1 Після дозволу викладача увімкнути генератор ультракоротких хвиль.
2 Провести виміри залежності показань індикатора від відстані вздовж двопровідної лінії Лехера через кожні 2 см. Результати записати у таблицю 6.1. При цьому стрілка гальванометра не повинна виходити за межі шкали. Якщо ж стрілка гальванометра виходить за межі шкали, то провести регулювання індикатора. Для цього змінити положення у просторі короткої дротинки, яка під’єднана до однієї з клем гальванометра. Після закінчення вимірювань вимкніть генератор УКХ.
Таблиця 6.1
Поділки
x, см
Поділки
x, см
Поділки
x, см
Поділки
x, см
Поділки
x, см
3 Побудувати графік залежності показів індикатора від відстані x.
4 За графіком визначити довжину стоячої хвилі як відстань між сусідніми пучностями і вузлами стоячої хвилі. Провести 5 різних вимірювань довжини стоячої хвилі.
5 Обчислити середнє значення та похибку виміру довжини стоячої хвилі за формулами, що призначені для прямих вимірювань:
,
,
. (6.15)
Тут N – кількість вимірювань; – випадкова похибка; – похибка приладу (половина ціни поділки шкали).
6 Знайти довжину біжучої хвилі та похибку її вимірювань, використовуючи формули , .
7 Обчислити частоту генератора та похибку її вимірювань, використовуючи формули , . Тут швидкість світла у вакуумі (повітрі).
8 За результатами роботи зробити висновки, в яких навести результати вимірювань довжини біжучої хвилі у вигляді , частоти генератора УКХ у вигляді .
5 Контрольні питання
Під час підготовки до лабораторної роботи необхідно вивчити:
– теоретичний матеріал із теми “Хвильові процеси” за конспектом лекцій та підручниками [2, 4, 6];
– матеріал, що поданий вище, до цієї лабораторної роботи.
Для перевірки теоретичної підготовки до лабораторної роботи дати відповіді на такі питання:
1 Хвилі в пружному середовищі. Рівняння біжучої хвилі (доведення формули). Фазова швидкість. Поперечні та поздовжні хвилі. Довжина хвилі, хвильове число.
2 Хвильове рівняння (доведення формули). Фазова швидкість поширення хвиль у твердому тілі й газі.
3 Густина енергії пружної хвилі (доведення формули).
5 Звукові хвилі та їх застосування. Висота, тембр та гучність звуку. Рівень гучності. Ефект Допплера для звукових хвиль.
6 Хвильове рівняння для електромагнітної хвилі (доведення формули). Фазова швидкість поширення електромагнітної хвилі (доведення формули).
7 Напруженість електричних і магнітних полів у лінійно поляризованій електромагнітній хвилі (доведення формули).
8 Вектор Пойтінга (доведення формули).
9 Випромінювання диполя.
10 Ефект Допплера для електромагнітних хвиль (без доведення).
11 Описати експериментальну установку та фізичні процеси, що там відбуваються. Як працює індикатор, з якою характеристикою стоячої хвилі пов’язані його показання?
12 Отримати хвильове рівняння для сили струму, напруги у двопровідній лінії Лехера (співвідношення (6.8)). Чим визначається фазова швидкість поширення хвилі у двопровідній лінії?
13 Отримати рівняння стоячої хвилі (6.14). Що називають вузлом, пучністю, довжиною стоячої хвилі? Чим визвано виникнення стоячої хвилі в лінії Лехера? Розкажіть про перенесення енергії в стоячій хвилі на прикладі двопровідної лінії.
14 В якому випадку в двопровідній лінії будуть виникати найбільш сильні вимушені стаціонарні коливання? Зробити рисунок розподілу струмів, зарядів, магнітного та електричного полів у стоячій хвилі у двопровідній лінії Лехера для деякого моменту часу. До рисунку дайте пояснення.
15 Як у лабораторній роботі визначити довжину біжучої хвилі, частоту генератора УКХ? Отримати формулу для відповідних похибок.