Методические указания к лабораторным занятиямпо дисциплине «Молекулярная физика» для студентов специальности «5В011000, 5В060400-физика»

Для получения колебаний используется электромагнитный вибратор, питаемый от сети переменного тока через автотрансформатор. Вибратор (рисунок 2) представляет собой изогнутый стерженек 1 с шариком на конце, скрепленный с намагниченным «язычком» 2, помещенным между одноименными поюсами двух подковообразных магнитов, причем намагниченность «язычка» противополжна намагниченности полюсов 3. Две катушки с одинаковым направлением обмоток 4, питаемые от сети переменного тока через автотрансформатор, также помещены между теми же полюсами подковообразных магнитов так, что «язычок» находится между ними. Таким образом, частота колебаний вибратора равна частоте тока, питающего обмотки электромагнита, а именно 50 Гц. Колеблющийся стерженек вибратора касается поверхности воды или другой жидкости в кювете и возбуждает на ней круговые поверхностные волны той же частоты.

Для измерения длины волны применяется стробоскопическое освещение от неоновой лампы, питаемой от сети переменного тока. Удобно установить неоновую лампу так, чтобы волны освещались от светящейся щели между двумя электродами. Тогда частота мигания лампы равна удвоенной частоте тока в сети, т.е. 100 Гц. Освещенные волны кажутся совершенно неподвижными и их кажущая длина в два раза меньше длины бегущей волны. Картина отчетливо видна, так как колебания вибратора и вспышки неоновой лампы происходят синхронно вследствие того, что они питаются от одного и того же источника переменного тока.

Рисунок 2. Рисунок 3.

Схема вибратора. Электрическая схема установки

И в том и в другом случаях картину неподвижных волн легко наблюдать по теням на дне кюветы. Для этого дно ванночки должно быть сделано из непрозрачного белого материала. Так как освещение от неоновой лампы недостаточно интенсивно, то при измерениях, особенно при ярком дневном свете, всю установку следует экранировать. Для этой цели служит чехол из непрозрачного, плотного материала .

Длина волны измеряется при помощи штангенциркуля. Для этого подносят штангенциркуль к поверхности жидкости и устанавливают его так, чтобы на дне ванночки между внутренними границами теней от ножек штангенциркуля располагалось целое число волн. Чтобы измерения были правильными, они должны быть произведены при следующих условиях:

1. 
   Три точки – концы ножек штангенциркуля и стержень вибратора у поверхности жидкости –должны находиться на одной прямой. При этом то же самое условие будет автоматически выполняться и для теней.
   
2. 
   Ножки щтангенциркуля должны лежать почти горизонтально и в непосредственной близости к поверхности жидкости, почти касаясь ее. При этом внутренние границы теней от ножек штангенциркуля должны совпадать с касательными к теням волн. Для этого ножки штангенциркуля должны быть касательными либо к внутренним, либо к внешним границам колец теней на дне ванночки. Если слой жидкости достаточно толст, то тени волны заметно отличаются по форме от круговых – кольца вытянуты. Правильное положение щтангенциркуля изображено на рис.4.
   

Рисунок 4. Правильное положение щтангенциркуля.

3. 
   Проекции на дне ванночки от внутренних краев ножек штангенциркуля должны заключать точно целое число длин теней волн. Для этого ножки штангенциркуля должны быть касательными либо к внутренним, либо к внешним границам теневых колец (рис.4).