I INF	Kamil Pieczara	18.05.2015r.
Ćw.23	Wyznaczanie rozmiarów przeszkód za pomocą lasera półprzewodnikowego	Ocena:

Uwagi

1. Wstęp

Laser półprzewodnikowy to laser, którego obszarem czynnym jest półprzewodnik. Najczęściej laser półprzewodnikowy ma postać złącza p-n w którym obszar czynny jest pompowany przez przepływający przez złącze prąd elektryczny. Ze względu na niewielkie rozmiary, niskie koszty produkcji, oraz wysoką wydajność, lasery półprzewodnikowe są dzisiaj najczęściej wykorzystywanym rodzajem laserów, znajdują zastosowanie między innymi w napędach CD, DVD, Blu-ray, wskaźnikachlaserowych lub w zastosowaniach militarnych jako wskaźniki celu.

Istnieje wiele innych rodzajów laserów takich jak: jonowe, molekularne, barwnikowe, chemiczne.

Wyznaczanie rozmiarów szczelin i przeszkód za pomocą światła oparte jest na fakcie istnienia zjawisk dyfrakcji i interferencji światła. Aby można było te zjawiska poprawnie obserwować, uginające i nakładające się fale, powinny spełniać określone warunki.

Schemat zestawu (przyrządów):

Przykładowe ugięcie wiązki laserowej na szczelinach siatki dyfrakcyjnej:

Opis przebiegu doświadczenia:

Zadaniem było wyznaczyć wielkość stałej siatki dyfrakcyjnej za pomocą światła laserowego o znanej nam długości fali , szerokości szczeliny oraz średnicy cienkiego drutu. Przedmioty zostały kolejno montowane w uchwycie przyrządu. Przeprowadzane pomiary dokonano dla trzech odległości przedmiotów od ekranu. W tabeli zapisano wyniki pomiarów dla rzędów widma które widoczne były na ekranie. Pomiary były wykonywane dla trzech widm. Wyniki pomiarów przedstawiono w tabeli.

1. Wyznaczanie stałej d siatki dyfrakcyjnej

; jeżeli a_n << l to;

l- odległość siatki od ekran

a_n-odległość między maksymami w rzędach

n- rząd widma

λ – dł. fali (523*10^-6 mm)

Obliczenia:

Przy l=741mm

1. 

2. 

3. 

Przy l=665mm

1. 

2. 

3. 

Przy l=604mm

1. 

2. 

3. 

2. Obliczanie średnicy drutu D

Gdzie:

n – rząd widma

- odległość drucika od ekranu

λ – dł. fali

a_n – odległość między maksymami poszczególnych rzędów

D- średnica drutu

Obliczenia:

Przy l=1198mm

1. 

2. 

3. 

Przy l=1384mm

1. 

2. 

3. 

Przy l= mm

1. 

2. 

3. 

0.1198[mm]

3. Obliczanie średnicy szczeliny D

n – rząd widma

- odległość drutu od ekranu

λ – długość fali

a_n – odległość między maksymami poszczególnych rzędów

D- średnica szczeliny

Wyniki:

1. 

2. 

3. 

1. 

2. 

3. 

1. 

2. 

3. 

Niepewności pomiarowe:

Niepewność dla siatki dyfrakcyjnej d :

[mm]

mm

mm

mm

mm

mm

mm

mm

mm

=4,911 mm

Niepewność średnicy drutu D:

0,0027mm

0,0024mm

0,0098mm

0,0044mm

0,0024mm

0,009mm

0,0023mm

0,0016mm

Niepewność szerokości szczeliny D:

mm

mm

mm

0,03mm

0,019mm

0,036mm

0,026mm

0,026mm

u mm

Wyniki:

Siatka dyfrakcyjna:

d

Cienki drut:

D=

Szczelina:

D=

Wnioski:

Przeszkody, które znajdują się na drodze fal świetlnych powodują zakłócenie kształtu powierzchni falowych, co prowadzi do zjawiska dyfrakcji swiatła. Zjawisko zachodzi identycznie na przeszkodach, jak i na otworach o tych samych rozmiarach. Zmierzenie szerokości obiektu jest możliwe dzięki określeniu odległości prążków kolejnych rzędów widma, a także długości fali lasera półprzewodnikowego. Rozbieżności w wynikach są spowodowane niedokładnymi pomiarami odległości między prążkami oraz dystansu przeszkody od ekranu. Największą niepewnością jest obarczona szczelina, gdyż pobieranie pomiarów dla tej średnicy wymagało największej dokładności.