E-II. Diffrakció vízfelszínen kialakuló kapillárishullámokon

Hasonló dokumentumok
Fénysebesség E Bevezetés

Modern Fizika Labor. A mérés száma és címe: A mérés dátuma: Értékelés: Folyadékkristályok vizsgálata.

Digitális hangszintmérő

a) Valódi tekercs b) Kondenzátor c) Ohmos ellenállás d) RLC vegyes kapcsolása

Elektronikus fekete doboz vizsgálata

A diákok végezzenek optikai méréseket, amelyek alapján a tárgytávolság, a képtávolság és a fókusztávolság közötti összefüggés igazolható.

Háromsugaras infrasorompó 8 választható frekvenciával HASZNÁLATI UTASÍTÁS

Kísérleti forduló július 17., csütörtök 1/8 Kísérlet: Látni a láthatatlant (20 pont)

GEOMETRIAI OPTIKA I.

Kétsugaras infrasorompó 8 választható frekvenciával HASZNÁLATI UTASÍTÁS

A 2017/2018. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ. Pohár rezonanciája

Napelem E Bevezetés. Ebben a mérésben használt eszközök a 2.1 ábrán láthatóak.

A kísérlet, mérés megnevezése célkitűzései: Váltakozó áramú körök vizsgálata, induktív ellenállás mérése, induktivitás értelmezése.

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Négysugaras infrasorompó 8 választható frekvenciával HASZNÁLATI UTASÍTÁS

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

11. Egy Y alakú gumikötél egyik ága 20 cm, másik ága 50 cm. A két ág végeit azonos, f = 4 Hz

2 VEZETÉKES KAPUTELEFON RENDSZER Kültéri egység

HASZNÁLATI ÚTMUTATÓ POLYCOM HDX VIDEOKONFERENCIA RENDSZERHEZ

A 2014/2015. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA MEGOLDÁSI ÚTMUTATÓ

1. ábra Tükrös visszaverődés 2. ábra Szórt visszaverődés 3. ábra Gombostű kísérlet

Emelt szintű fizika érettségi kísérletei

Optika gyakorlat 6. Interferencia. I = u 2 = u 1 + u I 2 cos( Φ)

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

Elektromágneses indukció kísérleti vizsgálata

A hang mint mechanikai hullám

1. Az egyenes vonalú egyenletes mozgás kísérleti vizsgálata és jellemzői. 2. A gyorsulás

Felhasználói kézikönyv

AN900 C négysugaras infrasorompó Telepítési útmutató 1. A készülék főbb részei

EMELT SZINTŰ FIZIKA ÉRETTSÉGI SZÓBELI MÉRÉSEK DOKUMENTÁCIÓJA 2017.

Concursul Preolimpic de Fizică România - Ungaria - Moldova Ediţia a XVI-a, Zalău Proba experimentală, 3 iunie 2013

Mechanikai hullámok. Hullámhegyek és hullámvölgyek alakulnak ki.

automagic SP Automata vonal, derékszögrajzoló és pontlézer kezelési kézikönyv Használat előtt kérjük olvassa el figyelmesen a kezelési kézikönyvet

Arlo Baby asztali/fali állvány gyors összeszerelési útmutató

Kábel + scart rádiójel vezérlésű rendszer. Kezelési utasítás

Műveleti erősítők. Előzetes kérdések: Milyen tápfeszültség szükséges a műveleti erősítő működtetéséhez?

-2σ. 1. A végtelen kiterjedésű +σ és 2σ felületi töltéssűrűségű síklapok terében az ábrának megfelelően egy dipól helyezkedik el.

2. Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

0 Általános műszer- és eszközismertető

Felhasználói útmutató

Oktatási Hivatal. A 2008/2009. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő fordulójának feladatlapja. FIZIKÁBÓL II.

