Файл: Руководство к лабораторным занятиям по физике учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.10.2024
Просмотров: 173
Скачиваний: 0
Ä4n* jjgjg-Sf
1
i i |
®|й|: '-рй® aSseis
1§Ш
ШЩ
!;ШІ
ÉSipf І Щ
p i ®
*;Ѣ.
ІвнвІ ч ■ ШйЗ \ X
® - - ч •■< 3IÉ?)
ІЦЧ iSNШйМя’--
РУКОВОДСТВО
ЛАБОРАТОРНЫМ
ЗАНЯТИЯМ ПО ФИЗИКЕ
Под редакцией Л. Л, ГОЛЬДИНА
Издание второе, дополненное и переработанное
Д о п у щ е н о Министерством вы сш его и среднего специального образования С С С Р
в качестве учебн ого пособия для студентов ф и зи чески х специальност ей
вы сш их уч еб н ы х заведений
ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА»
ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕ
М о с к в а 1973
|
Г м . публичная. |
|
пнучмо - Test*.. |
|
V.. > *. к |
530 |
ЗЯЗйМПЛ- ■'• |
УДК 530 (075.8) |
ЧИТАЛЬНОГО 3AJ |
Р 85 |
|
$ о Ъ І
Авторы:
Л.Л. ГОЛЬДИН, Ф. Ф. ИГОШИН, С. М. КОЗЕЛ,
Н.Н. КОЛАЧЕВСКИЙ, И. П. МАЗАНЬКО, Л. В. НОГИНОВА,
И.А. РАДКЕВИЧ, К. А. РОГОЗИНСКИЙ, ІО. А. САМАРСКИЙ
Руководство к лабораторным занятиям по физике. Под ред. Л. Л. Г о л ь
д и н а, изд. 2-е, переработанное. Главная редакция |
физико-математической |
литературы изд-ва «Наука», 1973. |
|
Книга содержит описание работ практикума по |
общей физике Москов |
ского физико-технического института и рассчитана на |
студентов физического |
и физико-технического профиля. В отличие от обычных руководств к лабора торным занятиям, книга имеет вводный раздел, работы которого знакомят студентов с основами измерительной техники и с наиболее употребительными физическими приборами: с весами, с термопарой, с мостиком Уитстона, с по тенциометром, с микроскопом, с осциллографом и т. д.
В состав руководства входят работы по атомной физике, по физике твер дого тела и по ядерной физике. В отличие от некоторых других высших учеб ных заведений, в МФТИ эти разделы изучаются в курсе общей физики и представлены в общем практикуме.
В конце руководства содержатся приложения, в которые вынесено изло жение некоторых вопросов измерительной техники, описание электронных приборов, выпускаемых промышленностью, сведения о простейших электрон ных схемах, описание методов обработки результатов измерений и т. д. Эти сведения позволяют студентам, еще не подготовленным к чтению специальной литературы, сознательно пользоваться современными приборами и методами измерений.
Большое внимание уделено оценкам точности измерений и различным спо собам обработки экспериментальных результатов, в особенности простым графическим методам.
Рис. 346.
