Файл: Методические указания для студентов двухсеместрового курса физики, очной и заочной формы обучения.pdf

18
Теоретический минимум для отчета лабораторной работы №5.8 1. Электрический колебательный контур. Дифференциальное уравнение собственных электромагнитных колебаний и его решение.
2. Реальный колебательный контур. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение.
3. Время релаксации. Логарифмический декремент. Добротность.
4. Апериодический разряд конденсатора. Критическое сопротивление.
5. Дифференциальное уравнение вынужденных электромагнитных колебаний и его решение.
6. Векторная диаграмма напряжений в контуре.
7. Резонанс токов и напряжений в контуре.
Контрольные задания для отчета лабораторной работы №5.8
Вариант 1 1. Дифференциальное уравнение и его решение для LC-контура.
2. Уравнение изменения напряжения на обкладках конденсатора емкостью С=20 мкФ имеет вид
U=10 cos 200
????
t.
Найти:
1) период колебаний в LC-контуре;
2) индуктивность контура;
3) максимальную энергию магнитного поля.
3. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С=25 нФ и катушки индуктивностью L=1 мкГн. В начальный момент времени обкладкам конденсатора сообщен заряд q
0
=2,5 мкКл. Написать с числовыми коэффициентами уравнение изменения от времени напряжения на обкладках конденсатора.
4. Колебательный контур состоит из конденсатора емко- стью С=530 нФ и катушки с индуктивностью L=30 мкГн. На какую длину волны настроен контур?
5. Параметры колебательного контура имеют значения: С=4,0 мкФ,
L=0,1 мГн, R=1,0 Ом.
Чему равна добротность контура Q? При каком сопро- тивлении R

19 1) период колебаний в LC-контуре;
2) емкость контура;
3) максимальную энергию электрического поля.
3. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С=1,0 нФ и катушки индуктивностью L=1,0 мГн. В начальный момент времени обкладкам конденсатора сообщен заряд q
0
=50 мкКл. Написать с числовыми коэффициентами уравнение изменения от времени заряда на обкладках конденсатора.
4. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С=2 нФ и катушки с индуктивностью L=5 мкГн. На какую длину волны настроен контур?
5. Параметры колебательного контура имеют значения:
С=4,0 мкФ, L=0,01 мГн, R=0,5 Ом.
Чему равна добротность контура Q? При каком сопротивлении R

кр процесс становится апериодическим?
Вариант 3 1. Дифференциальное уравнение и его решение для вы нужденных колебаний в контуре.
2. Уравнение изменения со временем тока в LC-контуре, индуктивность катушки которого L=1 Гн, имеет вид
I=-0,02 sin 200
????
t (А).
Найти:
1) период колебаний в LC-контуре;
2) емкость контура;
3) максимальную энергию электрического поля.
3. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С=1,0 нФ и катушки индуктивностью L=1,0 мГн. Конденсатор заряжен до напряжения
U
0

=100 В. Чему будет равна амплитуда силы тока в контуре?
4. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С=200 пФ и катушки с индуктивностью L=2 мкГн. На какую длину волны настроен контур?
5. Параметры колебательного контура имеют значения:
С=8,0 мкФ, L=0,2 мГн, R=1,2 Ом.

Чему равна добротность контура Q? При какой частоте в данном контуре возникнет резонанс токов?
Вариант 4 1. Вид резонансных кривых для напряжений и токов в контуре.
2. Уравнение изменения со временем тока в LC-контуре, индуктивность катушки которого L=1 Гн, имеет вид
I=-0,05 sin 20
????
t (А).
Найти:
1) частоту колебаний в LC-контуре;
2) емкость контура;

3) максимальную энергию
3. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью катушки индуктивностью
U
0
=10 В. Чему будет равна
4. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью катушки с индуктивностью
5. Параметры колебательного
L=0,2 мГн, R=1,2 Ом.

