее значение времени колебаний.

7. Вычислите среднее значение периода колебаний.

________.

8. Результаты вычислений и измерений занесите в таблицу.

№ опыта	t, с	t , с	N	T , с	ℓ, м	∆t , с	∆ℓ, м	∆q, м/с²	q , м/с²
1
2
3
4
5

9. Вычислите ускорение свободного падения по формуле: .

q q __________

10. Вычислите абсолютные погрешности измерения времени в каждом опыте.

∆t₁=|t₁−t _ср |=| |= ___________________________________________

∆t₂=|t₂−t _ср |=| |= ___________________________________________

∆t₃=|t₃−t _ср |=| |= ___________________________________________

∆t₄=|t₄−t _ср |=| |= ___________________________________________

∆t₅=|t₅−t _ср |=| |= ___________________________________________

11. Вычислите среднюю абсолютную погрешность измерений времени.

∆t _ср = = _______

12. Вычислите относительную погрешность измерения q по формуле:

, где = 0,75 см = _____

13. Вычислите абсолютную погрешность измерения q.

∆q = _____ ∆q = _____

14. Запишите результат в виде

q = q _ср ± ∆q. q = _____ q = _____

15. Сравните полученный результат со значением 9,8 м/с².

Вывод: __________________________________________________________

________________________________________________________________

Лабораторная работа № 4

Дата:____________

Тема: «Измерение показателя преломления стекла».

Цель: вычислить показатель преломления стекла относительно воздуха.

Оборудование: стеклянная пластина, имеющая форму трапеции, источник тока, ключ, лампочка, соединительные провода, металлический экран с щелью.

Тренировочные задания и вопросы

1. Преломление света – это явление _________________________________

________________________________________________________________

2. Почему пальцы, опущенные в воду, кажутся короткими?

________________________________________________________________

3. Почему из скипидара в глицерин свет проходит без преломления?

________________________________________________________________

4. В чем заключается физический смысл показателя преломления?

________________________________________________________________

5. Чем отличается относительный показатель преломления от абсолютного?

6. Запишите формулу закона преломления света.

7. В каком случае угол преломления луча равен углу падения?

8. При каком угле падения α отраженный луч перпендикулярен к преломленному лучу? (n – относительный показатель преломления двух сред).

Ход работы

1. Подключите лампочку через выключатель к источнику тока. С помощью экрана с щелью получите тонкий световой пучок.

2. Расположите пластину так, чтобы световой пучок падал на нее в точке В под некоторым острым углом.

3. Вдоль падающего на пластину и вышедшего из нее светового пучка поставьте две точки.

4. Выключите лампочку и снимите пластину, очертив ее контур.

5. Через точку В границы раздела сред воздух-стекло проведите перпендикуляр к границе, лучи падающий и преломленный и отметьте углы падения α и преломления β.

6. Проведите окружность с центром в точке В и отметьте точки пересечения окружности с падающим и отраженным лучами (соответственно точки А и С).

7. Измерьте расстояние от точки А до перпендикуляра к границе раздела.

α= __________________________________________________________

8. Измерьте расстояние от точки С до перпендикуляра к границе раздела.

b= __________________________________________________________

9. Вычислите показатель преломления стекла по формуле.

т.к. n= n= _____

10. Вычислите относительную погрешность измерения показателя преломления по формуле:

, где ∆α = ∆b = 0,15 см. ______ = _____

11. Вычислите абсолютную погрешность измерения n.

∆n = n · ε ∆n = ______ ∆n = _____

12. Запишите результат в виде n = n ± ∆n. n = ___________________

13. Результаты вычислений и измерений занесите в таблицу.

№ опыта	α, см	B, см	n	∆α, см	∆b, см	ε	∆n
1
2

14. Повторите измерения и вычисления при другом угле падения.

15. Сравните полученные результаты показателя преломления стекла с табличным.

Вывод: __________________________________________________________

________________________________________________________________

Дополнительное задание

1. Измерьте транспортиром углы α и β.

2. Найдите по таблице sin α=_____, sin β= _____.