Rezgés, Hullámok. Rezgés, oszcilláció. Harmonikus rezgő mozgás jellemzői

11.3. Az Achilles- ín egy olyan rugónak tekinthető, amelynek rugóállandója N/m. Mekkora erő szükséges az ín 2 mm- rel történő megnyújtásához?

AN900 D választható frekvenciájú négysugaras infrasorompó Telepítési útmutató 1. A készülék főbb részei

KÁVÉDARÁLÓ N1 és N 1PS KEZELÉSI ÉS KARBANTARTÁSI KÉZIKÖNYV

Hullámok tesztek. 3. Melyik állítás nem igaz a mechanikai hullámok körében?

Digitális hőmérő Modell DM-300

Egyszerű kísérletek próbapanelen

Hullámok, hanghullámok

Mérés: Millikan olajcsepp-kísérlete

Értékelés Összesen: 100 pont 100% = 100 pont A VIZSGAFELADAT MEGOLDÁSÁRA JAVASOLT %-OS EREDMÉNY: EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA 35%.

Modern Fizika Labor Fizika BSC

AQUA LUNA aqua_luna_int 08/11

1. Kaputábla és funkciói. 2. Kaputábla leírása -3- Megjegyzés: DT592 kaputábla két nyomógombos. Kamera LED. Hangszóró

TULAJDONSÁGOK LEÍRÁS. Működési módok. Maszkoláselleni tulajdonság

T4ML rev n vezetékes, audió keputelefon rendszer. Felhasználói Kézikönyv

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

EGYENÁRAMÚ TÁPEGYSÉGEK

Szabályozható DC tápegység. AX-3005DBL-egycsatornás AX-3005DBL-3-háromcsatornás. Használati útmutató

azonos sikban fekszik. A vezetőhurok ellenállása 2 Ω. Számítsuk ki a hurok teljes 4.1. ábra ábra

HP 200 VEZETÉK NÉLKÜLI TV FEJHALLGATÓ TÖLTŐ DOKKOLÓVAL

ZR 12 DMX Füstgép Felhasználói kézikönyv

A tanulók gyűjtsenek saját tapasztalatot az adott szenzorral mérhető tartomány határairól.

C30 Láncos Ablakmozgató motor Telepítési útmutató

A mérés célkitűzései: A matematikai inga lengésidejének kísérleti vizsgálata, a nehézségi gyorsulás meghatározása.

Folyadékok és gázok áramlása

Auna AMP-5100 használati utasítás

Modulációk vizsgálata

Galilei lejtő golyóval (golyó, ejtő-csatorna) stopperóra, mérőszalag vagy vonalzó (abban az esetben, ha a lejtő nincsen centiméterskálával ellátva),

Egyenes vonalú egyenletes mozgás vizsgálata

DVR-338 DIGITÁLIS DIKTAFON HASZNÁLATI ÚTMUTATÓ

ÉRINTŐKÉPERNYŐS KEZELŐ TELEPÍTÉSI ÚTMUTATÓ

A kísérlet célkitűzései: A fénytani lencsék megismerése, tulajdonságainak kísérleti vizsgálata és felhasználási lehetőségeinek áttekintése.

Érettségi témakörök fizikából őszi vizsgaidőszak

Beszerelés. ConCorde BC 803 tolatóradar Használati útmutató

H2201 HIDROABRÁZIÓS KÉSZÜLÉK KEZELÉSI UTASÍTÁSA (ULTRAHANGOS PEELING v. SKINSCRUBBER)

Fényszóró modul. A feladat célkitűzései:

Kezelési útmutató TÁVSZABÁLYZÓ. R51ME típushoz

PROGRAMOZHATÓ HŐMÉRSÉKLETÉRZÉKELŐ td-1_hu 04/11

Mikroszkóp vizsgálata Folyadék törésmutatójának mérése

Biofizika. Sugárzások. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? Biológiai jelenségek fizikai leírása/értelmezése

