F3240 Fyzikální praktikum 2
Seznam úloh a úkolů, revize 2019
Student si vybírá jednu z variant A), B) či C).
1. Studium elektromagnetické indukce
 Změřte závislost amplitudy a šířky napěťového pulzu indukovaného v cívce na úhlové amplitudě kmitů (a tedy na rychlosti
magnetu prolétajícího cívkou) a ověřte, že přibližně platí Umax θ∼ θ max a ∆t θ∼ θ −1
max .
 Užitím vztahu mezi šířkou pulzu a rychlostí průletu určete efektivní poloměr použité cívky. S pomocí parametrů cívky a
dále odhadněte magnetický dipólový moment použitého magnetu.
A) Pro několik hodnot zatěžovacího odporu R sledujte tlumení kmitavého pohybu magnetu a určete časovou závislost
amplitudy kmitů θmax. Využijte přitom amplitudy napětí i šířky jednotlivých napěťových pulzů. V případě malého zatěžovacího
odporu byste měli pozorovat lineární pokles amplitudy kmitů, v opačném případě je charakter poklesu spíše exponenciální.
Ověřte, zda je směrnice poklesu amplitudy kmitů pro případ dominantního elektromagnetického tlumení nepřímo úměrná R + Rc,
jak předpovídá teorie. Stanovte koeficient útlumu β pro případ dominujícího mechanického tlumení.
B) Sestavte obvod galvanoměru. Určete konstantu útlumu pro pět hodnot odporu R0. Stanovte kritický odpor.
2. Charakteristiky nelineárních prvků.
 Zapojíme tranzistor podle schématu a změříme jednu statickou převodní charakteristiku a jednu výstupní charakteristiku.
Parametry, pro které měříme tyto charakteristiky, zvolíme tak, aby vybraný pracovní bod ležel na jejich průsečíku. Připojíme
tranzistor ke snímači charakteristik instalovaném v počítači a zobrazíme soustavu výstupních charakteristik.
 Z charakteristik určíme parametry tranzistoru ve zvoleném pracovním bodě, tj. S, Ri . Určíme je jako směrnice tečny ke
grafu příslušné (převodní nebo výstupní) charakteristiky v pracovním bodě. Z Barkhausenovy rovnice pak dopočítáme μ.
A) Zvolíme napájecí napětí zesilovače E a pracovní bod P , určíme zatěžovací odpor RZ a nakreslíme zatěžovací přímku.
Zapojíme zesilovač s generátorem a osciloskopem a určíme zesílení AM. Budeme měnit amplitudu střídavého napětí generátoru a
pozorovat vliv na tvar výstupního napětí. Určíme dynamickou strmost Sd jednak jako derivaci převodní dynamické
charakteristiky, jednak výpočtem. Výsledné hodnoty porovnáme. Vypočítáme zesílení AV a porovnáme je s hodnotou naměřenou
na zesilovači AM.
B) Stanovíme vlnové délky záření jednotlivých LED ze série pomocí difrakční mřížky. Změříme voltampérové charakteristiky
LED. Z voltampérových charakteristik jednotlivých LED odečteme Uf a sestrojíme graf závislosti Uf na λ−1
, z něhož lze získat
hodnotu konstanty hc/e.
3. Můstkové metody měření. Rozložení potenciálu v elektrostatickém poli.
 Wheatstoneovým mostem změřte hodnoty odporů dvou rezistorů, jejich seriového a paralelního zapojení a ověřte platnost
vztahů pro sériové a paralelní zapojení odporů.
A) Určete rozložení ekvipotenciálních čar v okolí dvouvodičového vedení tvořeném rovnoběžnými válcovými vodiči. Ověřte
výpočtem experimentálně zjištěné rozložení ekvipotenciálních čar elektrostatického pole v okolí dvouvodičového vedení.
B) Určete rozložení ekvipotenciálních čar v elektrostatické čočce. Nakreslete průběh dráhy elektronu v elektrostatické čočce.
4. Pohyblivost částic.
 Určete odporovou kapacitu elektrolytické cely pomocí nasyceného roztoku sádrovce o známé měrné vodivosti v teplotním
intervalu 15 až 21o
C. Měřte na vámi sestaveném kapacitním mostě.
 Změřte teplotní závislost elektrické vodivosti 0,02n roztoku KCl v rozmezí teplot 15 až 70 o
C. Měření odporu provádějte
laboratorním RLCG mostem. Za předpokladu stejné pohyblivosti obou iontů vypočítejte a nakreslete do grafu teplotní závislosti
vodivosti a pohyblivosti. Porovnejte s tabelovanými hodnotami.
A) Zaznamenejte pohyb několika částic Brownovým pohybem. Ověřte platnost Einsteinova zákona a určete velikost poloměru
částice.
B) Změřte teplotní závislost odporu kovu. Vypočtěte teplotní závislost pohyblivosti elektronů.