3. Вычислите показатель преломления стекла n= n= _____

4. Оцените полученный результат

________________________________________________________________

Лабораторная работа № 5

Дата:____________

Тема: «Определение оптической силы и фокусного расстояния собирающей линзы».

Цель: определить фокусное расстояние и оптическую силу собирающей линзы.

Оборудование: линейка, два прямоугольных треугольника, длиннофокусная собирающая линза, лампочка на подставке с колпачком, содержащим букву, источник тока, ключ, соединительные провода, экран, направляющая рейка.

Тренировочные задания и вопросы

1. Линзой называется ______________________________________________

_______________________________________________________________

____________________________________________________________

2. Тонкая линза – это _____

_______________________________________________________________

3. Покажите ход лучей после преломления в собирающей линзе.

4. Запишите формулу тонкой линзы.

________________________________________________________________

5. Оптическая сила линзы – это ________________________________________

________________________________________________________________

D = ______

________________________________________________________________

6. Как изменится фокусное расстояние линзы, если температура ее повысится?

________________________________________________________________

7. При каком условии изображение предмета, получаемое с помощью собирающей линзы, является мнимым?

________________________________________________________________

8. Источник света помещен в двойной фокус собирающей линзы, фокусное расстояние которой F = 2 м. На каком расстоянии от линзы находится его изображение? ____________________________________________________

________________________________________________________________

9. Постройте изображение в собирающей линзе.

Дайте характеристику полученному изображению.

________________________________________________________________

Ход работы

1. Соберите электрическую цепь, подключив лампочку к источнику тока через выключатель.

2. Поставьте лампочку на один край стола, а экран – у другого края. Между ними поместите собирающую линзу.

3. Включите лампочку и передвигайте линзу вдоль рейки, пока на экране не будет получено резкое, уменьшенное изображение светящейся буквы колпачка лампочки.

4. Измерьте расстояние от экрана до линзы в мм.

5. Измерьте расстояние от линзы до изображения в мм.

6. При неизменном d повторите опыт еще 2 раза, каждый раз заново получая резкое изображение.

7. Вычислите среднее значение расстояния от изображения до линзы.
f f f = _______

8. Вычислите оптическую силу линзы D D

9. Вычислите фокусное расстояние до линзы.

10. Результаты вычислений и измерений занесите в таблицу.

№ опыта	f·10¯³, м	f , м	d , м	D , дптр	D, дптр	F , м

11. Измерьте толщину линзы в мм. h= _____

12. Вычислите абсолютную погрешность измерения оптической силы линзы по формуле:

∆D = , ∆D = _____

13. Запишите результат в виде D = D ± ∆D D = _____

Вывод: __________________________________________________________

________________________________________________________________

Лабораторная работа № 6

Дата:____________

Тема: «Измерение длины световой волны».

Цель: измерить длину световой волны с помощью дифракционной решетки.

Оборудование: дифракционная решетка с периодом мм или мм, штатив, линейка с держателем для решетки и черным экраном с щелью посредине, который может перемещаться вдоль линейки, источник света.

Тренировочные задания и вопросы

1. Дисперсией света называется ____________________________________

________________________________________________________________

2. Интерференция световых волн – это _______________________________

________________________________________________________________

3. Сформулируйте принцип Гюйгенса-Френеля.

________________________________________________________________

4. Дифракционная решетка представляет собой _____

________________________________________________________________

5. Максимумы у дифракционной решетки возникают при условии _________

________________________________________________________________

6. На дифракционную решетку с периодом d=2 мкм нормально падает монохроматическая волна света. Определите длину волны, если k=4.

________________________________________________________________

7. Почему частицы размером менее 0,3 мкм в оптическом микроскопе не видны?

________________________________________________________________

8. Зависит ли положение максимумов освещенности, создаваемых дифракционной решеткой, от числа щелей?

________________________________________________________________

9. Рассчитайте разность хода волн монохроматического света (λ=6·10 м), падающих на дифракционную решетку и образующих максимум второго порядка.

________________________________________________________________

Ход работы

1. Включите источник света.

