Вимірювання різниці фаз коливань

Мета. виміряти різницю фаз коливань різними методами.

Устаткування. генератор ГСФ-2, осцилограф С1-131 / 1-Д, резистор, конденсатор, сигнальні дроти.

Мал. 1. Інтегруюча RC-ланцюжок

Подається сигнал з генератора ГСФ-1 на вхід осцилографа.

Збирається схема рис. 1. Сигнал виходу RC-ланцюжка на 2 вхід осцилографа. Вихідний сигнал відстає по фазі від вхідного на величину j, яка визначається співвідношенням:

де T = 2p / w, n = w / 2p, w = 2pn,

Для вимірювання різниці фаз на екрані осцилографа накладаються обидва сигналу і поєднуються їх середні значення.

Вимірюються за шкалою осцилографа період Т і час запізнювання t (рисунок 2а).

Рис.2. Визначення різниці фаз коливань

Різниця фаз визначається як j1 = 2pt / T

Потім подається сигнал з входу RC-ланцюжка на вхід X осцилографа, а з виходу ланцюжка - на вхід Y. Вимірюємо відрізки H і h (рисунок 2б).

Різниця фаз визначається співвідношенням:

Знаходиться абсолютна і відносна похибки вимірювання.

Міністерство освіти і науки Російської Федерації

Федеральне агентство з освіти

Філія ГОУ ВПО «Південно-Уральський державний університет»

1. Гвинт грубої юстирування в горизонтальній площині.

2. Гвинт грубої юстирування в вертикальній площині.

3. Гвинт точної юстирування в горизонтальній площині.

4. Гвинт точної юстирування в вертикальній площині.

Налаштування полягає в фіксації лазерного променя і центрів оптичних елементів на оптичної осі установки, розташованої на висоті 45 мм від верхнього краю рейок або, що те ж, 40 мм від верхньої площини рейтерів. Спільну настройку групи оптичних елементів називають юстировкой. Індикатором юстирування є мікропроектор (модуль 3). Положення оптичної осі після юстирування визначається положенням центру лінзи мікропроектора. Перед юстировкой лінза мікропроектора встановлюється в середнє положення (координата 3 мм)

Після включення лазера проводять два етапи юстирування. Груба юстирування (позначення по рис. 1): поворотом рукояток 1 і 2 встановіть пучок випромінювання в центрі дзеркала 5, потім поворотом рукоятки 3 і гвинта 4 направте пучок уздовж оптичної лави.

Точна юстирування. Встановіть мікропроектор (модуль 3) в положення з координатою ризики 10,0 см, при цьому точка виходу пучка після відображення від дзеркала матиме координату 13,0 см і виявиться навпаки лівого візирного хреста екрану. Поворотом рукояток 1 і 2 вирівняйте центр плями випромінювання лазера з візирним хрестом на екрані.

Відсуньте мікропроектор до положення з координатою ризики 67,0 см, при цьому точка виходу пучка після відображення від дзеркала, матиме координату 70,0 см і виявиться навпаки правого візирного хреста екрану.

Поворотом рукоятки 3 і гвинта 4 вирівняйте центр світлової плями з центром шкали фотоприймача. Уточніть положення пучка точним настроюванням за допомогою гвинта мікропроектора. Операцію точної юстирування повторіть 2-3 рази, поки зміщення світлової плями від номінального положення при переміщенні мікропроектора не опиниться менше радіуса цієї плями.

При установці на рейок кожного нового оптичного елемента, перш за все, за допомогою гвинтів держателя цього елемента, домагайтеся повернення центру плями на екрані в той же місце, що і при юстування лазерного променя. Це означає, що центр оптичного елемента знаходиться на оптичній осі установки, і можна приступати до експерименту або розміщувати на рейці наступні елементи. В процесі експерименту можна, зміщуючи оптичні елементи гвинтами двокоординатної власників, переміщати картину на екрані в положення, зручне для спостережень або вимірювань.

Лабораторна робота №2

Мета роботи: Вимірювання коефіцієнта поглинання води # 509 ;.

1. джерело світла (лампа)

2. скло матове

Закон Бугера I = -I0 exp # 509; h;

Де: I1. I2 - свідчення фотодатчика для кювети з водою,

I10. I20 - свідчення фотодатчика для кювети без води,

коефіцієнт поглинання # 509; розрахувати за формулою:

Де h1, h2 - товщини кювет.

