Φυσική ΙΙ (Ε)

Στην άσκηση προσδιορίζονται τα σφάλματα, η στατιστική επεξεργασία πειραματικών δεδομένων, καθώς και η δημιουργία γραφικής παράστασης από πειραματικά δεδομένα. Πρόκειται για θεωρητική άσκηση που σκοπό έχει την περιληπτική αναφορά σε θεματολογίες όπως: σφάλματα, στατιστική επεξεργασία πειραματικών μετρήσεων και παρουσιάσεις αποτελεσμάτων. Είναι άσκηση εισαγωγικού χαρακτήρα της οποίας η κατανόηση θα βοηθήσει σημαντικά στη σωστή διεξαγωγή των εργαστηριακών ασκήσεων που ακολουθούν.

Στόχοι ενότητας  

Η άσκηση αυτή αποσκοπεί στην κατανόηση της έννοιας των σφαλμάτων μέτρησης, της εκτίμησής των, καθώς και του τρόπου παρουσίασης των αποτελεσμάτων. Επιπρόσθετα γίνεται και μία εισαγωγή στην μελέτη των γραφικών παραστάσεων. Είναι άσκηση εισαγωγικού χαρακτήρα της οποίας η κατανόηση θα βοηθήσει σημαντικά στη σωστή διεξαγωγή των εργαστηριακών ασκήσεων που ακολουθούν.

Λέξεις Κλειδιά    

Σφάλμα μέτρησης, μέση τιμή μετρήσεων, απόκλιση, τυπικό σφάλμα μέσης τιμής, επί τοις εκατό σφάλμα, γραφική παράσταση, κλίση καμπύλης.

Στην εργαστηριακή αυτή άσκηση παρουσιάζεται η επίδραση ενός ομογενούς μαγνητικού πεδίου σε δέσμη ηλεκτρονίων συγκεκριμένης ενέργειας. Η δέσμη των ηλεκτρονίων δημιουργεί ένα σχετικά λεπτό αλλά ευδιάκριτο ίχνος, κυκλικού σχήματος στο εσωτερικό μιας λυχνίας. Με την μέτρηση της ακτίνας της κυκλικής τροχιάς προσδιορίζεται το ειδικό φορτίο (e /m) του ηλεκτρονίου και συγκρίνεται με την αντίστοιχη θεωρητική τιμή 1.76 x 10¹¹ C/Kg.

Στόχοι Ενότητας

Η κατανόηση της επίδρασης του μαγνητικού πεδίου σε κινούμενο φορτίο και η μέτρηση χαρακτηριστικών μεγεθών από αυτές τις μετρήσεις είναι ο σκοπός αυτής της άσκησης.

Λέξεις Κλειδιά  

Ομογενές μαγνητικό πεδίο, ειδικό φορτίο ηλεκτρονίου, δύναμη Laplace, πηνία Helmholtz, ηλεκτρονικό πυροβόλο, επιτάχυνση ηλεκτρονίων.

Στην άσκηση χρησιμοποιούμε το βαττόμετρο ως μετρητικό όργανο της καταναλισκόμενης ισχύος σε κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος που περιλαμβάνουν διαδοχικά ωμική αντίσταση, πηνίο και πυκνωτή. Με βάση τις μετρήσεις αυτές οδηγούμαστε στον υπολογισμό της διαφοράς φάσης ρεύματος – τάσης και στη συνέχεια στον καθορισμό των στοιχείων του κυκλώματος (συντελεστής αυτεπαγωγής - χωρητικότητας).

Στόχοι Ενότητας  

Σκοπός της ενότητας αυτής είναι η κατανόηση της έννοιας του εναλλασσόμενου ρεύματος και της συμπεριφοράς σε αυτό ηλεκτρικών στοιχείων όπως είναι η ηλεκτρική αντίσταση, ο πυκνωτής και το πηνίο.

Λέξεις Κλειδιά  

Εναλλασσόμενο ρεύμα, συντελεστής αυτεπαγωγής, χωρητικότητα, βαττόμετρο, διαφορά φάσης ρεύματος – τάσης.

Στην άσκηση προσδιορίζονται οι ηλεκτρικές αντιστάσεις δύο υλικών ,από μετρήσεις της τάσης και της έντασης ρεύματος και την δημιουργία των αντίστοιχων γραφικών παραστάσεων. Από αυτές τις γραφικές παραστάσεις προσδιορίζοντα οι ηλεκτρικές αντιστάσεις με εφαρμογή του νόμου του Ohm.