A biztonsággal kapcsolatos információk. Model AX-C850. Használati útmutató

Kemping szett TAPADÓKORONG. USA SZABADALOM no LNB LNB TARTÓ KAR. Rend.szám:

Kezelési útmutató. Vezérlő egység Folyadékhűtőhöz

Ax-DL100 - Lézeres Távolságmérő

Szint és csillapítás mérés

SIOUX-RELÉ. Sioux relé modul telepítési leírás Szerkesztés MACIE0191

Modern Fizika Labor Fizika BSC

6 az 1-ben digitális multiméter AX-190A. Használati útmutató

Tartalomjegyzék. 2 Telepítés A rendszer standard telepítése Eszköz leírása Eszköz mérete 4

Zaj- és rezgés. Törvényszerűségek

TABLETTÁK ÉS KAPSZULÁK SZÉTESÉSE

Felhasználói útmutató

T201W/T201WA 20 -os szélesvásznú LCD monitor Felhasználói kézikönyv

KeyLock-2V Digitális kódzár 2 kimenettel

Felhasználói kézikönyv

RX 19 AM/FM/USB/SD/MMC FARÁDIÓ HASZNÁLATI ÚTMUTATÓ

VEVŐTÁJÉKOZTATÓ. 6. Kizárólag száraz kendővel tisztítsa a készüléket.

KTV koaxiális kábelek mérése

Az emelt szintű fizika szóbeli vizsga méréseihez használható eszközök

Átírás:

Page 1 of 6 Diffrakció vízfelszínen kialakuló kapillárishullámokon Bevezetés A folyadékok felszínén kialakuló és terjedő hullámok fontos és jól leírt jelenségek. Ezeknél a hullámoknál a rezgő folyadékra ható visszatérítő erőt részben a gravitáció, részben a felületi feszültség okozza. Ha a hullámhossz sokkal kisebb, mint a c kritikus hullámhossz, a gravitáció hatása elhanyagolható, és csak a felületi feszültség hatását kell figyelembe venni ( felületi feszültség, ρ a folyadék sűrűsége, és g a nehézségi gyorsulás)., ahol σ a Ebben a részben olyan, a folyadék felületén terjedő felületi feszültség által meghatározott hullámokat, ún. kapillárishullámokat fogsz tanulmányozni, melyek hullámhossza sokkal kisebb, mint a kritikus c hullámhossz. A felületi feszültség a folyadékok olyan tulajdonsága, amely miatt a folyadékfelszín egy kifeszített membránhoz hasonlít. Ha a folyadékfelszínt megzavarjuk, a zavar hullámként terjed tovább, hasonlóan a membránhoz. Egy elektromos rezgéskeltő segítségével hozunk létre hullámokat a víz felszínén. Ha egy lézersugár lapos szögben esik ezekre a felületi hullámokra, akkor a hullámok reflexiós rácsként működnek, aminek következtében jól meghatározott diffrakciós kép jön létre. Terjedésük során a kapillárishullámok csillapodnak (amplitúdójuk fokozatosan csökken). A csillapítás oka a folyadék viszkozitása, amely a szomszédos rétegek egymáshoz viszonyított mozgását fékezi. A mérés célja A rendelkezésre álló vízminta felületi feszültségének és viszkozitásának meghatározása a kapillárishullámokon létrejövő diffrakció alapján. Mérési eszközök [1] Fénymérő (összekötve a fényszenzorral) [2] Fényszenzor egy ernyő állványra helyezett tolómérőre szerelve [3] Tablet (szinuszos hanggenerátorként) [4] Digitális multiméter [5] Rezgéskeltő szabályozó doboz [6] Fa alaplap [7] Sínpár a fényszenzor mozgatásához [8] Egyenáramú tápegység [9] Imbuszkulcs, mérőszalag, vonalzó 1. ábra: Fa alaplap egység [10] Skála és csúszka a rezgéskeltő helyzetének jelzésére [11] Rezgéskeltő [12] Víztartó [13] Műanyag borító [14] Rezgéskeltő magasságállító [15] 2-es lézermodul (hullámhossz: L = 635 nm, 1nm = 10-9 m) [16] Vízminta a kísérlethez [17] 500 ml-es mérőhenger 2. ábra: Rezgéskeltő/lézer egység

