Порядок выполнения 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 3 – 5 см от пола.
2. Отклоните маятник от положения равновесия на 5 – 8 см и отпустите его.
3. Измерьте длину подвеса мерной лентой.
4. Измерьте время Δt 40 полных колебаний (N).
5. Повторите измерения Δt (не изменяя условия опыта) и найдите среднее значение Δtср.
6. Вычислите среднее значение периода колебаний Тср по среднему значению Δtср.
7. Вычислите значение по формуле: 
8. Полученные результаты занесите в таблицу.
1. Сравните полученное среднее значение со значением g=9,8 м/с2
и рассчитайте относительную погрешность измерения по формуле
δ = 
Результаты измерений:
| № опыта | Длина подвеса ℓ, м | Число колебаний N | Время колебаний Δt, с | Среднее значение времени колебаний Δtср, с | Среднее значение периода колебаний Тср, с | Среднее значение ускорения свобод- ного падения gср, м/с2 | Табличное значение ускорения свобод- ного падения g, м/с2 | Относительная погрешность δ, % |
Расчеты:
Δ t ср =
Тср = 
Тср =
δ = 
δ =
Вывод:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Ответы на вопросы:
1. Какими должны быть нить и подвешенный к ней груз, чтобы маятник можно было считать математическим?
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2. Как изменится период колебаний пружинного маятника, если заменить груз другим, по массе вдвое меньшим?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3. Как изменится период колебаний математического маятника, если уменьшить длину нити в 4 раза?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Дополнительные задания
Вариант 1.
1. На пружине жесткостью 100 Н/м подвешено тело. Если вывести пружину из положения равновесия, то оно колеблется, делая 300 колебаний в минуту. Найти массу тела
2. Написать уравнение гармонического колебания, если амплитуда равна 5см, а период колебаний 1 с.
Вариант 2.
1. Тело массой 200 г совершает колебания на пружине жесткостью 16 Н/м. Определить период и частоту колебаний.
2. Дано уравнение, описывающее гармоническое колебание x =10 Sin 2πt. Определить амплитуду, период и частоту колебаний.
Решение задач:
Домашнее задание:
1. Написать уравнение гармонического колебания, если амплитуда равна 0,2 м, период колебаний 0,1 с, а начальная фаза равна нулю.
2. За 20 с маятник совершил 10 колебаний, длина маятника 1м. Определить ускорение свободного падения маятника.
Лабораторная работа №6
Тема: «Измерение длины световой волны»
Цель работы: научиться экспериментально, определять длину световой волны для различных видимых частей спектра при помощи дифракционной решетки.
Оборудование: прибор для определения длины световой волны, дифракционная решетка, источник света.
Теория:
в работе для определения длины световой волны используется дифракционная решётка с периодом 1/100 мм или 1/50 мм (период указан на решётке). Она является основной частью измерительной установки. Решётка устанавливается в держателе, который прикреплён к концу линейки. На линейке же располагается чёрный экран с узкой вертикальной щелью посередине. Экран может перемещаться вдоль линейки, что позволяет изменять расстояние между ним и дифракционной решёткой. На экране и линейке имеются миллиметровые шкалы. Вся установка крепится на штативе
Если смотреть сквозь решётку и прорезь на источник света (лампу накаливания или свечу), то на чёрном фоне экрана можно наблюдать по обе стороны от щели дифракционные спектры 1-го, 2-го и т.д. порядков.
Длина волны λ определяется по формуле λ= 
где d – период решётки, k – порядок спектра, φ – угол, под которым наблюдается максимум света соответствующего цвета.
Поскольку углы, под которыми наблюдаются максимумы 1-го и 2-го порядков, не превышают 50, можно вместо синусов углов использовать их тангенсы: tg φ= 
Расстояние a отсчитывают по линейке от решётки до экрана, расстояние
b – по шкале экрана от щели до выбранной линии спектра.
Окончательная формула для определения длины волны имеет вид: λ= 
В этой работе погрешность измерений длин волн не оценивается из-за некоторой неопределённости выбора середины части спектра данного цвета.
Порядок выполнения работы:
1. Подготовить бланк отсчёта с таблицей для записи результатов измерений и вычислений.
2. Собрать измерительную установку, установить экран на расстоянии 50 см от решётки.
3. Глядя сквозь дифракционную щель в экране на источник света и перемещая решётку в держателе, установить её так, чтобы дифракционные спектры располагались параллельно шкале экрана.
4. Измерить по шкале бруска расстояние а от экрана прибора до дифракционной решетки.
5. Определить расстояние от нулевого деления шкалы до середины фиолетовой полосы, как слева bл, так и справа bп, для спектров 1-го порядка и вычислить среднее значение bср
6. Опыт повторить со спектрами второго порядка.
7. Такие же измерения выполнить для красной полосы дифракционного спектра.
8. Определить длину волны фиолетовых лучей для спектров 1-го и 2-го порядков и длину волны красных лучей для тех же спектров по формуле: 
9. Сделать вывод.
10.Сравнить полученные результаты с табличными значениями длин волн красного и фиолетового цвета.
Результаты измерений:
| № опыта
| Период решетки d, мм
| Порядок спектра, k
| Расстояние от решетки до экрана а, мм
|
Видимые границы спектра фиолетовых лучей |
Видимые границы спектра красных лучей |
Длина световой волны | |||||
| слева bл, мм | справа bп, мм | среднее bср, мм | слева bл, мм | справа bп, мм | среднее bср ,мм | для фиолетовых лучей λф, мм | для красных лучей λкр, мм | ||||
| 1 | |||||||||||
| 2 | |||||||||||
Расчеты:
Для фиолетовых лучей:
Для красных лучей:
Вывод:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Ответы на вопросы:
1. Что называется дифракционной решеткой?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2. Чем отличается дифракционный спектр от дисперсионного?
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Дополнительные задания
Вариант 1.
1. Дифракционная решетка содержит 50 штрихов на миллиметр. Под какими углами видны максимумы первого и второго порядков монохроматического излучения с длиной волны 400 Нм?
Вариант 2.
1. На дифракционную решетку, период которой 0,01 мм, направлена монохроматическая волна. Первый дифракционный максимум получен на экране смещенным на 3 см от первоначального направления света. Определить длину волны монохроматического излучения, если расстояние между экраном и решеткой 70 см.
Решение задач:
Домашнее задание:
1. Дифракционная решетка содержит 120 штрихов на 1 мм. Найти длину волны монохроматического света, падающего на решетку, если угол между двумя спектрами первого порядка равен 80.