© Издательство «Наука», 1973 г., с изменениями
' Р |
0231 —1825 |
92—73 |
|
|
042 (02)—73 |
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие.............................................................................................................. |
|
9 |
|||
|
|
|
|
В в е д е н и е |
|
|
|
|
Погрешности измерений. Советы и указания |
|
|
§ |
|
1. |
Измерения и погрешности измерений.................................................... |
11 |
|
§ |
|
2. |
Случайные |
и систематическиепогрешности............................................ |
13 |
§ |
|
3. |
Вычисление |
погрешностей. 1 ..................................................................... |
14 |
§ |
|
4. |
Запись результатов о п ы т а ........................................................................ |
19 |
|
§ |
|
5. |
Вычисление |
погрешностей. II .............................................................. |
20 |
§ |
6. Систематические погрешности и контрольные опыты. Класс точности |
23 |
|||
§ |
|
электроизмерительных приборов........................................................... |
|||
7. Средние величины.............................................................................................. |
26 |
||||
§ |
8. Графические методы обработки результатов........................................ |
28 |
|||
§ |
9. Приборы и изучаемое явление....................................................................... |
30 |
|||
§ 10. |
Приближенные вычисления.............................................................................. |
31 |
|||
§11. |
Некоторые советы и указан ия....................................................................... |
31 |
|||
Р а з д е л п е р в ы й
Ознакомление с простейшими методами физических измерений
Р1. Изучение статистических ошибок, возникающих при измерении ин
Р |
2. |
тенсивности космического излучения в лаборатории............................ |
36 |
Измерение линейных размеров и объемов твердых т е л .................... |
44 |
||
Р |
3. |
Точное взвеш ивание........................................................................................ |
51 |
Р4. Определение электродвижущей силы гальванических элементов ком
|
пенсационным методом................................................................................ |
58 |
Р |
5. Измерение сопротивлений при помощимостаУитстона....................... |
62 |
Р |
6. Градуирование термопары ...................................................................... |
65 |
Р7. Измерение коэффициента линейного расширения стержня с помощью
|
|
микроскопа.................................................................................................... |
71 |
Р |
|
8. Измерение скорости звука по методу сдвига фаз. .*.............................. |
80 |
Р |
9. Изучение электронного осциллографа.................................................... |
85 |
|
|
|
Р а з д е л в т о р о й |
|
|
|
Механика |
|
Р |
10. |
Исследование прямолинейного движения тел в поле тяжести на ма |
94 |
|
|
шине А т в у д а ................................................................................................ |
|
Р |
11. |
Изучение законов вращательного движения на крестообразном маят |
99 |
|
|
нике Обербека ............................................................................................. |
|
Р12. Определение моментов инерции твердыхтел спомощью трифиляр-
ного подвеса............................................................................... |
101 |
Р 13. Измерение скорости полета п у л и ........................................................... |
105 |
1*
4 |
|
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
|
|
|
|
|||
Р |
14. Определение ускорения силы тяж ести .................................................. |
и и зги б а |
|
|
111 |
||||||
Р 15. Определение модуля Юнга из растяжения |
и динами |
118 |
|||||||||
Р |
16. Определение |
модуля кручения |
стержней |
статическим |
|
||||||
Р |
17. |
ческим методам и........................................................................................ |
|
|
|
|
|
|
|
121 |
|
Исследование прецессии свободного гироскопа и измерение угловой |
125 |
||||||||||
Р |
18. |
скорости его вращения............................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
||
Изучение колебаний струны и градуировка шкалы частот звукового |
129 |
||||||||||
|
|
генератора ................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р а з д е л т р е т и й |
|
|
|
|
||||
|
|