5. Magnetické pole.
 Změřte Hz Gaussovou metodou pomocí magnetometru pro tři vzdálenosti pomocného magnetu od buzoly.
A) Změřte hysterezní smyčku toroidního jádra transformátoru a jeho rozměry. Určete remanentní magnetizaci, saturační
magnetizaci a koercitivní pole.
B) Změřte stínící koeficient několika trubek z magnetických materiálů pro několik hodnot proudu v Helmholtzových cívkách a
určete jejich permeabilitu.
6. Relaxační kmity a přechodové jevy.
 Změřte spínací napětí diaku. Pro různé hodnoty součinu RC změřte závislost frekvence elektrických kmitů diaku na napětí
zdroje.
 Vypočítejte závislost frekvence relaxačních kmitů na napětí pro stejné hodnoty RC, znázorněte ji graficky a porovnejte
s naměřenými hodnotami.
A) Změřte závislost frekvence relaxačních kmitů pomocí Lissajousových obrazců.
B) Změřte závislost výkonu na době otevření tyristoru. Porovnejte s teoretickou závislostí.
7. Odraz a lom světla.
 Změřte závislost odrazivosti dielektrika v s- a p- polarizaci na úhlu dopadu. Určete index lomu z měření Brewsterova úhlu.
 Porovnejte naměřené závislosti s vypočtenými.
A) Určete závislost posuvu vystupujícího paprsku z planparalelní desky na úhlu dopadu a ověřte souhlas s vypočítanou
závislostí. Určete index lomu desky.
B) Proveďte justaci hranolu, naměřte závislost deviace na úhlu dopadu a ověřte souhlas s vypočítanou závislostí. Určete index
lomu hranolu.
8. Měření parametrů zobrazovacích soustav.
 Změřte ohniskovou vzdálenost spojky přímou metodou a Besselovou metodou.
 Určete ohniskovou vzdálenost spojky ze zvětšení.
 Určete ohniskovou vzdálenost rozptylky přímou metodou.
A) Změřte poloměry křivosti lámavých ploch obou čoček a určete index lomu skla.
B) Změřte ohniskovou vzdálenost tlusté spojky.
9. Závislost indexu lomu skla na vlnové délce světla. Refraktometr.
 Proveďte justaci hranolu a změřte jeho lámavý úhel.
 Metodou minimální deviace změřte index lomu skla pro pět spektrálních čár rtuti.
 Určete materiálové konstanty v Cauchyově vztahu a nakreslete disperzní křivku hranolu.
A) Abbého refraktometrem určete index lomu jedné kapaliny.
B) Dvojhranolovým refraktometrem určete index lomu dvou kapalin a skla v monochromatickém a bílém světle.
10. Polarizace světla.
 Připravte tři roztoky sacharózy s různou koncentrací do 20%. Změřte sacharimetrem koncentraci sacharózy těchto roztoků.
 Změřte polarimetrem úhel stočení roviny polarizace sodíkového světla u připravených roztoků. Vypočítejte specifickou
stáčivost sacharózy a porovnejte ji s tabulkovou hodnotou.
A) Změřte závislost intenzity světla prošlého přes dva polarizátory na jejich vzájemném úhlu stočení. Porovnejte naměřenou
závislost s Malusovým zákonem. Určete stupeň polarizace polaroidu.
B) Změřte úhel stočení polarizovaného světla v olovnatém skle v magnetickém poli. Měřte pro obě komutace elektrického
proudu a udčete Verdetův parametr skla.
C) Připravte dva roztoky fruktózy s různou koncentrací do 10%. Změřte polarimetrem úhel stočení roviny polarizace
sodíkového světla u připravených roztoků a určete specifickou stáčivost fruktózy.
11. Interference, difrakce.
 V zorném poli interferenčního mikroskopu nastavte 5 – 10 interferenčních proužků.
 Proměřte interferenční obrazec při různém počtu proužků v zorném poli.
 Určete tloušťku vrstvy na různých částech vzorku nebo u několika vzorků.
A) Změřte poloměr několika difrakčních kroužků na Newtonových sklech. Z poloměru křivosti určete vlnovou délku
difraktujícího světla.
B) Změřte úhlovou polohu několika difrakčních řádů při difrakci na mřížce. Určete hustotu čar.
12. Spektroskopické metody.
 Změřte v zadaném spektrálním rozsahu propustnost skla BK7. Vypočtěte spektrální závislost indexu lomu a proložte ji
Cauchyovým vztahem.
A) Změřte spektrální závislost propustnosti tenké vrstvy. Určete index lomu vrstvy a tloušťku vrstvy.
B) Změřte spektrální závislost propustnosti řady destiček téhož materiálu různé tloušťky. Ověřte alespoň v pěti vlnových
délkách, zda platí Lambertův zákon a ze směrnice grafu stanovte absorpční koeficient za předpokladu, že nebereme v úvahu
odrazy na rozhraní.