Στόχοι Ενότητας  

Σκοπός της άσκησης είναι η εξοικείωση με τις έννοιες του ηλεκτρικού ρεύματος, της πτώσης τάσης καθώς και με την δημιουργία γραφικών παραστάσεων από πειραματικά δεδομένα..

Λέξεις Κλειδιά

Ένταση ρεύματος, ηλεκτρική αντίσταση, πτώση τάσης,
νόμος Ohm.

Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο  είναι το αποτέλεσμα της μεταφοράς της ολικής ενέργειας ενός φωτονίου σε ένα ηλεκτρόνιο μιας μεταλλικής επιφάνειας. Ένα μέρος αυτής της ενέργειας που μεταφέρεται στο ηλεκτρόνιο, χρησιμοποιείται για την εξαγωγή του από το μέταλλο, και το άλλο μέρος της, χρησιμοποιείται για να δώσει στο ελεύθερο ηλεκτρόνιο κινητική ενέργεια ώστε να αποσπαστεί από το μέταλλο. Η ίδια πειραματική διάταξη χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της σταθεράς του Planck.

Στόχοι Ενότητας  

Σκοπός της εργαστηριακής αυτής άσκησης είναι αφ’ ενός η διερεύνηση του φωτοηλεκτρικού φαινομένου και η μέτρηση χαρακτηριστικών μεγεθών που επαληθεύουν τους νόμους που το διέπουν και αφ’ ετέρου ο προσδιορισμός της σταθεράς του Planck και του έργου εξαγωγής.

Λέξεις Κλειδιά  

Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, φωτόνιο,  ελεύθερο ηλεκτρόνιο, έργο εξαγωγής.

Ο δείκτης διάθλασης n ενός διαφανούς οπτικού μέσου είναι ένα ιδιαίτερο σημαντικό φυσικό μέγεθος στην οπτική. Ο δείκτης διάθλασης όχι μόνο μεταβάλλεται από υλικό σε υλικό αλλά έχει και σημαντική εξάρτηση από την συχνότητα του φωτός που χρησιμοποιείται.

Σε αυτή την άσκηση υπολογίζεται ο δείκτης διάθλασης διαφανούς οπτικού μέσου υπό μορφή πρίσματος χρησιμοποιώντας μονοχρωματική δέσμη Laser που εκπέμπει σε συγκεκριμένο, γνωστό μήκος κύματος. Η μέθοδος υπολογισμού του στηρίζεται στον πειραματικό προσδιορισμό της γωνίας ελαχίστης εκτροπής σε πρίσμα γνωστής, θλαστικής γωνίας.

Στόχοι Ενότητας   

Στην άσκηση αυτή γίνεται επίδειξη του νόμου του Snell, ενώ ταυτόχρονα μελετάται η πορεία ακτίνας μέσα από πρίσμα. Σκοπός της άσκησης είναι η κατανόηση της εκτροπής των φωτεινών ακτίνων λόγω της μετάβασή τους από ένα οπτικό μέσο σε ένα άλλο.

Λέξεις Κλειδιά    

Δείκτης διάθλασης, νόμος Snell, εκτροπή ακτίνας πρίσμα, γωνία εκτροπής.

Όταν αναλύεται το φως που εκπέμπεται από ένα σώμα τότε λαμβάνεται το φάσμα του. Ειδικά το φάσμα των αερίων αποτελείται από μία σειρά γραμμών που είναι χαρακτηριστικές για το κάθε αέριο και επομένως δύναται έτσι να ταυτοποιηθεί. Για τον σκοπό αυτό, αέρια διεγείρονται με προσφορά ηλεκτρικής ενέργειας και με την βοήθεια πρίσματος μελετάται το φάσμα εκπομπής τους.

Στόχοι Ενότητας    

Σκοπός της άσκησης είναι ο προσδιορισμός της ταυτότητας άγνωστου αερίου από τη μελέτη του φάσματος εκπομπής του αλλά και με την αξιοποίηση πινάκων βιβλιογραφικής αναφοράς. Προς τούτο προηγείται η βαθμολογία του φασματοσκοπίου. Ακόμη στην άσκηση γίνεται η παρατήρηση του φάσματος εκπομπής πυρακτωμένου μετάλλου (συνήθως βολφράμιο) και ο προσδιορισμός των περιοχών απορρόφησης έγχρωμων φίλτρων.