Чему равна добротность контуре возникнет резонанс напряжений?
1. Время релаксации. Логарифмический декремент. Добротность.
2. График изменения напряжения на обкладках конденсатора некоторого контура от времени имеет следующий вид
Определить добротность контура

3. Конденсатору емкостью замыкают на катушку с индуктивностью силы тока в контуре?
4. Колебательный контур радиоприемника состоит из индуктивностью L=2 мГн может изменяться от 10 до 100 принимать радиостанции этот
5. Собственная частота добротность контура Q=72.
Найти закон убывания запасенной
20 энергию электрического поля.
Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью катушки индуктивностью L=1,0 мГн. Конденсатор заряжен до напряжения

. Чему будет равна амплитуда силы тока в контуре?
Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью с индуктивностью L=2 мкГн. На какую длину волны настроен колебательного контура имеют значения:

Чему равна добротность контура Q? При какой частоте возникнет резонанс напряжений?
Вариант 5
Время релаксации. Логарифмический декремент. Добротность.
График изменения напряжения на обкладках конденсатора некоторого контура от времени имеет следующий вид:
Определить добротность контура Q и его время релаксации.
емкостью С=200 пФ сообщают заряд замыкают на катушку с индуктивностью L=1 мГн. Чему будет
. Колебательный контур радиоприемника состоит из мГн и переменного конденсатора, емкость которого может изменяться от 10 до 100 пФ. В каком диапазоне длин волн может принимать радиостанции этот приемник? частота колебаний некоторого контура
????
=72. В контуре возбуждаются затухающие колебания.
Найти закон убывания запасенной в контуре энергии W со временем
Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С=1,0 нФ и
. Конденсатор заряжен до напряжения
Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью С=200 пФ и настроен контур? значения: С=8,0 мкФ, частоте в данном
Время релаксации. Логарифмический декремент. Добротность.
График изменения напряжения на обкладках конденсатора некоторого и его время релаксации. заряд q=5 нКл и будет равна амплитуда
. Колебательный контур радиоприемника состоит из катушки с и переменного конденсатора, емкость которого
. В каком диапазоне длин волн может
????
=8,0 кГц,
В контуре возбуждаются затухающие колебания. временем t.

№ 5.
Вопросы и задания для получения допуска к выполнению лабораторн
1. Дисперсия.
2. Аномальная дисперсия. Нормальная дисперсия.
3. Групповая фазовая скорость света.
4. Классическая теория дисперсии.
5. Коэффициент преломления
6. Графики зависимость коэффициента преломления длины волны для аномальной и нормальной дисперсии.
7. Ход лучей в призме.
8. Расчетные формулы, использующиеся п лабораторной работе, величины в них входящие, их размерность.
9. Схема установки. Ход работы.
Теоретический минимум

1. В чем физическая сущность явления дисперсии света?
2. В каких случаях дисперсию называют нормальной и в каких аномальной?
3. Ход лучей в призме и плоскопараллельной пластине.

4. Какая модель среды рассматривается в классической теории дисперсии?
5. Фазовая скорость электромагнитных волн в веществе.
Контрольные задания
1. В некотором спектральном диапазоне угол преломления лучей на границе воздух увеличением частоты излучения. Ход лучей для трех основных цветов (красный, зеленый и синий) при из воздуха на границу раздела показан на рисунке. Каким цифрам соответствуют цвета на рисунке?
2. Узкий пучок белого света после прохождения через стеклянную призму даёт на экране спектр. Укажите правильную последовательность цветов в спектре.
1) красный-желтый-оранжевый
2) оранжевый-синий
3) красный-оранжевый
21
Лабораторная работа
№ 5.9. Изучение дисперсии света
Вопросы и задания для получения допуска к выполнению лабораторн работы №5.9
Аномальная дисперсия. Нормальная дисперсия.
Групповая фазовая скорость света.
Классическая теория дисперсии.
Коэффициент преломления n. Физический смысл. Формула.
Графики зависимость коэффициента преломления n от частоты и от длины волны для аномальной и нормальной дисперсии.
Ход лучей в призме.
Расчетные формулы, использующиеся при проведении вычислений в лабораторной работе, величины в них входящие, их размерность.
Схема установки. Ход работы.
Теоретический минимум для отчета лабораторной работы №5.9

. В чем физическая сущность явления дисперсии света?
В каких случаях дисперсию называют нормальной и в каких
. Ход лучей в призме и плоскопараллельной пластине.
Какая модель среды рассматривается в классической теории
Фазовая скорость электромагнитных волн в веществе.
ьные задания для отчета лабораторной работы №5.9
Вариант 1
В некотором спектральном диапазоне угол преломления лучей на границе воздух-стекло падает с увеличением частоты излучения. Ход лучей для трех основных цветов (красный, зеленый и синий) при падении белого света из воздуха на границу раздела показан на рисунке. Каким ифрам соответствуют цвета на рисунке?
Узкий пучок белого света после прохождения через стеклянную призму даёт на экране спектр. Укажите правильную последовательность цветов в оранжевый-синий; синий-желтый-зеленый; оранжевый-желтый-зеленый;
Вопросы и задания для получения допуска к выполнению лабораторной
. Физический смысл. Формула. от частоты и от ри проведении вычислений в лабораторной работе, величины в них входящие, их размерность. для отчета лабораторной работы №5.9

