Laboratoriekursus i fysik C->B - KVUC

Laboratoriekursus i fysik C->B
Forår 2010
Indhold:
Introduktion til fysikøvelserne
Journaløvelse – Metaltrådes karakteristik
Journaløvelse – Galileis faldrende
Journaløvelse – Opdrift
Journaløvelse – Halveringstid
Journaløvelse – Spektrometeret
Rapportøvelse – En pæres nyttevirkning
Rapportøvelse – Friktion dynamisk
Rapportøvelse – Fald m. og u. luftmodstand
Rapportøvelse – Beskyttelse mod stråling
Rapportøvelse – Spektralanalyse
Jesper Ravn
KVUC
Vognmagergade 8
1120 Kbh. K
1

Introduktion til Fysikøvelser
Før øvelsen:
Læs vejledningen grundigt inden du laver øvelsen og opstil eventuellle måleskemaer, det gør øvelsen
væsentlig hurtigere - også for dine holdkammerater.
Under øvelsen:
Hvis du er i tvivl om noget så spørg; især hvis øvelsen involverer elektriske kredsløb.
Efter øvelsen:
Ryd op og efterlad opstillingen som du fandt den.
Rapporten:
Denne skal indeholde:
1. et hoved eller en forside med øvelsestitel og dit navn og gruppens navne
2. Introduktion – det kan være formål og teori.
3. tegning af øvelsesopstillingen.
4. kort gennemgang af forsøgsgangen. Dette punkt skal ikke være en øvelsesvejledning,
men en forklaring til "sidemanden" så han kan forstå princippet i øvelsen - og evt. kan
gentage den og evt. med andet udstyr.
5. anvendte symboler, formler, måleskemaer, resultater og grafer.
6. eventuelle usikkerhedsregninger, fejlkilder (altid), kommentarer til resultater/afvigelser
og eventuel kommentar til forsøget iøvrigt.
Journaløvelsen:
Denne skal indeholde:
1. Måleskemaer
2. Databehandling
3. Eventuel kommentar
4. Vejledningen som bilag
Husk: Det forudsættes, at læseren af rapporten ikke har øvelsesvejledningen!
Det er tilladt at genbruge tegninger og måleskemaer fra vejledningen.
Hver person skal aflevere sin rapport. Hvis I laver den i grupper skal I printe en rapport ud for hver
deltager – husk nyt navn på hver rapport!
2

Karakteristikken for metaltråde
Vi vil i denne øvelse tegne karakteristikken for tre
forskellige metaltåde.
Vi anvender en opstilling som vis i diagrammet. Sæt
amperemeteret til måleområdet 10A.
Tråden spændes op mellem to standpolklemmer. Vælg en
længde på 1 til 2 meter. Mål længden. Tykkelsen måles med
mikrometerskrue.
Ved at variere spændingen U kan vi aflæse tilhørende
værdier af strømmen I. Start med U=1V og slut med alt hvad
spændingskilden kan afgive!
A. Konstantan
U [V]
I [A]
B. Jern
U [V]
I [A]
C. Wolfram (en pære) –
NB! Her må du kun skrue op for spændingen til pæren lyser kraftigt.
U [V]
I [A]
Databehandling:
For hver tråd gøres følgende:
1. Tegn trådens karakteristik (et (I,U)-diagram).
2. Hvis karakteristikken er retlinet bestemmes modstanden som grafens hældningskoefficient
3. Hvis karakteristikken ikke er retlinet, bestemmes den største og mindste modstand.
Hvis karakteristikken ikke er retlinet – hvorfor ændrer trådens modstand sig?
Der afleveres målinger og databehandling – vejledningen vedlægges
3