Механика жидкостей и молекулярная физика |
|
|
|
||||||
Р 19. Исследование стационарного потока жидкости в трубе.................... |
|
ме |
137 |
||||||||
Р 20. |
Определение |
коэффициента |
внутреннего трения жидкостей по |
140 |
|||||||
Р 21. |
тоду С токса................................................................................................... |
коэффициента |
вязкости воздуха |
по скорости течения |
|||||||
Определение |
147 |
||||||||||
|
|
через тонкие т р у б к и .................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
||
Р 22. Определение коэффициента теплопроводности газов и исследование |
152 |
||||||||||
Р 23. |
температурного скачка на стенках сосуда |
........................................... |
|
|
|
||||||
Определение коэффициента теплопроводности твердых т е л ............. |
|
159 |
|||||||||
Р 24. |
Определение ср/сѵ методом Клемана и Д езорм а............................... |
|
|
162 |
|||||||
Р 25. |
Определение ср/сѵ по скорости звука в газе |
.......................... |
|
|
166 |
||||||
Р 26. |
Измерение удельной теплоемкости воздуха при постоянном давлении |
170 |
|||||||||
Р 27. |
Определение теплоемкости твердых тел ................................................. |
коэффициента |
затухания |
173 |
|||||||
Р 28. |
Измерение скорости распространения |
и |
178 |
||||||||
Р 29. |
ультразвука импульсным методом........................................................... |
|
|
|
|
|
|||||
Измерение скорости ультразвука в жидкости с помощью ультразву |
188 |
||||||||||
Р 30. |
кового интерферометра............................................................................... |
|
|
поверхностного |
натяжения |
||||||
Изучение зависимости коэффициента |
196 |
||||||||||
Р 31. |
жидкости от температуры с помощью прибора Ребиндера............. |
|
|||||||||
Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости |
201 |
||||||||||
Р |
32. |
Измерение коэффициента поверхностного натяжения методом капил |
209 |
||||||||
|
|
лярных в о л н ...................................................................................... |
|
|
|
|
|
'. . . |
|||
|
|
|
Р а з д е л ч е т в е р т ы й |
|
|
|
|
||||
|
|
|
Электричество и магнетизм |
|
|
|
|||||
Р |
33. |
Электростатический вольтметр................................................................. |
|
с помощью электролити |
214 |
||||||
Р |
34. |
Исследование электростатических полей |
218 |
||||||||
Р |
35. |
ческой в ан н ы ................................................................................................ |
|
|
|
|
|
(метод мас |
|||
Определение заряда электрона по методу Милликена |
224 |
||||||||||
Р |
36. |
ляных капель) ............................................................................................ |
|
|
|
|
|
|
|
||
Измерениё удельного заряда электрона (отношение заряда электрона |
230 |
||||||||||
Р |
37. |
к его массе) |
................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
Исследование электронной лампы (триода).......................................... |
|
|
|
239 |
|||||||
Р 38. |
Ламповый вольтметр................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
247 |
||
Р |
39. |
Определение |
горизонтальной |
составляющей |
напряженности |
маг |
252 |
||||
Р |
40. |
нитного поля Земли и значения электродинамической постоянной |
|||||||||
Исследование затухающих колебаний в колебательном контуре при |
256 |
||||||||||
Р 41. |
помощи осциллографа |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Исследование вынужденных колебаний в колебательном контуре |
259 |
||||||||||
Р |
42. |
Исследование сдвига фаз |
в цепи переменного т о к а .......................... |
|
|
262 |
|||||
Р |
43. |
Закон Ома для цепи переменного тока................................................ |
|
|
|
|
265 |
||||
Р |
44. |
Измерение емкости конденсаторов и |
коэффициента самоиндукции |
269 |
|||||||
Р |
45. |
катушек с помощью мостов переменного т о к а ..................................... |
|
|
|||||||
Исследование баллистического гальванометра................................... |
|
|
274 |
||||||||
|
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
5 |
Р 46. |
Изучение релаксационных колебаний в схеме с газоразрядной лам: |
|
||
Р 47. |
п ой ......................................................................................................... |
283 |
287 |
|
Изучение параметрического возбуждения электрических колебаний |
||||
Р |
48. |
Измерение магнитной проницаемости диаипарамагнетиков |
