pomiar predjkosci swiatla


Wydział Mechaniczny

semestr II rok akademicki 2005/2006

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

0x08 graphic

ocena _____

Cele ćwiczenia:

Wprowadzenie teoretyczne:

Światło jako zjawisko fizyczne ma naturę korpuskularno - falową. Oznacza to, iż promienie świetlne podlegają prawom typowym dla fal jak
np. dyfrakcja lub interferencja a z drugiej strony cząstki światła, czyli fotony posiadają swoją bardzo małą masę własną. Światło jest rodzajem fali elektromagnetycznej o długości od 800 nm do 400 nm.

0x01 graphic

Fale elektromagnetyczne są falami poprzecznymi składającymi się z prostopadłych do siebie naprzemianległych fal elektrycznych i magnetycznych. Fale elektromagnetyczne powstają wtedy, gdy elektron w atomie traci swoją energię i przeskakuje na orbitę bliższą jądra atomu. Powstałe w ten sposób drgania elektryczne rozchodzą się w przestrzeni w postaci wzajemnie przenikających się fal elektrycznych i magnetycznych.

0x01 graphic

Podstawową własnością fal elektromagnetycznych, w odróżnieniu od fal mechanicznych jest możliwość rozchodzenia się w próżni. Prędkość fali elektromagnetycznej w próżni jest równa prędkości światła.

Długość fali elektromagnetycznej jest wyrażona wzorem:

0x01 graphic

Gdzie:

V - prędkość fali (V = c = ok. 300 000 km/s.)

f - częstotliwość drgań źródła.

Metoda pomiaru prędkości światła

Elementy układu pomiarowego:

0x01 graphic

Zasadnicza część układu pomiarowego nazwana na schemacie „przyrządem pomiarowym” składa się z:

Generator modulujący prąd elektryczny wpływa na natężenie światła wysyłanego przez diodę elektroluminescencyjną (LED). Wiązka światła po przebyciu pewnego odcinka drogi w powietrzu oświetla fotodiodę, która zamienia zmiany natężenia światła w sygnał elektryczny. Sygnał z generatora modulującego i sygnał z fotodiody podawane są na wejścia X i Y oscyloskopu. Obserwując zachowanie figur Lissajous na ekranie oscyloskopu można zauważyć, że przy wydłużaniu drogi przebytej przez światło opóźnienie sygnału z detektora względem sygnału z generatora osiąga w pewnym momencie 1800. Oznacza to iż przebycie przez światło wydłużonej drogi trwało połowę okresu modulacji. Znając odległość i czas jej pokonania przez światło można w prosty sposób obliczyć prędkość światła w powietrzu.

Wykonanie pomiarów:

Prędkość światła w powietrzu

xo

x1

Δx

Δl(2 Δx)

cm

0

148

148

296

1

149

148

296

3

150

147

294

4

151

147

294

5

152

147

294

6

152

146

292

7

153

146

292

8

154

146

292

9

155

146

292

10

155

145

290

Wartość średnia Δl wynosi: 293,2(7) cm

0x01 graphic
gdzie f = 50,01 MHz

0x01 graphic
= 293786400(21) m/s

Prędkość światła w wodzie

xo

x1

Δx

cm

102

119

17

103

119

16

105

120

15

107

123

16

97

114

17

100

116,5

16,5

110

125

15

112

128

16

116

131,5

15,5

115

130

15

Długość rury z wodą wynosi lm= 102 cm

Średnia wartość Δx wynosi 15,9(4) cm

Wyznaczenie współczynnika załamania światła:

0x01 graphic
= 1,31(6)

Wyznaczenie prędkości światła w wodzie:

0x01 graphic
= 224264427(27) m/s

Prędkość światła w ciele stałym

xo

x1

Δx

cm

62

71

9

51

59,5

8,5

43

51,5

8,5

30

39

9

45

54

9

36

45

9

70

78,5

8,5

66

75

9

55

64

9

34

42

8

Długość bloku pleksiglasu lm= 28,5 cm

Średnia wartość Δx wynosi 8,7(3) cm

Wyznaczenie współczynnika załamania światła:

0x01 graphic
= 1,61(8)

Wyznaczenie prędkości światła w ciele stałym:

0x01 graphic
= 182476024(34) m/s

Wnioski:

Fotony wiązki światła rozchodzą się z różną prędkością w różnych ośrodkach. Związane jest to z tym iż w próżni na światło nie działają żadne zjawiska osłabiające lub absorbujące fale, natomiast fala świetlna biegnąca w ośrodku natrafia na atomy powodujące osłabienie natężenia lub zanik fali. Różnice prędkości światła w różnych ośrodkach wyrażamy współczynnikiem załamania światła, który jest stosunkiem prędkości światła w próżni i w ośrodku.

Kod ćwiczenia

Tytuł ćwiczenia

W-1

Pomiar prędkości światła

Mateusz Kowalski

nr indeksu

Piotr Kaźmierczak

nr indeksu

Piotr Urbański

nr indeksu



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
POMIAR DLUGOSCI?LI ŚWIATŁA LASEROWEGO
Pomiar względnej światłości żarówek elektrycznych, Pracownia Zak˙adu Fizyki Technicznej Politechnik
cw07 pomiar natezenia swiatla
Pomiar tłumiennosci światłowodów
Pomiar prędkości światła, Sprawozdania - Fizyka
pomiar natezenia swiatla
Astronomiczna metoda pomiaru prędkości światła, Studia
2 Pomiar długości?li światła za pomocą siatki dyfrakcyjnejA2
POMIARY FOTOMETRYCZNE?SORBCJA SWIATŁA
Pomiar prędkości światł1, Politechnika, Fizyka (laborki)
Pomiar tłumiennosci światłowodów
patela,światłowody,pomiar i projektowanie światłowodów
Pomiar natężenia światła
POMIAR DLUGOSCI?LI ŚWIATŁA LASEROWEGO
Fizyka Pomiar natężenia światła
Pomiar natężenia światła Wyznaczanie widma promieniowania różnych źródeł światła
patela,światłowody,pomiar i projektowanie światłowodów

więcej podobnych podstron