Інформація для вчителів
Застосування
Зв'язок між частотою і довжиною хвилі
Добуток частоти на довжину хвилі хвильового цугу в певному діапазоні майже сталий.
Вимірявши довжину хвилі і скориставшись встановленою на приладі частотою , можна визначити фазову швидкість:
.
Інформація для вчителів (1/2)
Навчальна мета
Частота:
Частота у фізиці й техніці - це міра того, як швидко в періодичному процесі повторення йдуть одне за одним.
Довжина хвилі:
Довжина періодичної хвилі - це найменша відстань між двома точками з однаковою фазою.
Принцип
Частоту регулярно повторюваного процесу означують як обернену величину до періоду :
Довжина хвилі - просторовий аналог часового періоду.
Загалом справджується:
Інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Увімкненням стробоскопічного освітлення отримують нерухоме зображення утворених хвиль. Гребені хвиль можна накреслити на аркуші паперу на експериментальному столику, а за ними далі визначити довжину хвиль на воді.
Вказівки щодо виконання
При вимірюваннях на експериментальному столику слід зважати, що справжня довжина хвилі відрізняється від тієї, яку можна виміряти на столику. Причина в тому, що через оптичні особливості зображення на столику здається збільшеним. Проте оскільки тут ідеться про відносні зміни довжини хвилі, ця похибка однакова в усіх вимірюваннях, тож наприкінці нею можна знехтувати.
Загалом справжня швидкість поширення трохи менша, але цією різницею можна знехтувати. Дослід повторюють для частоти 30 Гц, а також для двох інших довільно вибраних частот між 10 Гц і 30 Гц. Складену таблицю доповнюють додатково отриманими результатами.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Зв'язок між частотою і довжиною хвилі
Добуток частоти на довжину хвилі хвильового цугу в певному діапазоні майже сталий.
Вимірявши довжину хвилі і скориставшись встановленою на приладі частотою , можна визначити фазову швидкість:
.
У цьому досліді увімкненням стробоскопічного освітлення отримують нерухоме зображення утворених хвиль.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Прилад PHYWE для хвиль на воді зі світлодіодним джерелом світла, повний комплект | 11260-88 | 1 |
|---|
Складання
Схема досліду для утворення колових хвиль.
У принципі дослід можна виконати як із плоскими, так і з коловими хвилями.
- Через простіше юстування радимо взяти одиничний наконечник.
- Його закріплюють на важелі збудника і підводять до нижнього краю хвильової ванни (див. рисунок).
Виконання (1/3)
Спостереження гребенів і западин хвиль
- Спершу спостерігають хвильову картину за різних встановлених на приладі частот під стробоскопічним освітленням.
- При цьому слід стежити, щоб різниця частот між стробоскопічним освітленням і встановленою частотою збудника дорівнювала 0 Гц (нерухома хвильова картина).
- Потім встановлюють частоту збудника 10 Гц.
- Радимо спершу накреслити гребені й западини хвиль на аркуші паперу.
Виконання (2/3)
Визначення довжини хвилі
- За допомогою лінійки, покладеної на експериментальний столик, при звичайному освітленні приміщення і без стробоскопа добре визначається відстань між двома якомога дальшими один від одного гребенями (світлими смугами).
- Безпосереднє вимірювання довжин хвиль при стробоскопічному освітленні складне саме на менших частотах.
- Це значення потім ділять на кількість хвильових цугів між цими двома гребенями і так одержують довжину хвилі (цей спосіб дає вищу точність вимірювання).
Виконання (3/3)
Знімання показань
- Виміряні значення разом зі встановленою частотою і добутком довжини хвилі на частоту вносять до таблиці.
Підказка:
За частот, менших ніж 10 Гц, розрізнити гребені й западини вже важко. Причина - стробоскопічне освітлення: хвильова картина видна щоразу дуже коротко, а проміжок між двома видимими картинами відносно великий.
- Доповни складену таблицю додатково отриманими результатами.
Протокол
Завдання 1
f1
nl1
n1
l1
lf1
l2
f2
nl2
n2
lf2
l3
lf3
f3
nl3
n3
nl4
n4
l4
lf4
f4
Доповни. Що ____ частота збудника, то ____ відповідна довжина хвилі.
Завдання 2
Перетягни правильні слова в пропуски! Фазова швидкість, яку обчислюють за ____, майже ____ і в середньому становить близько 28 см/с. Зі зростанням частоти збудника спостерігається незначне ____ фазової швидкості. Ця зміна дещо більша за ____ виміряних значень. Її можна пояснити аномальною дисперсією, типовою для хвиль на воді в цьому діапазоні довжин хвиль.
Завдання 3
Питання
Питання