Хід роботи: зібрати схему, виміряти інтенсивність світла пройшов крізь 1-ю та 2-ю кювету без води I10 I20 і з водою I1 I 2 результати занести в таблицю 1. Розрахувати відносини інтенсивностей, коефіцієнт поглинання, результати занести в таблицю 2.

Обробка результату: Побудувати теоретичну і експериментальну залежності інтенсивностей від кута. Розрахувати стандартну помилку апроксимації:

де n кількість замірів.

За отриманими результатами формулюються висновки.

Лабораторна робота №4

Інтерференція світла. Досвід Юнга.
Визначення довжини хвилі світла

Мета роботи: Дослідним шляхом визначити довжину хвилі світла.

Устаткування: Ліхтар, світлофільтр, дзеркало, щілину мікрометрична, об'єктив, об'єктив з парою щілин.

Рис.1. Схема досвіду Юнга з джерелом білого світла

3. дзеркало (модуль 2)

4. щілину мікрометрична

5. об'єктив (модуль 6)

6. об'єкт з парою щілин (об'єкт 27 або 28)

7. об'єктна площину А окуляр-мікрометра

Z - координатна вісь, паралельна лінійці оптичної лави

- довжина хвилі світла; - абсолютна похибка; 100% - відносна похибка;

Для прикладу використаний зелений світлофільтр. Відстань між щілин d = l, 0 мм. Збирається схема, отримують чітку інтерференційну картину.

Наводять візир (перехрестя мікрометра) на центральний максимум, фіксують його координату, потім на перший максимум справа і на перший максимум зліва.

Потім вимірювання повторюють. За отриманими даними розраховуються довжини хвиль: 1 = 545 нМ; 2 = 524нМ; 3 = 545нМ; 4 = 524нМ; ср = 534,5нМ; = 10,5 нМ;

Результати заносяться в таблицю. За кінцевий результат береться середнє значення виміряних довжин хвиль. Розраховується похибка вимірювань. Формулюються висновки.

Умова мінімумів:; m = ± 1; ± 2 ;.

Умова максимумів:; m = ± 1; ± 2;

Теоретичні значення: Експериментальні значення:

За отриманими даними побудувати теоретичну і експериментальну залежності інтенсивностей від кута. Розрахувати стандартну помилку апроксимації:

Лабораторна робота №6

Дисперсія світла.
Визначення показника заломлення

Мета роботи: Дослідити явище дисперсії світла. Визначити показник заломлення речовини.

Обладнання: Джерело світла, світлофільтр, мікрометрична щілину, об'єктив, призма, екран.

Рис.1. Схема спостереження дисперсії світла на призмі.

При проходженні світлового пучка через призму су-ществует кут падіння, при якому відхилення пучка від початкового напрямку мінімально. При цьому промені падаючого і пройшов Пуч-ков симетричні щодо заломлюючих граней призми. Кут мі-мінімальними відхилення пов'язаний з заломлюючим кутом призми соот-носінням

sin [(+) / 2] = п sin (/ 2), (1)

при цьому кут падіння визначається законом заломлення:

sin i1 = п sin / 2. (2)

Встановіть на оптичну лаву поворотний стіл і введіть призму (об'єкт 8 або 9) в пучок випромінювання лазера як показано на рис. 3 (вид зверху). Повертаючи стіл, спостерігайте на екрані ус-тановки рух пучків, відбитих від граней призми, і заломлення-них в ній.

Повертаючи стіл, направте відбитий від межі промінь навстре-чу падаючому, поєднавши сліди відповідних пучків на дзеркалі модуля 2. При цьому фіксується положення нормалі до грані призми. Зніміть відповідний відлік за шкалою столу. Зніміть такі відліки для інших граней призми. Визначте за цими даними преломляющие кути призми.

Визначивши положення нормалі до однієї з граней призми, пово-рачівайте стіл до тих пір, поки не отримаєте мінімальну отклоне-ня переломленого променя. Зніміть відповідну кутову Координа-ту столу і визначте кут падіння i1. З (2) най-дитя показник заломлення. Порівняйте показники заломлення різних сортів скла.

1. Зібрати схему з джерелом білого світла. Отримати картину дисперсії світла. Виміряти кути відхилення світла для різних довжин хвиль (квітів).

Результати занести в таблицю.

а) основна література

6. Косьянов П.М. Методичний посібник до лабораторного практикуму.

б) додаткова література

Склад і обсяг лабораторного практикуму

Номер лабораторної роботи

Схожі статті