. В чем физическая сущность явления дисперсии света?
В каких случаях дисперсию называют нормальной и в каких –
Какая модель среды рассматривается в классической теории
Фазовая скорость электромагнитных волн в веществе. для отчета лабораторной работы №5.9
В некотором спектральном диапазоне угол стекло падает с увеличением частоты излучения. Ход лучей для трех основных падении белого света из воздуха на границу раздела показан на рисунке. Каким
Узкий пучок белого света после прохождения через стеклянную призму даёт на экране спектр. Укажите правильную последовательность цветов в

4) красный-желтый-оранжевый
3. Электромагнитная волна возбуждается источником, период колебаний которого 4,89×10
–11
с. Определите
Показатель преломления сероуглерода 1,63. Ответ выразите в миллиметрах
(мм).
4. Монохроматический луч падает нормально на боковую поверхность призмы, преломляющий угол которой равен материала призмы для этого луча равен 1,5. Найдите угол отклонения луча, выходящего из призмы, от первоначального направления.

5. Чем отличается нормальная дисперсия от аномальной?
1. На плоскопараллельную стеклянную пластинку и стеклянную призму падает луч света. В каком случае или случаях на экране будут радужные полосы?
2. Укажите, в каких случаях наблюдается дисперсия:
1) изменение видимого цвета белой ткани при разглядывании её через цветное стекло.
2) образование радуги при прохождении света чер
3. Источник с частотой колебаний 2,5
среде электромагнитные волны длиной 60
показатель преломления этой среды.
4. Луч света входит в стеклянную призму под углом призмы в воздух под углом первоначального направления на угол призмы.

5. По каким признакам можно различить дисперсионный спектр?
1. Для видимого света угол преломления световых лучей на некоторой границе раздела двух сред уменьшается с увеличением длины волны излучения. Ход лучей, для трех цветов при падении белого света из воздуха на границу раздела цифрам соответствуют цвета на рисунке?
2. Укажите, в каких случаях дисперсией объясняется:
22 оранжевый-зеленый.
Электромагнитная волна возбуждается источником, период колебаний
. Определите длину этой волны в сероуглероде.
Показатель преломления сероуглерода 1,63. Ответ выразите в миллиметрах
. Монохроматический луч падает нормально на боковую поверхность призмы, преломляющий угол которой равен 40 0
Показатель преломления змы для этого луча равен 1,5. Найдите угол отклонения луча, выходящего из призмы, от первоначального направления.

. Чем отличается нормальная дисперсия от аномальной?
Вариант 2
На плоскопараллельную стеклянную пластинку и стеклянную призму падает луч белого света. В каком случае или случаях на экране будут в каких случаях наблюдается
1) изменение видимого цвета белой ткани при разглядывании её через цветное стекло.
2) образование радуги при прохождении света через мелкие капли воды.
. Источник с частотой колебаний 2,5×10 12
Гц возбуждает в некоторой среде электромагнитные волны длиной 60 мкм. Определите абсолютный показатель преломления этой среды.
. Луч света входит в стеклянную призму под углом призмы в воздух под углом
3

, причем, пройдя призму, отклоняется от первоначального направления на угол
4

. Найдите преломляющий угол
. По каким признакам можно различить дифракционный и
Вариант 3
Для видимого света угол преломления световых лучей на некоторой границе раздела двух сред уменьшается с увеличением длины волны излучения. Ход для трех цветов при падении белого света из на границу раздела, показан на рисунке. Каким ифрам соответствуют цвета на рисунке? в каких случаях дисперсией объясняется:
Электромагнитная волна возбуждается источником, период колебаний длину этой волны в сероуглероде.
Показатель преломления сероуглерода 1,63. Ответ выразите в миллиметрах
. Монохроматический луч падает нормально на боковую поверхность
Показатель преломления змы для этого луча равен 1,5. Найдите угол отклонения луча,
. Чем отличается нормальная дисперсия от аномальной? ез мелкие капли воды. возбуждает в некоторой
. Определите абсолютный
6

и выходит из причем, пройдя призму, отклоняется от
Найдите преломляющий угол дифракционный и