Page 2 of 6 Mérési eszközök leírása a) Tablet mint szinuszos hanggenerátor [18]: Bekapcsológomb (Power Switch) [19]: Hangerő fel (Volume up) [20]: Hangerő le (Volume down) [21]: Töltő csatlakozó [22]: Audio csatlakozó az [5]-ös rezgéskeltő szabályozó dobozból jövő vezetékhez 3. ábra: A tablet kapcsolói és csatlakozói Megjegyzések A tablet mindig legyen rajta a töltőjén. Finoman nyomd meg egyszer a bekapcsoló gombot (power switch), hogy megjelenjen a kezdőképernyő. Állítsd a kimenő hangerőt (output volume) a maximális értékre a [19]- es Volume up gombbal. Érintsd meg és húzd el a [23]-as ikont a zárolás feloldásához Koppints a [24]-es ikonra a szinuszos hanggenerátor elindításához 4. ábra: A tablet kezdőképernyője [25]: Hullámforma választó (legyen mindig SIN ) [26]: Amplitódó csúszka [27]: Frekvencia csúszka [28]: Frekvencia érték mező (Hz) [29]: Alkalmazás állapot jelző/kapcsoló OFF a hanggenerátor KI van kapcsolva ON a hanggenerátor BE van kapcsolva 5. ábra: A szinuszos hanggenerátor alkalmazás (sine wave generator application) A frekvencia változtatása Koppints a frekvencia megadásához a [28]-as mezőre (5. ábra), hogy megjelenjen a numerikus billentyűzet Használd a [30]-as backspace gombot a régi érték törlésére Írd be a kívánt frekvenciát, és nyomd meg a [31]-es Finished gombot 6. ábra: A numerikus billentyűzet (number pad) a frekvencia megadására Az amplitúdó változtatása A kimenő amplitúdó állításához használd vagy a tableten lévő [26]-os csúszkát, vagy az [5]-ös rezgéskeltő szabályozón lévő [33]-as állítógombot.

Page 3 of 6 b) Rezgéskeltő szabályozó doboz, digitális multiméter, egyenáramú tápegység, összeköttetések [32]: Aljzat a multiméterből jövő vezetékek csatlakoztatására [33]: A szinuszos jel amplitúdóját állító gomb [34]: Aljzat a rezgéskeltőből jövő vezeték csatlakoztatására [35]: USB csatlakozó, amit az egyenáramú tápegységhez kell csatlakoztatni [36]: Vezeték, amit a tablet audió kimenetéhez kell csatlakoztatni 7. ábra: Rezgéskeltő szabályozó doboz [5] [37]: Rezgéskeltő csík 10. ábra: 2-es lézermodul [15] (fémtömbre szerelve) csatlakozóval [42] [38]: A rezgéskeltő csatlakozójának dugasza 8. ábra: Rezgéskeltő [11] [39]: AC/DC kapcsoló [40]: Méréshatárváltó tekerőgomb [41]: Bemeneti csatlakozók [43]: Intenzitás kapcsoló (tartsd a High értéken) [44]: USB aljzat a rezgéskeltő szabályozó dobozból jövő USB csatlakozóhoz [45]: A 2-es lézermodul tápvezetékének csatlakozója 9. ábra: Digitális multiméter [4] 11. ábra: Egyenáramú tápegység [8] [36] [22] [38] [34] [41] [32] [35] [44] és [42] [45] 12. ábra: Összeköttetések a tablet, a rezgéskeltő szabályozó doboz és az egyenáramú tápegység között c) Fényszenzor és fénymérő [46]: Kör alakú nyílás (apertúra) a fényszenzoron [47]: A fénymérő ki/bekapcsolója [48]: A, B, C A fénymérő érzékenységállásai A tolómérő csúszkája a fényszenzor hátulján lévő résbe illik. A csavar meghúzásához használd az imbuszkulcsot. 13. ábra: Fényszenzor és fénymérő 14. ábra: A fényszenzor rögzítése