Galileis faldrende
Galileis faldlov blev præsenteret i hans bog ”Dialogos Acerca de Dos Nuevas Ciencias”. Her opstiller han
to hypoteser om hvordan legemer falder. Lad os kalde dem H1 og H2.
H1: Hastigheden er proportional med den tid der er gået, dvs
H2: Hastigheden er proportional med den strækning legemet er faldet, dvs.
Disse to hypoteser kan verificeres eller falsificeres ved forsøg. Først bemærker vi at de to hypoteser er
logisk set uforenelige, dvs. de kan ikke begge to være sande. Det kan bl.a. indses på følgende måde:
Ifølge H1 vil bevægelsen foregå med konstant acceleration. Således vil hastigheden efter 2 sekunder
ifølge H1 være det dobbelte af hastigheden efter 1 sekund. Det vil betyde at den strækning der
tilbagelægges i det andet sekund er længere end den strækning der tilbagelægges i det første sekund.
Altså er strækningen mere end fordoblet når hastigheden fordobles og hastighed og strækning kan
derfor ikke være proportionale. Ergo kan H2 ikke være sand hvis H1 er det. Og omvendt.
Altså er H1 logisk set eqvivalent med, at strækningen vokser som tiden i anden potens.
I forsøget testes om H1 er sand. Det gør vi indirekte ved at undersøge en konsekvens af H1, nemlig
hvordan strækningen vokser med tiden.
Forsøget
Ifølge H1 må det gælde at (t, v) – grafen er lineær og går i gennem
(0,0):
Hvor lang en strækning s tilbagelægges i tidsrummet t ? Jo det ses
af arealet af den skraverede trekant:
Galilei kom uden om problemet med de hurtige faldtider ved at bruge et skråplan til at ”gøre
tyngdekraften mindre”. På samme måde bruger vi en gardinstang, hvor vi skaber en lille hældning og
lader en kugle rulle ned. Vi varierer faldvejen og måler tiden hver gang. Ja nu er vi sådan set tilbage i
1600 – tallet, før opfindelsen af ure, såvel digitale som mekaniske! Vi bruger derfor et vandur til
tidsmålingen. Massen af opsamlet vand vil være proportional med den tid vandet løber og vi kan nøjes
med at veje vandet. For at undersøge om faldloven passer, vil vi lade kuglen trille ned ad hele
gardinstangen og måle faldtiden, for dernæst at lade den trille ned ad 1/4 af stangen og måle faldtiden
igen. Ifølge faldloven skal det netop tage dobbelt så lang tid at trille ned ad hele stangen som det vil
tage at trille ad den kvarte stang!
Gentag forsøget 5 gange og find gennemsnittene.
Tid for kvartstang (g)
Tid for hele stangen (g)
Sandsynliggør målingerne Galileis faldlov?
Der afleveres målinger og databehandling – vejledningen vedlægges
4

Opdrift
Når et legeme nedsænkes i væske bevirker trykforskellen mellem legemets bund og top, at der
kommer en kraft opad. Denne kaldes ”Opdriften” og det virker som om legemet vejer mindre end før
det blev nedsænket. Arkimedes formulerede det således: ”Når et legeme nedsænkes i væske mister
det lige så meget i vægt som vægten af den fortrængte væske”.
Opdrift i luft har samme forklaring som opdrift i en væske. Denne generelle formel for opdrift i både
væsker og gasser kan skrives:
Hvor V er det fortrængte volumen, er densiteten af det der fortrænges og g er tyngdeaccelerationen.
Da netop er massen af det der fortrænges, kan (1) også skrives
Dvs. at Fop netop er vægten af det fortrængte.
Opdrift i vand
Et lod hænger i en kraftmåler over et måleglas med 250 mL vand.
Hvad viser kraftmåleren?
Loddet nedsænkes i vandet. Hvad er loddets volumen?
Hvad bør kraftmåleren vise og hvorfor? – gør den det?
Opdrift i luft
Fop
Ftyngde
Vi vil i denne del af øvelsen se på hvor meget en helium ballon kan bære.
På figuren er vist en ballon, der er tøjret til et lille lod, der står på en vægt. Ballonens
rumfang er V, og er densiteten af den omgivende luft.
På ballonen virker tygdekraften Ftyngde på ballonhylsteret og heliumen i ballonen.
Modsat virker Fop på ballonen. Forskellen på disse to kræfter er netop den vægt
ballonen kan klare (Husk at vægt her er en kraft F=mg).
Vej en tom ballon
Find ballonens rumfang ved at måle omkredsen
Luftens densitet ved stuetemperatur er 1.39 kg/m 3
Heliums densitet ved stuetemperatur er 0.192 kg/m 3
Find opdriften på ballonen og tyngdekraften på ballon+helium
Hvor stor vægt kan ballonen løfte og hvad svarer det til i løftet masse?
Vej loddet uden ballonen og med ballonen – forskellen er det ballonen kan bære.
Passer det med din beregning?
Find evt. afvigelse i procent og giv en forklaring.
Der afleveres målinger og databehandling – vejledningen vedlægges
5