Λέξεις Κλειδιά    

Φάσμα εκπομπής, φάσμα απορρόφησης, γραμμικό – συνεχές φάσμα, δείκτης διάθλασης, Νόμος Kirchoff

Αρχικά προσδιορίζεται η απόκλιση της δέσμης και από αυτή υπολογίζεται η γωνία απόκλισης της δέσμης. Στην συνέχεια συγκρίνεται το φως της δέσμης με το φως μιας συμβατικής πηγής φωτός.

Στόχοι Ενότητας   

Ο σκοπός της άσκησης αυτής είναι η μελέτη βασικών χωρικών χαρακτηριστικών της δέσμης Laser He-Ne, όπως για παράδειγμα η κατευθυντικότητά της, γωνιακή απόκλιση δέσμης καθώς και η σύγκρισή της με συμβατικές πηγές φωτός

Λέξεις Κλειδιά

Γωνιακή απόκλιση δέσμης, κατευθυντικότητα δέσμης, αυθόρμητη εκπομπή, εξαναγκασμένη εκπομπή, ενεργό υλικό , οπτικό αντηχείο.

Σε πολλές εφαρμογές  της φυσικής η μετάβαση από μία κατάσταση σε μια άλλη γίνεται βαθμιαία. Σε αυτή την άσκηση με την βοήθεια ενός πυκνωτή, μιας αντίστασης και μίας ηλεκτρικής πηγής γίνεται επίδειξη-μελέτη  μεταβαλλόμενων μεγεθών, ενώ ταυτόχρονα γίνεται η μελέτη της καμπύλης που χαρακτηρίζουν τα μεγέθη αυτά.

Στόχοι Ενότητας   

Σε μια μεγάλη ποικιλία φυσικών φαινομένων, που εξελίσσονται ήπια, ο στιγμιαίος ρυθμός μετάβασης από τη την αρχική κατάσταση προς την τελική εξαρτάται από την εκάστοτε τιμή του μεταβαλλόμενου μεγέθους με αποτέλεσμα να ακολουθεί η εξέλιξη του φαινομένου έναν εκθετικό νόμο. Αντικείμενο της παρούσας άσκησης είναι να μελετήσουμε αυτόν τον τρόπο εξέλιξης μέσω της φόρτισης ενός πυκνωτή και να υπολογίσουμε από την επεξεργασία των πειραματικών δεδομένων τις τιμές των στοιχείων του κυκλώματος.

Λέξεις Κλειδιά   

Ηλεκτρική αντίσταση, ηλεκτρικό ρεύμα, χωρητικότητα πυκνωτή, ρυθμός μεταβολής ρεύματος, σταθερά χρόνου κυκλώματος αντίστασης – πυκνωτή.

Δημιουργία - παρατήρηση γραμμικού φάσματος από την λειτουργία λυχνίας ατμών υδραργύρου. Το φάσμα δημιουργείται μέσω γυάλινου φράγματος περίθλασης γνωστής σταθεράς.

Στόχοι Ενότητας

Σκοπός της συγκεκριμένης ενότητας είναι η παρατήρηση γραμμικού φάσματος εκπομπής και επιπλέον ο αναλυτικός υπολογισμός του μήκους κύματος λ που αντιστοιχεί στις έγχρωμες γραμμές, Σύγκριση με θεωρητικές τιμές. 

Λέξεις Κλειδιά

Λυχνίες εκκένωσης, φάσμα εκπομπής, Φαινόμενο περίθλασης, Οπτικό φράγμα, σταθερά φράγματος.

Δημιουργία της πειραματικής διάταξης του πειράματος Young και δημιουργία των φωτεινών-σκοτεινών κροσσών σε κατακόρυφο επίπεδο πέτασμα. Σχολαστική καταγραφή των γεωμετρικών θέσεων των κροσσών.

Στόχοι Ενότητας

Σκοπός είναι η δημιουργία του φαινομένου της συμβολής από σύμφωνο, μονοχρωματικό φώς μέσω της ανάκλασης σε αδιαφανές φράγμα, πειραματικές μετρήσεις και αναλυτικός υπολογισμός του μήκους κύματος λ. Σύγκριση με την αντίστοιχη θεωρητική τιμή.

Λέξεις Κλειδιά

Συμβολή μονοχρωματικού φωτός, πείραμα Young, φωτεινοί-σκοτεινοί κροσσοί.