Прилади не можна розбирати та розгвинчувати.

При вмиканні електрообладнання не можна користуватися провідниками з пошкодженою ізоляцією. Пам’ятати, що газорозрядні трубки працюють при високій напрузі.

5 Теоретичні відомості

Відомо, що всі розігріті до певної температури тіла випромінюють світло. Світло, яке сприймається нами як біле, складається з різних кольорів. Колір того чи іншого світла визначається відповідною частотою електромагнітної хвилі.

Якщо розжарити тверді, рідкі або газоподібні в дуже стиснутому стані тіла, вони почнуть випромінювати світло, спектр якого є суцільним. Тіла, які знаходяться у розрядженому молекулярному стані, випромінюють світло, спектр якого являє собою окремі, близько розташовані і практично нерозрізнені смуги. Спектр світла тіл, які знаходяться в розрядженому атомарному стані, складається з окремих розрізнених кольорових ліній. Причому атом кожного окремого хімічного елемента випромінює світло визначеного спектрального складу, який характерний тільки для цього елемента.

Ця властивість використовується для якісного спектрального аналізу, тобто фізичного методу визначення хімічного і кількісного складу речовини на основі вивчення її спектру.

За наявністю в спектрі певних спектральних ліній та їх інтенсивності виявляють присутність і кількість будь-якого елемента в досліджуваній речовині. Спектральний аналіз дає змогу за малий час виявляти дуже малі масові частки елемента в незначній кількості речовини, що досліджується (до 0,000001% загальної маси проби). Для якісних досліджень видимої частини спектра використовують візуальні прилади - спектроскопи.

В даній роботі необхідно дослідити спектри різноманітних речовин в твердому і газоподібному станах. В процесі спостереження виявити їх вид, характер, розбіжності і фізичну природу. Замалювати їхній вигляд і дати характеристики.

Виконання роботи

6.1 Проведення досліду

6.1.1 Ознайомитися з устроєм спектроскопа та біпризми.

6.1.2 За допомогою спектроскопу та біпризми спостерігати і замалювати спектри, які дають надані джерела світла.

6.1.3 Пояснити походження, властивості і розбіжності всіх типів спектрів, що спостерігалися.

6.1.4 Зробити висновки про спостереження.

Висновок

Контрольні запитання

1. Що таке спектр? Види спектрів.

2. Назвати головні видимі кольори суцільного спектра та їх порядок.

3. Які особливості призматичного спектра?

4. Накреслити хід променя білого світла через тригранну призму.

8 Місце для рисунків і пояснень

Джерело світла та вигляд спектру Тип спектру та його особливості

Лабораторна робота № 11

Тема

Дослідження треків заряджених частинок за готовими фотографіями

2 Мета і завдання

2.1 Набути елементарних навичок по дослідженню фотографій треків заряджених частинок, отриманих у камері Вільсона.

2.2 Навчитися ідентифікувати заряджену частинку.

3 Інформаційне забезпечення

3.1 Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з фізики (с. 29).

3.2 Л. С. Жданов, Г. Л. Жданов. Фізика (§§ 38.1 - 38.7).

4 Технічне забезпечення

4.1 Фотографія треків; косинець; олівець.

Не починати виконувати роботу, якщо в інструкції що-небудь залишилось незрозумілим.

З приладами поводитися дуже обережно, запобігати їх падінню.

5 Теоретичні відомості

Одним із основних методів дослідження елементарних частинок є метод масспектроскопії. Цей метод полягає в тому, що на будь-яку заряджену частику, що рухається у магнітному полі, діє сила з боку цього поля, яка називається силою Лоренца.

Магнітне поле може бути штучно створеним в обмеженому просторі з визначеними напруженістю і напрямком. Якщо елементарна частинка влітає в цей простір, то вона під дією сили Лоренца починає рухатися по викривленій траєкторії. За виглядом траєкторії можна визначити заряд цієї частинки, її масу, імпульс, енергію тощо.

Однак треба усвідомлювати, що ми не можемо побачити ні самі частинки, ні їхній рух навіть у найпотужніший мікроскоп. На допомогу приходить така фізична властивість елементарних частинок, як здатність іонізувати молекули й атоми речовини на своєму шляху. Цю властивість у фізиці використовують для реєстрації траєкторій руху або, так званих, треків заряджених частинок (рис. 11.1).

Існує багато приладів, які різними способами реєструють іонізуючий шлях частинок, найпростішим з яких являється камера Вільсона. Принцип дії цієї камери полягає в тому, що в об’ємі камери шляхом різкого розширення повітря утворюється перенасичена пара. В однорідному магнітному полі з відомою напруженістю камера розташовується перпендикулярно до ліній індукції поля. Заряджена частинка, рухаючись крізь камеру, залишає після себе вздовж всієї траєкторії іонізовану речовину. Іони речовини являються центрами конденсації для перенасиченої пари, яка на них і конденсується. Туман цієї пари вздовж траєкторії руху елементарної частинки ми і спостерігаємо. Це можна зафіксувати, наприклад, на фотоплівку, а потім вивчати отримані треки. На цьому методі і засновано виконання лабораторної роботи.

Ідентифікація невідомої частинки здійснюється шляхом порівняння її питомого заряду з питомим зарядом відомої частинки – протона. Це можна зробити, виміривши і порівнявши радіуси треків частинок на їх початкових ділянках, враховуючи, що їх початкові швидкості u однакові.