Bestemmelse af halveringstiden for 137Ba*.
I forsøget måles på gammastråling fra radioaktiv 137Ba*. Det radioaktive Barium dannes som led i
henfaldet af 137Cs , som i ca 93% af tilfældene omdannes til Barium med overskud af energi:
Denne proces er langsom, halveringstiden er ca 30 år. Det radioaktive Barium er derimod meget
ustabilt, og omdannes til hurtigt til stabil Ba ved udsendelse af -stråling:
Det er denne gammastråling, vi måler på i forsøget. Tabelværdien for halveringstiden i det sidste
henfald er 2,6 minutter.
Minigeneratoren indeholder 137Cs, og dermed også
Barium, som til stadighed dannes under omdannelsen af
Cæsium.
1. Mål baggrundsstrålingen
GM-røret sluttes til
tællerens bagside og
tælleren sluttes med et
serielt kabel til computeren.
Tæller
På computeren vælges
GM rør
programmet "Datalyse". I
menuen "Apparater" vælges
"MC24 Counter version
4.xx". Når MC24'eren er
tilsluttet vælges i
menupunktet "MC24E
Counter". Under dette punkt vælges (se figuren).
Vælg OK og tryk derefter på den grønne pil. Når målingerne er afsluttet findes baggrundsstrålingen
gennemsnitsværdi på 6 sekunder.
2. Halveringstiden
Minigenerator m.
pipette
Vælg igen T½ , counting og sæt denne gang måletid til 6 sekunder og antal målinger til 100. I feltet
"Baggrund i interval" skrives den værdi du fandt for baggrundsstrålingen i 6 sekunder - så fratrækkes
den automatisk mmålingerne.
Pipetteflasken fyldes med ca 3 mL af en sur NaCl-opløsning. Opløsningen presses langsomt igennem
minigeneratoren. Herved udvaskes noget af den 137Ba, der til stadighed dannes i minigeneratoren, og
drypper ned i reagensglasset. 137Cs er derimod uopløselig og bliver i minigeneratoren.
Minigeneratoren fjernes fra opstillingen og tællingerne (grøn pil) startes med det samme.
Når tællingerne er slut vælges "vis" -> "Tabel". I tabellen trykkes på Excel-ikonen og målingerne flyttes
til Excel
Tegn tælletallet som funktion af tiden og vælg exponentiel regression med "vis ligning"
Find henfaldskonstanten k og beregn halveringstiden T1/2, husk at k angives i enheden min -1 eller s -1.
Tabelværdien af T1/2 er 2,6 minutter find afvigelsen fra dit forsøg og kommenter.
Der afleveres målinger og databehandling – vejledningen vedlægges
6

Spektrometret
Lavenergipæren og Hg-lampen
Lavenergipæren er et Hg-udladningsrør. De kraftige UV-lys fra kviksølvet bliver absorberet af
belægningen på indersiden af glasset og re-emitteres med de farver man ser i spektret.
Måling med spektrometer
Spektrometeret er i princippet opbygget på samme måde som opstillingen brugt i øvelsen
”Spektralanalyse”. Det hele er pakket sammen i en lille boks. Lyset ledes ind gennem en optisk fiber. I
stedet for skærmen, sidder der en lille CCD-chip (som i et digitalt kamera). Placeringen af linierne og
deres intensitet overføres så til en computer.
Programmet hedder Ocean Optics (Fagprogrammer->fysik). Skærmbilledet (for et solspektrum) ser
sådan ud:
Der er kun to steder der skal justeres:
1. Vælg en passende ”Integration Time” så linierne ikke går i ”overflow”
2. Hvis spektret er uroligt kan man midle over flere spektre ved at sætte ”Average” til f.ex. 10.
Når spektret er pænt udskrives det. Bagefter aflæses med cursoren de vigtigste liniers bølgelængde.
Disse skrives på udskriften, der vedlægges journaløvelsen.
Brug samme procedure for spektret fra Hg-lampen og lavenergipæren.
Databehandling:
Lav et skema der indeholder bølgelængderne for de 5-8 vigtigste linier i lavenergipæren og Hglampen.
Nogle af Hg-lampens linier er forsvundet eller stærkt reduceret i lavenergipæren – hvorfor det?
Nogle af linierne i lavenergipæren findes ikke i Hg-spektret – hvor kommer de fra?
Der afleveres målinger og databehandling – vejledningen vedlægges
7

