 |
Описание метода измерения и установки.
|
|
|
|
Определение горизонтальной составляющей Н0 в нашей работе выполняется с помощью прибора, называемого тангенс–гальванометром.
Он состоит из нескольких десятков витков провода, намотанных на кольцо, в центре которого находится магнитная стрелка.
Если расположить катушку в плоскости магнитного меридиана и по ней пропустить ток I, то возникает магнитное поле тока с напряженностью Нт в центре катушки, направленное перпендикулярно плоскости катушки. Таким образом, на стрелку будут действовать два взаимно перпендикулярных магнитных поля: магнитное поле Земли Н3 и магнитное поле тока Нт. на рис.1 изображено сечение катушки горизонтальной плоскостью. Стрелка отклонится на угол a и установится по направлению равнодействующей Н, т.е. по диагонали прямоугольника, сторонами которого будут Нт и Н0–Н3. Из рис.1 получим:
(1)
Применительно к магнитному полю, создаваемому круговым током, напряженность магнитного поля в центре катушки тангенс– гальванометра равна: 
и следовательно,
(2)
зная число витков n тангенс–гальванометра, значение тока I, радиус кольца R и угол отклонения стрелки a, можно определить горизонтальную составляющую Н0=Н3.
Электрическая схема установки изображена на рис.3, где U – источник тока, Р – реостат, А – миллиамперметр, П – переключатель, меняющей направление тока, проходящего по тангенс– гальванометру ТГ, К–ключ.
 |
 |
Порядок выполнения работы.
1. Проверяют электрическую схему установки.
2. Поворачивая подставку тангенс–гальванометра, устанавливают витки его катушки в плоскости магнитного меридиана (вдоль стрелки).
3. После проверки схемы преподавателем или лаборантом, замыкают ключ К и при помощи реостата или магазина сопротивлений устанавливают указанный преподавателем ток в цепи. Записывают угол отклонения стрелки a, причем записывают четыре значения угла для каждого значения тока: два при одном положении переключателя П, два – при другом его положении.
|
|
|
4. Опыты повторяют несколько раз при различных значениях силы тока, который измеряют миллиамперметром, а изменяют магазином сопротивлений.
5. Результаты измерений заносят в таблицу 1 протокола.
6. Для каждого отдельного опыта Н0 определяют по формуле (2).
Значение aср находят как среднее арифметическое четырех отклонений.
7. Окончательный результат выражают в виде:
Протокол лабораторной работы №15
Таблица 1
| № | I | n | 
| 
| 
| 
| 
| 
| Н | 
|
= 
= 
=
Окончательный результат: 
=
Вопросы для самопроверки к работе №15
1. Что такое магнитное поле?
2. Назовите основную характеристику магнитного поля и единицы её измерения.
3. Сформулируйте закон Био–Савара–Лапласа.
4. Из какого закона можно определить физический смысл вектора магнитной индукции.
5. Напишите формулу зависимости между 
и 
.
6. Запишите формулу для закона полного тока.
Список рекомендуемой литературы
1. Дмитриева В.Ф., Прокофьев В.Л. Основы физики. – М.: Высшая школа, 2009.
2. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2010.
Материально–техническое обеспечение
1. Установка для лабораторной работы по электричеству и магнетизму «Определение напряженности магнитного поля Земли с помощью тангенс–гальванометра»
2. Программа для моделирования лабораторной работы на компьютере.
|
|
|
Модуль 4.Оптика
Лабораторная работа №24
«Определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки»
Краткая теория
Дифракция света
Развитие оптики вплоть до начала XX века базировалось в основном, на представлении о прямолинейности распространения света. Но уже в XVII веке были известны факты, указывающие на отступление от закона прямолинейного распространения. Это бывает в следующих случаях: когда луч света проходит через малое отверстие в непрозрачном экране; если на пути луча находится малое непрозрачное тело и если свет проходит около края непрозрачного предмета.
Если пучок параллельных лучей света встречает на своем пути непрозрачное круглое тело, то при достаточно малых размерах тела на экране, в середине геометрической тени, будет заметно с в е т л о е пятно в центре чередующихся темных и светлых колец. Это указывает на то, что свет распространяется и в область геометрической тени.
Если же пучок параллельных лучей света пропустить через достаточно малое круглое отверстие, то на экране, начиная с некоторого расстояния, по мере изменения расстояния между отверстием и экраном, будет появляться то с в е т л о е пятно, то т е м н о е пятно в центре чередующихся темных и светлых колец, диаметр которых значительно больше диаметра отверстия. Свет здесь распространяется в область геометрической тени.
Явление отклонения света от прямолинейного распространения в однородной среде, выражающееся в распространении света в область геометрической тени, называется д и ф р а к ц и е й света.
Дифракция света показывает, что законы геометрической оптики, базирующиеся на законе прямолинейности распространения света, так же как и ряд других законов физики, оказываются справедливыми только в известных условиях.
Принцип Гюйгенса
Направление распространения света в области геометрической тени можно определить при помощи метода, получившего название принцип Гюйгенса, который объясняет механизм передачи волнового процесса (рис.1а). Гюйгенс рассматривал распространение световых волн как последовательное возмущение точек среды, в которой распространяется свет. По принципу Гюйгенса каждая точка волновой поверхности (фронта волны) является самостоятельным источником вторичных элементарных сферических волн. Поверхность, огибающая эти вторичные волны, является новой волновой поверхностью (фронтом волны). В изотропной среде световые лучи являются нормалями волновой поверхности.
|
|
|
Но принцип Гюйгенса позволил решать задачи распространения светового фронта, не отвечая на вопрос об интенсивности волн, идущих по разным направлениям. Оставался нерешенным и вопрос о прямолинейности распространения света. Эти недостатки принципа Гюйгенса устранил Френель, который дополнил принцип Гюйгенса идеей интерференции волн.
|
|
|