Page 4 of 6 Kezdeti beállítások 15. ábra: A jobb oldali tükör eltávolítása 16. ábra: Az alsó csavarok érintik a facsíkot 17. ábra: A rezgéskeltő csík megfelelő helyzete és a fekete gomb a magasság beállításához 1. Húzd ki az 1-es lézermodul csatlakozóját az egyenáramú tápegységből, és dugd be a 2-esét. Figyelem! A 2-es lézer be van előzetesen állítva egy meghatározott beesési szögre. Ne nyúlj hozzá! 2. Távolítsd el az E-I mérésben használt jobb oldali tükröt az alsó csavar kitekerésével (15. ábra). 3. Távolítsd el az E-I mérésben használt ernyőt, és rakd a helyére a fényszenzort az ernyő tartójába. Helyezd az ernyő tartóját a [7]-es sínpár közé. 4. Helyezd el a [6]-os fa alaplapot úgy, hogy a csavarok az asztalra ragasztott facsíkhoz illeszkedjenek (16. ábra). 5. Emeld fel a rezgéskeltő/lézer egység oldalán a műanyag borító oldallapját. Önts pontosan 500 ml-t a vízmintából a [12]-es tartóba a [17]-es mérőhenger segítségével. 6. Kapcsold be a lézert. Keresd meg a visszavert fényfoltot a fényszenzoron. Ha a fényszenzor állványát előre-hátra mozgatod a sínpár között, akkor a fényfoltnak függőlegesen kell mozognia, nem ferdén. A fa alaplap kicsiny oldalirányú állításával és a fényszenzor függőleges mozgatásával elérheted, hogy a lézerfény éppen a fényszenzor apertúrájára (kör alakú nyílására) essen. A fénymérő által mutatott intenzitás akkor lesz maximális, ha a lézer fényfolt közepe és az apertúra közepe egybeesik. 7. A rezgéskeltő csík már be van állítva a megfelelő függőleges helyzetbe. NE állítsál a [14]-es magasságállító fekete gombon (17. ábra). 8. A rezgéskeltő vízszintesen előre-hátra mozgatható. A rezgéskeltő helyzet csuszkája a [10]-es skálán mutatja a rezgéskeltő helyét. 9. A mérés során a műanyag borítás oldallapját tartsd leeresztve, hogy védjed a vízfelszínt a huzattól. Mérés C rész (Part C): A lézersugár és a vízfelszín közti szög mérése 18. ábra: A szög mérése