. . . . |
293 |
Р |
49. |
Исследование полупроводников с помощью эффекта Холла |
. . . . |
296 |
Р 50. |
Исследование газового р азр я д а ................................................... |
299 |
|
|
Р |
51. |
Измерение магнитных характеристик ферромагнитных материалов |
305 |
|
Р |
52. |
с помощью двойного яр м а ......................................................................... |
|
|
Исследование кривых гистерезиса ферромагнетиков в переменном |
310 |
|||
Р |
53. |
магнитном поле с помощью осциллографа........................................... |
|
|
Определение точки Кюри ферромагнетика спомощью магнитометра |
315 |
|||
Р 54. |
Исследование явления магнитострикции.................................. |
318 |
322 |
|
Р 55. |
Исследование сегнетоэлектриков .......................................................... |
325 |
||
Р |
56. |
Исследование эффекта Баркгаузена в ферромагнетиках........ |
|
|
Р 57. |
Исследование доменной структуры ферромагнитной пленки при |
|
||
|
|
помощи магнитооптического эффекта К е р р а .............................. |
|
ЗЗІ |
Р а з д е л п я т ы й Оптика и атомная физика
Р58. Определение фокусных расстояний положительных и отрицатель ных линз и положения главных плоскостей сложной оптической
|
|
систем ы ............................................... |
; ........................................................ |
|
335 |
Р 59. Моделирование оптических приборов и определение их увеличения |
343 |
||||
Р 60. |
Измерение |
показателей преломления жидких н твердых тел с по |
352 |
||
Р 61. |
мощью рефрактометра А б б е ...................................................................... |
|
|||
Определение дисперсии стеклянных призм с помощью гониометра |
356 |
||||
Р 62. |
Определение радиуса кривизны линзы по кольцам Н ью тона............. |
361 |
|||
Р 63. |
Интерферометр Релея................................................................................... |
|
366 |
||
Р 64. |
Интерферометр Ж а м е н а ............................................................................. |
|
375 |
||
Р 65. |
Изучение дифракции света.......................................................................... |
|
381 |
||
Р 66. Изучение дифракционной решетки с помощью гониометра................. |
388 |
||||
Р 67. |
Дифракция света на ультразвуковых волнах в жидкости. Наблюдение |
395 |
|||
|
|
акустической решетки методом темного п о л я ..................................... |
|
||
Р 68. Изучение поляризованного света ......................................................... |
: , |
402 |
|||
Р 69. |
Изучение спектра атома водорода............. ....................................... |
410 |
|||
Р |
70. |
Дифракция |
рентгеновских л у ч е й ............................................................ |
|
414 |
Р 71. |
Определение постоянной Планка по коротковолновой границе рент |
424 |
|||
Р |
72. |
геновского |
излучения . ................................................................................ |
||
Экспериментальная проверка уравнения Эйнштейна для фотоэффекта |
431 |
||||
|
|
и определение постоянной Планка ......................................................... |
|
||
|
|
|
Р а з д е л ш е с т о й |
|
|
|
|
|
Ядерная физика |
|
|
Р |
73. |
Измерение |
коэффициентов поглощения у-лучей |
в свинце, железе |
436 |
|
|
и алюминии ........................................... |
|
||
Р 74. Определение пробега а-частиц в воздухе............................................... |
|
443 |
|||
Р 75. Исследование схемы распада я-мезонов ............................................... |
при помощи маг |
450 |
|||
Р |
76. |
Исследование энергетического спектра ß-частиц |
460 |
||
Р |
77. |
нитного спектрометра................................................................................... |
|
||
Измерение |
абсолютной активности препарата Со60 мегодом гамма- |
467 |
|||
Р |
78. |
гамма-совпадений.......................................................................................... |
|
||
Исследование кривой поглощения космических л у ч е й .................... |
471 |
||||
Р 79. Измерение углового распределения космических лучей.................... |
477 |
||||
Р 80. Определение энергии гамма-квантов с помощью сцинтилляционного |
480 |
||||
|
|
спектрометра........................................ |
|
||
6 |
|
|
|
|
СОДЕРЖАНИЕ |
|
|
|
|
Р |
81. |
Применение |
поверхностно-барьерного кремниевого счетчика для |
487 |
|||||
Р |
82. |