На заряджену частинку, що рухається в магнітному полі, діє сила Лоренца: (1),

де q - заряд частинки; u - швидкість руху частинки; B - індукція магнітного поля.

Оскільки частинка рухається перпендикулярно до поля, кут a між вектором швидкості і вектором магнітної індукції дорівнює p/2, отже, sina = 1. Таким чином, сила Лоренца для частинки є доцентровою і дає можливість записати: (2), де m - маса частинки; а_n - доцентрове прискорення; R - радіус кривизни її траєкторії.

Порівнявши праві частини рівнянь (1) і (2), можна знайти питомий заряд частинки: , звідки: . (3).

За таблицею визначають і саму частинку.

Радіус R траєкторії частинки визначається простою геометричною побудовою. На початку траєкторії частинки креслять дві хорди, що лежать близько одна до одної, як показано на рисунку 15.1. Далі проводять перпендикуляри до середин цих хорд. В точці О перетину перпендикулярів знаходиться центр кола, по якому в даний момент рухалася частинка. Залишається лінійкою якомога точніше виміряти радіус траєкторії даної елементарної частинки.

Виконання роботи

6.1 Проведення досліду

6.1.1 Ознайомитися з фотографією треків двох заряджених частинок легких елементів – ядра водню (зверху) і невідомої частинки (знизу) (див. рисунок 11.2).

6.1.2 Частинки рухалися справа наліво з однаковими початковими швидкостями перпендикулярно до силових ліній магнітного поля, розташованих нормально до фотографії. Індукція магнітного поля В = 3 Тл.

6.1.3 Визначити і вказати на рисунку 11.2 напрям вектора магнітної індукції.

6.1.4 Визначити радіус кривизни R_p на початку траєкторії протона.

6.1.5 Визначити радіус кривизни R на початку траєкторії невідомої частинки.

6.1.6 Всі отримані дані занести до таблиці 1.

6.2 Опрацювання результатів досліду

6.2.1 Знайти швидкість u протона і невідомої частинки: .

6.2.2 Розрахувати питомий заряд невідомої частинки за формулою (3) і назвати її..

6.2.3 Всі результати обчислень занести до таблиці 1 і зробити висновок.

Таблиця 1. Результати досліду

B, Тл	R_р, м	R, м	q_p, Кл	m_p, кг	u, м×с^-¹	, Кл×кг ^-¹	, Кл×кг ^-¹

Контрольні запитання:

1. Чому траєкторії різних частинок відрізняються одна від одної?

2. Чому трек частинки в кінці руху товстіший, ніж на початку?

3. Від чого залежить довжина пробігу частинки?

7 Місце для розрахунків та креслень

Висновок

Лабораторна робота з астрономії № 1

Тема

Вивчення зоряного неба за допомогою рухомої карти

2 Мета і завдання

2.1 Навчитися користуватися рухомою картою зоряного неба.

2.2 Ознайомитися з розташуванням зірок та сузір’їв на небі.

3 Інформаційне забезпечення

3.1 Л. С. Жданов, Г. Л. Жданов. Фізика (§§ 40.1; 40.2).

4 Технічне забезпечення

4.1 Рухома карта зоряного неба.

Не починати виконувати роботу, якщо в інструкції що-небудь залишилось незрозумілим.

З приладами поводитися дуже обережно, запобігати їх ушкодженню.

Виконання роботи

5.1 Проведення досліду № 1

5.1.1 Визначити, які сузір’я можна спостерігати в день виконання роботи о 23 годині.

5.1.2 Визначити, які сузір’я кульмінують в день виконання роботи о 23 годині.

5.1.3 Визначити, які сузір’я сходять в день виконання роботи о 23 годині.

5.1.4 Визначити, які сузір’я заходять в день виконання роботи о 23 годині.

5.1.5 Всі дані занести до таблиці 1.

5.2 Проведення досліду № 2

5.2.1 Визначити за допомогою рухомої карти зоряного неба, чи бачимо ми деякі навколополярні та зодіакальні сузір’я в час, зазначений у таблиці 2.

5.2.2 Результати дослідження занести до таблиці 2, позначаючи ствердну відповідь знаком « + », а заперечну - знаком « – ».

5.3 Проведення досліду № 3

5.3.1 Визначити за допомогою карти зоряного неба, які небесні об’єкти знаходяться на небі в точках з координатами, зазначеними в таблиці 3.

5.3.2 Дані спостережень занести до таблиці 3.

Таблиця 1. Результати досліду № 1

Деякі сузір’я, що спостерігаються Сузір’я, що кульмінують Сузір’я, що сходять Сузір’я, що заходять

Таблиця 2. Результати досліду № 2

Сузір’я Дата, час Навколополярні Зодіакальні

Ліра Кассіопея Цефея Риби Овен Телець Близнюки Рак Лев Діва Терези Скорпіон Стрілець Козеріг Водолій

5 жовтня о 20.00

5 квітня о 20.00

5 січня о 20.00

5 червня о 20.00

Таблиця 3. Результати досліду № 3

№ спостереження Небесні координати Небесні об’єкти, що спостерігаються

1 a» 4 год. 30 хв.; d» +16^о 30¢

2 a» 16 год. 26 хв.; d» –27^о

3 a» 20 год. 40 хв.; d» +45^о

5.3.3 Зробити висновки про зміну вигляду зоряного неба з часом та про траєкторії руху на небі сузір’їв і зірок.

Висновок