Page 5 of 6 C1 Mozgasd a fényszenzort megfelelő lépésekben a sínpár között. Jegyezd fel a fényszenzor X elmozdulását és a lézer folt ehhez tartozó Y elmozdulását. A leolvasott eredményeket írd be a 1.0 Table C1 táblázatba! (A fénymérőn válassz megfelelő méréshatárt.) C2 Rajzolj egy megfelelő grafikont (a jele Graph C1 legyen), és a meredekségből határozd meg a szöget! 0.6 D rész (Part D): A rendelkezésre álló vízminta felületi feszültségének meghatározása A diffrakció elméletéből levezethető: (1) ahol a kapillárishullámok hullámszáma, w és L a kapillárishullámok, illetve a lézerfény hullámhossza. A szög a központi maximum és az elsőrendű maximum közti szögtávolság (19. ábra). A hullám rezgési frekvenciája (f) és a k hullámszám kapcsolata: (2) ahol, a víz sűrűsége és q egy egész szám. 19. ábra: Az elrendezés vázlata 1. Rögzítsed a [2]-es fényszenzort (az ernyő tartójának rögzítőcsavarjával) a sínpár végén az 1. ábrán látható helyzetben. Állítsd a fénymérőt a megfelelő méréshatárra. D1 Mérd meg a fényszenzor apertúra és a víztároló külső pereme közti l 1 távolságot. Látni fogsz egy vonalat, ahol a lézerfény a víz felszínére esik. Ennek a vonalnak a középpontja a lézerfény beesési pontja. Mérd meg ennek a pontnak a peremtől mért l 2 távolságát. Határozd meg L érétkét. Írd be az eredményeket a válaszlapba. 0.3 2. Állítsd be a rezgéskeltő helyzetét 7,0 cm-re a [10]-es vízszintes skálán. 3. Állítsd a szinuszhullám frekvenciáját 60 Hz-re, és állítsd be az amplitúdót úgy, hogy az első- és másodrendű diffrakciós maximumok jól láthatók legyenek (19. ábra betétábrája).

Page 6 of 6 D2 Mérd meg a központi maximum feletti és alatti másodrendű maximumok távolságát. Ebből számold ki x 1 értékét. Írd be az eredményeidet a Table D1 táblázatba. Ismételd meg ezt 2.8 különböző, megfelelő lépésekben növelt frekvenciák esetében is! D3 Határozd meg a megfelelő változókat, amelyeket grafikonon ábrázolva a meredekségből megkaphatod q értékét. Írd be a változók értékeit a Table D2 táblázatba. Készítsd el a grafikont q meghatározásához. (a jele Graph D1 legyen). Írd fel a (2)-es egyenletet q megfelelő, egész szám 0.9 értékével. D4 A (2)-es egyenlet alapján határozd meg a megfelelő változókat, amelyeket grafikonon ábrázolva a meredekségből megkaphatod értékét. Írd be a változók értékeit a Table D3 táblázatba. Készítsd el a grafikont meghatározásához(a jele Graph D2 legyen). ( =1000 kg.m -3 ). 1.2 E rész (Part E): A csillapítási tényező és a folyadék viszkozitásának meghatározása A kapillárishullámok a víz viszkozitása miatt csillapodnak. A hullám h amplitúdója a rezgéskeltőtől mért s távolsággal exponenciálisan csökken: ahol h 0 az amplitúdó a rezgéskeltő helyén és a csillapítási tényező. Kísérleti eredmények alapján a h 0 amplitúdó és a rezgéskeltőre kapcsolt feszültség (V rms ) kapcsolata: A csillapítási tényező és a folyadék viszkozitásának kapcsolata: ahol a folyadék viszkozitása. 1. Állítsd a rezgéskeltő helyzetjelzőjét 8,0 cm-re. 2. Állítsd be a frekvenciát 100 Hz-re. 3. Állítsd be a tolómérő segítségével a fényszenzort úgy, hogy a diffrakciós kép elsőrendű maximuma éppen a fényszenzor apertúrájára essen. 4. Állítsd be a szinuszos jel amplitúdóját (V rms ) úgy, hogy a fénymérő kijelzője az A méréshatárban éppen 100 legyen. Jegyezd fel az ennek megfelelő V rms értéket. 5. Távolítsd a rezgéskeltőt a lézerfény beesési pontjától 0,5 cm-es lépésekben, és állítsd be a V rms feszültséget mindig akkorára, hogy a fénymérő kijelzője 100-at mutasson. Jegyezd fel a megfelelő V rms értékeket. E1 Minden lépésben írd be az értéket a Table E1 táblázatba! 1.9 E2 Rajzolj egy megfelelő grafikont (a jele Graph E1 legyen), és a meredekségből határozd meg a csillapítási tényezőt! 1.0 E3 Számítsd ki a rendelkezésre álló vízminta viszkozitását! 0.3 (3) (4) (5)