спектрометрии заряженных ч асти ц ........................................................ |
гамма-квантов |
(эффект |
|||||
Исследование |
резонансного |
поглощения |
|
||||||
Р |
83. |
Мёссбауэра).......................................................................................................... |
|
|
|
нейтронов |
|
501 |
|
Деление урана под действием тепловых |
|
514 |
|||||||
|
|
|
|
|
Р а з д е л с е д ь м о й |
|
|
||
|
|
|
|
|
Физика |
твердого тела |
|
|
|
Р 84. Ядерный магнитный резонанс........................................................ |
|
... |
521 |
||||||
Р |
85. |
Электронный |
парамагнитный |
резонанс, .................................................. |
533 |
||||
• Р 86. Определение ширины запрещенной зоны полупроводника |
.............в полу |
546 |
|||||||
Р |
87. |
Исследование собственной и примесной фотопроводимости |
559 |
||||||
|
|
|
проводниках . . . |
. ............................................................................ - . . |
|||||
|
|
|
|
|
Приложения |
|
|
|
|
I. |
О системах единиц |
. •.................................................................................... |
|
|
|
566 |
|||
II. |
|
Свободные и вынужденные колебания в колебательном контуре . . . |
569 |
||||||
§ 1, |
Свободные колебания в к о н т у р е .............................................................. |
|
|
569 |
|||||
§ 2. |
Вынужденные колебания. Метод комплексных амплитуд ................ |
|
574 |
||||||
§ 3. |
|
Установление колебаний................... |
|
|
|
577 |
|||
§ 4. |
|
Резонанс............................................................................................................ |
|
|
|
|
|
578 |
|
III. |
К работам по исследованию магнитных свойств ферромагнетиков . . . |
581 |
|||||||
§ 1. |
Ферромагнетики................................................................................................ |
|
|
|
|
581 |
|||
§ 2. |
Напряженность |
поля в образце.................................................................. |
|
|
584 |
||||
§ 3. Индукция в образце...................................................................................... |
|
|
|
586 |
|||||
IV. Методы обработки наблю дений....................... |
|
|
588 |
||||||
§ 1. |
|
Распределение Пуассона............................................................................... |
|
|
|
588 |
|||
§ 2. |
|
Распределение |
Г а у с с а .................................................................................. |
|
|
|
591 |
||
§ 3. |
|
Метод наименьших |
квадратов.................................................................... |
|
|
|
592 |
||
§ 4. |
|
Критерии значимости. Метод %2 ................................................................. |
|
|
594 |
||||
V. |
|
Ионизационные |
камеры и счетчики.................................................. |
|
'. . . |
598 |
|||
§ 1. |
Введение............................................................................................................. |
к а м е р ы |
|
* |
' ’ ’ |
59g |
|||
§ 2. |
Ионизационные |
|
£01 |
||||||
§ 3. |
Пропорциональные счетчики......................................................................... |
|
|
|
603 |
||||
§ 4. Счетчики Гейгера................................................................................... |
|
|
|
|
606 |
||||
VI. Сцинтилляционные счетчики................... |
|
|
|
611 |
|||||
§ 1. Сцинтилляторы............................................................. |
|
|
|
|
612 |
||||
§ 2. |
Фотоэлектронные умножители.................................................... |
|
|
|
616 |
||||
§ 3. Измерение ионизации с помощью сцинтилляционных счетчиков . . . |
618 |
||||||||
YH. Некоторые сведения об электронной аппаратуре....................... |
|
619 |
|||||||
§ 1. |
Усилители...................................................................................... |
|
|
|
|
|
. £20 |
||
§ 2. Дискриминаторы................................................................................................... |
|
|
’ ’ [ |
|
624 * |
||||
§ 3. |
Схемы совпадении........................................................ |
|
|
|
625 |
||||
§ 4. |
Схемы антисовпадений. Схема дифференциального дискриминатора |
627 |
|||||||
§ 5. |
Пересчетные схемы ........................................................ |
|
|
. . |
. |
. 629 |
|||
§ 6. Пересчетные схемы на декатронах.......................... |
631 |
||||||||
§ 7. |
Математическое |
дополнение.............................. |
|
] ‘ ] j ‘ ] ] ‘ ‘ |
( ] ' ‘ |
£35 |
|||