En pæres nyttevirkning
Ved dette eksperiment vil vi bruge Joules lov til at bestemme nyttevirkningen for en elektrisk pære,
dvs hvor stor en procentdel af den tilførte elektriske energi, der sendes ud i form af lysenergi.
Måleprincippet er at sammenligne to forsøg med en pære neddyppet i vand. I det første forsøg lader vi
lyset fra pæren skinne ud gennem vandet og det gennemsigtige bæger. Lysets energi kan således ikke
optages i vandet og opvarme det. I det andet forsøg pakker vi pæren ind i alufolie. Her kan lysenergien
ikke slippe ud, men omdannes til varme i alufoliet. Denne varme forplanter sig ud i vandet og
opvarmer dermed vandet.
Opstilling
termometer
alufolie
kalorimeter
magnetomrører
voltmeter amperemeter
Vi foretager to sæt målinger af hver 900 s varighed ( ). De to målinger skal være identiske bortset fra,
at lampen i andet forsøg skal være helt indesluttet i stanniol. Ved begge målinger skal strømstyrken I,
spændingsforskellen U, vandmassen m , tiden og temperaturstigningen noteres. Den energi, vi
har tilført vandet, kan vi til ethvert tidspunkt beregne af udtrykket:
Den energi, som vi totalt har tilført systemet, kan vi beregne til ethvert tidspunkt beregne af Joules lov:
Hvoraf vi får:
A. I første forsøg (uden alufolie) gælder:
Hvor er energien vandet modtager, er energien tabt til omgivelserne i form af varme og
er energien, der er forsvundet i form af lys.
B. I andet forsøg (med alufolie) gælder:
Her er også afsat i vandet. Antager vi nu, at både og har samme værdi i begge forsøg,
kan vi beregne af (4) og (5):
Herefter kan vi beregne nyttevirkningen:
6 V
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
8

Målinger:
Vej vandet. Aflæs strømmen I, spændingen U og starttemperaturen T lige når stopuret startes.
Mål derefter temperaturen én gang i minuttet i 15 minutter.
Lav to måleskemaer (forsøg A og B) der viser sammenhørende værdier af tiden og temperaturen i
vandet.
Databehandling
Lav i begge måleskemaer en række mere, hvor du skriver Evand beregnet af (1)
I et nyt skema laves to rækker med henholdsvis Etilført beregnet af (3) og Elys beregnet af (6)
Tegn Elys som funktion af Etilført og indlæg bedste rette linie.
1. Hvad udtrykker hældningskoefficienten?
2. Ligger punkterne pænt på linien eller er der nogle systematiske fejl? Og hvad udtrykker de?
3. Hvilken betydning har det for nyttevirkningen at vi ikke tager hensyn til at bægeret og
sølvpapiret opvarmes?
9

Friktion
Vi vil i denne øvelse undersøge Coulombs gnidningslov , hvor er friktionskraften, er
normalkraften og er friktionskoefficienten.
En opstilling som nedenfor etableres:
counter
bord
Principperne er vist på næste figur, hvor er snorkraften, tyngdekraften på trækloddet.
Vi kan bestemme accelerationen af udtrykket:
Klodsens masse er og massen af
belastningen er , så normalkraften er givet
ved
Hvis trækloddet har massen er
friktionkraften givet ved
hvor er klodsens (og trækloddets)
acceleration.
hvor og er klodsens hastigheder når den passerer fotoportene. Her er
hvor er længden af klodsen.
Forsøgsgang:
Klods
fotoceller
A B
Tælleren (MC24) tilsluttes fotocellerne i indgangene "start" og "stop" (pas på DIN-stikkene). Tællerne
måler passagetiderne på de to fotoceller og tiden mellem de to passager. Som træklod vil vi anvende
et lod på 200g. Selve klodsen er forsynet med en træside og en plasticside. Afstanden mellem de to
fotoceller skal være ca. 40cm og de to fotoceller anbringes således, at klodsen kan opnå et rimeligt
"tilløb" inden den første fotocelle passeres. Pas på at trækloddet ikke når gulvet, inden anden fotocelle
er passeret.
Der skal udføres 5 forsøg med både træsiden og plasticsiden.
træklod
10