2. Глядя сквозь дифракционную решетку и щель в экране на источник света и перемещая решетку в держателе, установите ее так, чтобы дифракционные спектры располагались параллельно шкале экрана.

3. Установите экран на расстоянии приблизительно 50 см от решетки.

4. Измерьте расстояние от дифракционной решетки до экрана. α= _____

5. Измерьте расстояние от щели экрана до линии первого порядка красного цвета слева и справа от щели.

Слева: b = _____ справа: b = _____

6. Вычислите длину волны красного цвета слева от щели в экране.

= _____

7. Вычислите длину волны красного цвета справа от щели в экране.

= ______

8. Вычислите среднее значение длины волны красного цвета.

= ______

9. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Цвет в спектре	Расположение спектра	k	d	α	b	λ	λ
красный	Слева от щели
красный	Справа от щели
фиолетовый	Слева от щели
фиолетовый	Справа от щели

10. Повторите измерения и вычисления для фиолетового цвета.

Вывод: __________________________________________________________

________________________________________________________________

Лабораторная работа № 7

Дата:____________

Тема: «Наблюдение сплошного и линейчатых спектров».

Цель: с помощью необходимого оборудования наблюдать (экспериментально) сплошной спектр, неоновый, гелиевый или водородный.

Оборудование: проекционный аппарат, спектральные трубки с водородом, неоном или гелием, высоковольтный индуктор, источник питания, штатив, соединительные провода, стеклянная пластина со скошенными гранями.

Теоретические сведения

Дисперсия света – зависимость абсолютного показателя преломления вещества от частоты света. Вследствие дисперсии света узкий пучок белого света, проходя сквозь призму из стекла или другого прозрачного вещества, разлагается в дисперсионный спектр, образуя радужную полоску.

Спектр оптический – распределение по частотам (или длинам волн) интенсивности оптического излучения некоторого тела (спектр испускания) или интенсивности поглощения света при его прохождении через вещество (спектр поглощения). Различают спектры: линейчатые, состоящие из отдельных спектральных линий; полосатые, состоящие из групп (полос) близких спектральных линий; сплошные, соответствующие излучению или поглощению света в широком интервале частот.

Сплошной спектр.

Линейчатые спектры.

Спектр ртути (Hg)

Спектр гелия (He)

Спектр водорода (H)

Спектр неона (Ne)

Спектр аргона (Ar)

Спектр криптона (Kr)

Спектроскоп. Для наблюдения спектров пользуются спектроскопом. Наиболее распространенный призматический спектроскоп состоит из двух труб, между которыми помещают трехгранную призму. В трубе , называемой коллиматором, имеется узкая щель, ширину которой можно регулировать поворотом винта. Перед щелью помещается источник света, спектр которого необходимо исследовать. Щель располагается в фокальной плоскости линзы коллиматора, и поэтому световые лучи из коллиматора выходят в виде параллельного пучка. Пройдя через призму, световые лучи направляются в трубу , через которую наблюдают спектр.

Тренировочные задания и вопросы

1. Какие источники света излучают непрерывные спектры?

2. Что такое линейчатый спектр? Находящиеся в каком состоянии вещества излучают линейчатый спектр?

3. Что такое спектр поглощения?

4. Как связаны спектр излучения и спектр поглощения для одного и того же вида атомов?

5. Что такое спектральный анализ? Какие вам известны примеры применения спектрального анализа?

6. Как теория Бора объясняет существование линейчатых спектров?

7. Как теория Бора объясняет соответствие между спектрами излучения и поглощения?

8. Как схематически изображают энергетические уровни атома?

9. Может ли электрон в атоме при переходе с одного энергетического уровня на другой излучить сразу 2 фотона?

Вывод по проделанной работе:

1. Непрерывный спектр.

________________________________________________________________

2. Водородный и гелиевый.

________________________________________________________________

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Наследование по римскому праву

Революция 1905-1907 гг.: причины, этапы, основные события, значение

Цели, задачи и функции предпринимательства

Индукция и дедукция. Анализ и синтез

Анализ актива баланса

Правовое положение сословий в Российском государстве в XVIII веке

Самый сильный аргумент, почему эволюция человека не могла быть