1) фиолетовый цвет обложки книги.
2) фиолетовый цвет белого листа из тетради, если его рассматривать через цветное стекло.
3. Показатель преломления для красного света в стекле (тяжелый флинт) равен 1,6444, а для фиолетового стекле данного сорта, если угол падения равен 80°.
4. Световой луч падает по нормали на боковую грань призмы, поперечное сечение которой при вершине в 70 0
. Показатель преломления материала призмы для этого луча равен 1,5. Определите угол между падающим и вышедшим из призмы лучами.
5. На плоскопараллел ход диспергирующих лучей света в пластинке и вне пластинки.
1. Пучок белого света, пройдя через призму, разлагается в спектр. Было выдвинуто предположение о том, что ширина пучка на экране за призмой зависит от угла при вершине призмы. Необходимо экспериментально проверить эту гипотезу. Какие призмы подойдут для тако исследования?
2. Укажите, в каких случаях дисперсией объясняется:
1) возникновение окраски подвесок люстры из бесцветного хрусталя в зависимости от точки наблюдения.
2) цвет подвесок люстры, изготовленных из окрашенного стекла.
3. Синус предельного угла полного внутреннего отражения на границе стекло – воздух равен
8 13

. Какова скорость света в стекле?
4. Тонкий световой луч падает на боковую грань стеклянной призмы из воздуха под углом 45 0
. Угол между боко
Показатель преломления воздуха равен 1, а стекла 1,41. Определите угол смещения луча от первоначального направления.
5. На треугольную призму падает луч белого света поверхности. Построить ход диспергирующих луче призмы.
1. На горизонтальной тёмной плоскости лежит стеклянный клин
(показатель преломления стекла 1,5). На его вертикальную грань
23 1) фиолетовый цвет обложки книги.
2) фиолетовый цвет белого листа из тетради, если его рассматривать через
. Показатель преломления для красного света в стекле (тяжелый флинт) равен 1,6444, а для фиолетового - 1,6852. Найти разницу углов преломления в стекле данного сорта, если угол падения равен 80°.
. Световой луч падает по нормали на боковую грань прямой стеклянной призмы, поперечное сечение которой – равнобедренный треугольник, с углом
. Показатель преломления материала призмы для этого луча равен 1,5. Определите угол между падающим и вышедшим из призмы лучами.
. На плоскопараллельную пластинку падает луч белого света. Построить ход диспергирующих лучей света в пластинке и вне пластинки.
Вариант 4
Пучок белого света, пройдя через призму, разлагается в спектр. Было выдвинуто предположение о том, что ширина пучка на экране за призмой зависит от угла при вершине призмы. Необходимо экспериментально проверить эту гипотезу. Какие призмы подойдут для тако в каких случаях дисперсией объясняется:
1) возникновение окраски подвесок люстры из бесцветного хрусталя в зависимости от точки наблюдения.
2) цвет подвесок люстры, изготовленных из окрашенного стекла.
. Синус предельного угла полного внутреннего отражения на границе
8 13

. Какова скорость света в стекле?
Тонкий световой луч падает на боковую грань стеклянной призмы из
. Угол между боковыми гранями призмы равен 30
Показатель преломления воздуха равен 1, а стекла 1,41. Определите угол смещения луча от первоначального направления.
. На треугольную призму падает луч белого света поверхности. Построить ход диспергирующих лучей света в призме и вне
Вариант 5
На горизонтальной тёмной плоскости лежит стеклянный клин
(показатель преломления стекла 1,5). На его вертикальную грань
2) фиолетовый цвет белого листа из тетради, если его рассматривать через
. Показатель преломления для красного света в стекле (тяжелый флинт)
1,6852. Найти разницу углов преломления в прямой стеклянной равнобедренный треугольник, с углом
. Показатель преломления материала призмы для этого луча равен 1,5. Определите угол между падающим и вышедшим из призмы лучами. ьную пластинку падает луч белого света. Построить ход диспергирующих лучей света в пластинке и вне пластинки.
Пучок белого света, пройдя через призму, разлагается в спектр. Было выдвинуто предположение о том, что ширина пучка на экране за призмой зависит от угла при вершине призмы. Необходимо экспериментально проверить эту гипотезу. Какие призмы подойдут для такого для такого
1) возникновение окраски подвесок люстры из бесцветного хрусталя в
2) цвет подвесок люстры, изготовленных из окрашенного стекла.
. Синус предельного угла полного внутреннего отражения на границе
Тонкий световой луч падает на боковую грань стеклянной призмы из выми гранями призмы равен 30 0
Показатель преломления воздуха равен 1, а стекла 1,41. Определите угол
. На треугольную призму падает луч белого света. под углом к й света в призме и вне
На горизонтальной тёмной плоскости лежит стеклянный клин
(показатель преломления стекла 1,5). На его вертикальную грань AB падает