MÅLESKEMAER
m t = kg, m k = kg, l = m, F t = N
træ mod malet bordplade
m b 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 kg
t 1 s
t 2 s
t s
v 1 m/s
v 2 m/s
a m/s 2
F res N
F f N
F n N
11

plastic mod malet bordplade
m b 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 kg
t 1 s
t 2 s
t s
v 1 m/s
v 2 m/s
a m/s 2
F res N
F f N
F n N
Behandling af måledata:
Gør regningerne i skemaet færdige (Her kan med fordel bruges Excel).
På samme diagram afbildes F f (numerisk) som funktion af F n for begge sider af klodsen.
Bestem de to friktionskoefficienter som hældningen af hver graf.
Vurder usikkerheden på friktionskoefficienterne.
Fejlkilder og kommentarer.
12

Frit fald med og uden luftmodstand
Vi vil undersøge det frie fald med og uden luftmodstand.
A. Frit fald uden luftmodstand:
Vi kan kun praktisere et frit fald uden luftmodstand i et lufttomt rum. Er hastigheden lav, den faldende
masse stor og tværsnitsarealet lille, har vi næsten et fald uden luftmodstand - vi kan se bort fra denne.
For det frie fald gælder formlerne:
2
s s0
v0t
½gt (1)
v v0
gt
(2)
Her er s0 startstedet, v0 starthastigheden og g=9.82 [m/s 2] er tyngdeaccelerationen
Lav en opstilling som nedenfor:
6 V spænding
timerstrimmel
En timer er en elektromagnetisk tidsmærker, der sætter 100 prikker på en timerstrimmel hvert
sekund. Trækker vi en timerstrimmel gennem timeren, kan vi bestemme stedet s ved at måle
afstanden fra startpunktet. Desuden kan vi bestemme farten v ved at måle afstanden s mellem to
prikker, som det er vist på tegningen herunder:
s
= 0,02 s
timer
lod
noget blødt
13

Det tilsvarende tidsinterval er på 2 0,01 s = 0,02 s, da tidsintervallet mellem to prikker er 0,01 s.
Der gælder så:
v
s s
0, 02 s
Hold et lod med massen m = 1 kg fast i timerstrimlen. Lad nu loddet falde og registrer bevægelsen med
timeren.
Vælg en startprik (der hvor prikkerne bliver tydeligt adskilte) og udmål nu for hver 5. prik følgende:
t [s] 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60
s [m]
s [m]
v [m/s]
B. Frit fald med luftmodstand
For et legeme med frontarealet A, der bevæger sig med farten v i en luftart, kan luftmodstanden ofte
beskrives ved funktionen
F gnid
( v ) k A v
I forsøget her undersøges denne formel. Værdien af konstanten k, der bl.a. afhænger af legemets form,
er ikke relevant i dette forsøg.
Hvis legemet falder i jordens tyngdefelt, vil luftmodstanden vokse indtil den er blevet lige stor
tyngdekraften
F Ft
m
g
gnid (*)
Fra det tidspunkt vil accelerationen være 0 og legemet dermed falde med konstant hastighed. Dette vil
vi udnytte til at beregne luftmodstanden. Da vi måler den konstante faldhastighed kan vi undersøge
sammenhængen mellem luftmodstand og hastighed.
I får udleveret en pakke med papirkageforme (5 forme). Pakken vejes, men formene må ikke skilles ad
i første omgang. Formene slippes nu over en bestemt højde (som I måler) over gulvet. De vil hurtigt
opnå en konstant hastighed. Faldtiden måles
Dernæst fjerner i kageformene en ad gangen, vejer, slipper og måler faldtiden.
Faldhøjde s= [m/s]
m [kg]
t [s]
5 forme 4 forme 3 forme 2 forme 1 form
2
14

Databehandling
Forsøg A
Forsøg B
Tegn s som funktion af t og v som funktion af t. Vælg polynomisk regression (2.gard) for (t,s)grafen
og lineær regression for (t,v)-grafen
Skriv formlerne (1) og (2) med de korrekte talværdier og enheder.
Find ud fra (t,v)-grafen tyngdeaccelerationen og dennes afvigelse fra tabelværdien
Diskuter fejlkilderne
For hver af masserne beregnes luftmodstanden Fgnid ved formel (*).
For hver af masserne beregnes den konstante faldhastighed, idet v = s/t
For at se om luftmodstanden er proportional med kvadratet på faldhastigheden afbildes Fgnid
som funktion af v 2 (alternativt kan du lave en afbildning af luftmodstanden som funktion af
hastigheden og bruge Excel til at finde potensfunktionen).
Diskuter fejlkilderne.
15

Beskyttelse mod stråling
Formål
A: At undersøge afstandskvadratloven for en gammakilde.
B: At undersøge gammastrålingens evne til at trænge i gennem hhv. bly og beton.
Stavkilden indeholder et -radioaktivt stof, der henfalder til Ba-137 ( ):
hvor * angiver, at datterkernen befinder sig i en metastabil tilstand. Herfra sker henfaldet ved
udsendelse af -stråling med energi 0,662 MeV ( ):
men det er kun -strålingen fra den sidste proces, der måles på. Stavkildens indkapsling er nemlig
udformet så den -stråling, der udsendes ved den første proces tilbageholdes. Energien af
gammastrålingen er 0,66 MeV.
A. Afstandskvadratloven
Forsøgsprincip
En gammakilde med aktiviteten A, hvor hvert gammakvant har energien E, vil have en strålingseffekt
. I følge afstandskvadratloven vil strålingsintensiteten i afstanden r fra kilden være
I øvelsen vil vi undersøge denne sammenhæng, dvs. om intensiteten er omvendt proportional med
afstanden i anden potens. Dette gøres ved at måle tælletallet i et fast tidsrum som funktion af
afstanden fra kilden. (Tælletallet må være proportional med intensiteten og vil derfor følge samme
lovmæssighed som intensiteten. Til gengæld ved vi ikke hvor stor en del af den samlede intensitet der
bliver målt.)
Først måles baggrundstrålingen
GM-røret forbindes til GM-indgangen på bagsiden af tælleren. Spændingen på forstærkeren indstilles
på 400 volt, og den må ikke ændres under forsøget. Tælleren indstilles på unitcounting A/
impulstælling ved gentagne tryk på Funktionsvælger ( den blå knap ). Efter kort tid vises "00" i
lyspanelet. Der trykkes nu gentagne gange på Display indtil lyspanelet viser "60". Dette betyder, at
tælleren automatisk vil tælle i 60 s. Når tallet er forsvundet vil et nyt tryk på Display starte tællingen.
Der tælles så længe lysdioden ved indgang A er tændt. Ny måling kan så startes ved tryk på Display.
Baggrundsstrålingen ( ingen kilder i nærheden ) bestemmes som gennemsnit af 5 målinger - helt tal.
Måling af tælletallet som funktion af afstanden
Gammakilden stilles i et stativ overfor et GM-røret. For en given afstand måles tælletallet i 3 gange 1
minut og gennemsnittet findes. Afstanden varieres nu og målingen gentages, indtil man har nok data til
en graf!
Man bør nok ikke måle tættere på en 4 cm, da GM-røret kan gå i ”overflow”.
16

B. Halveringstykkelsen for gammastråling gennem bly og beton
-strålingens intensitet I gennem blyet er givet ved:
x
I ( x)
I 0e
(1)
hvor I0 er intensiteten ved overfladen, x er absorbertykkelsen og I(x) er intensiteten efter passage af
blytykkelsen x. kaldes den lineære absorptionskoefficient. Sammenhængen mellem og
halveringstykkelsen x½ er givet ved:
ln2
x (2)
idet tælletallet N er proportional med intensiteten får vi:
½
x
N( x)
N0e
(3)
For at undersøge denne lovmæssighed stilles kilden og GM-røret i en fast afstand fra hinanden, og der
indskydes materiale i mellem GM-rør og kilde. Det er tælletallet vi måler, og vi finder af (3)
Opstilling:
I. Absorption i bly.
Stavkilden skrues i holderen (ikke for hårdt!) og kilden anbringes ca. 10 cm fra GM-rørets forkant og
må derefter ikke flyttes.
Der tælles i 60 s. Første gang uden blyplader. Derefter anbringes to blyplader foran GM-røret og der
tælles igen i 60 s. Dette gentage indtil man har mindst 7 målinger. Tykkelsen af hver enkelt blyplade
måles med skydelære. Den samlede absorbertykkelse x fås derefter ved addition.
Pladerne skal hænges så tæt på GM-røret som muligt.
Udfyld et skema med sammenhørende værdier af absorbertykkelse og tælletal.
II. Absorption i beton.
Samme fremgangsmåde som for bly. Prøv at slutte med så mange klinker som muligt
Databehandling - Afstandskvadratloven
Alle tælletallene korrigeres for baggrundsstrålingen
For at undersøge om afstandskvadratloven holder, skal dataet lineariseres. Dvs. du skal tegne
tælletallet som funktion af 1/r 2 . Hvad viser din graf?
Er der nogle oplagte fejlkilder? Er der noget i grafen der tyder på at der er en fejlkilde til stede?
17

Databehandling – Absorption i bly og beton
Absorption i bly
Alle tællingerne korrigeres for baggrundsstrålingen
Undersøg om tælletallet er eksponentielt aftagende for blyforsøget fx ved at afbilde i Excel og
vælge andenaksen logaritmisk?
Find forskrift ved eksponentiel regression og brug denne til bestemmelse af
absorptionskoefficieneten og dermed halveringstykkelsen i bly.
Sammenlign med databogen.
Absorption i beton (klinker)
Samme metode som for bly.
18

Spektralanalyse
Vi vil i denne øvelse undersøge spektrene fra forskellige grundstoffer vi vil anvende en opstilling med
en optisk bænk.
Måling på optisk bænk
En opstilling som nedenstående anvendes.
Set fra siden
Set fra oven (princip)
På skærmen dannes billeder af spalten. Der ses dels billedet af 0. orden fra lyset, der går lige gennem
gitteret og to symmetriske liniespektre af 1. orden.
Af gitterligningen:
kan man for hver spektrallinie finde bølgelængden , når gitterkonstanten d og afbøjningsvinklen
kendes. I forsøget her er n=1
Vinklen findes af:
Fremgangsmåde:
Vi vil først finde gitterets konstant v.h.a. en natriumlampe. Dernæst vil vi undersøge Helium- og brint
spektret.
En opstilling som ovenfor etableres.
(1)
(2)
19

Anbring skærmen således at 0. ordens billedet af spalten rammer midten af skærmen og 1. ordens
billederne rammer helt ude i hver side på skærmen.
Timerstrimlen er sat fast med et stykke tape, og tjener til at man kan markere de forskellige linier med
en streg.
Sørg for god fokusering på de linier der kan ses i spektret.
Efter fokuseringen måles afstanden x fra gitter til 0. ordens billedet.
På timerstrimlen markeres nu 0. ordens billedets placering (midten) og de enkelte linier i 1.ordens
billedet markeres til begge sider. Der skrives på hver markering den pågældende linies farve.
Husk for hver lampe (natrium, helium og brint) at måle afstanden x
Timerstrimlen tages af - husk at skrive på den, hvad det er for et spektrum, der er målt.
Lampen skiftes ud, og der sættes en ny timerstrimmel på skærmen.
Timerstrimlerne måles ud når målingerne på lamperne er afsluttede.
For hvert spektrum udmåles afstandene y fra en linie til den symmetriske linie på den anden side af 0.
ordens linien. Af ligningen (2) findes afbøjningsvinklen
Na-lampen:
Af (1) findes gitterkonstanten d, Sammenlign med værdien der står på gitteret.
He-lampen
X =
y/2 d
Med den fundne gitterkonstant, kan vi finde målt af (1). På en "Spektraltavle" (hænger i fysiklokalet)
identificeres linierne, og bølgelængderne tabel noteres.
Prøv at forklare eventuelle forskelle.
Brintlampen:
y y/2
Balmerrøret indeholder en smule vanddamp, der giver anledning til nogle ekstra linier. Noter de
tydeligste linierne i spektret og bestem af ”Spektraltavlen” hvilke der kommer fra brint.
X =
20

Da vi kun ser de synlige linier i brintspektret, sker alle spring ned til niveau 2. Find for hver linie i
brintspektret, hvilke energiniveauer elektronen springer fra.
X =
y y/2 n R
1
Af Rydbergformlen
og n.
1
R ( 2
2
1
) bestemmes Rydbergs konstant for hver af de målte værdier af
2
n
Find gennemsnittet og sammenlign med tabelværdien R=1.097*10 7 m -1. Find afvigelsen i procent og
kommenter denne.
21