wydział _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
semestr _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ rok akademicki _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
kod ćwiczenia tytuł ćwiczenia
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
ocena _____
Wstęp teoretyczny:
Wszystkie fale, niezależnie od rodzaju, ulegają odbiciu, załamaniu, dyfrakcji i interferencji. Procesy te są wynikiem wzajemnego oddziaływania fali i cząstek ośrodków, które fala napotyka na swojej drodze. Badanie powyższych zjawisk jest szeroko wykorzystywane zarówno do określania własności fal (jeśli znana jest struktura ośrodka) jak i struktury ośrodka (jeśli znane są parametry fali).
Dyfrakcja (ugięcie) fali pojawia się, gdy biegnąca fala napotyka “przeszkodę” o rozmiarach zbliżonych do długości fali. Oddziaływanie fali z przeszkodą powoduje powstawanie fal wtórnych, które następnie interferują ze sobą. Za przeszkodą tworzą się maksima i minima interferencyjne, które dla obserwatora widoczne są jako zmiana kierunku rozchodzenia się fali.
W optyce używa się siatek dyfrakcyjnych do badania promieniowania z tzw. Zakresu widzialnego (od 4 ⋅10−9 m do 7 ⋅10−9 m ) Siatkami dyfrakcyjnymi są (najczęściej) szklane płytki w których rolę przeszkód pełnią regularnie rozmieszczone, nieprzepuszczalne dla światła rysy.
Cele ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest:
Obserwacja zjawiska dyfrakcji elektronów.
Pomiar odległości międzypłaszczyznowych w graficie.
Pomiary:
Pomiary zostały przeprowadzone na lampie o promieniu R = 66 [mm], na której widoczne były dwa okręgi mniejszy o średnicy D1 oraz większy o średnicy D2.
Tabela pomiarowa
| U [kV] | D1 [mm] | D2 [mm] |
|---|---|---|
| wewnętrzna | zewnętrzna | |
| 4,5 | 20 | 26 |
| 5 | 18 | 24 |
| 5,5 | 16 | 23 |
| 6 | 14 | 22 |
| 6,5 | 13 | 20 |
| 7 | 12 | 19 |
| 7,5 | 12 | 19 |
| 8 | 11 | 18 |
| 8,5 | 11 | 18 |
| 9 | 10 | 16 |
Opracowanie wyników
4.1 Okrąg mniejszy:
Tabela obliczeniowa
| U [kV] | D1 średnie [mm] | Sin4Θ = D1/2R | sinΘ | 1/√U [kV-1] |
|---|---|---|---|---|
| 4,5 | 23 | 0,1769 | 0,04445 | 0,4714 |
| 5 | 21 | 0,1615 | 0,04054 | 0,4472 |
| 5,5 | 19,5 | 0,1500 | 0,03763 | 0,4264 |
| 6 | 18 | 0,1385 | 0,03473 | 0,4082 |
| 6,5 | 16,5 | 0,1269 | 0,03181 | 0,3922 |
| 7 | 15,5 | 0,1192 | 0,02987 | 0,3780 |
| 7,5 | 15 | 0,1154 | 0,02891 | 0,3651 |
| 8 | 14,5 | 0,1115 | 0,02793 | 0,3536 |
| 8,5 | 14 | 0,1077 | 0,02697 | 0,3430 |
| 9 | 13 | 0,1000 | 0,02504 | 0,3333 |
Wykres zależności
a = 0,1378 Δa = 0,005
b = -0,0212 Δb = 0,002
Obliczanie odległości międzypłaszczyznowych d według wzoru:
,
gdzie:
h – stała Plancka 6,626 * 10-34 [J * s]
m – masa spoczynkowa elektronu 9,10954 * 10-31 [kg]
e – ładunek elektronu 1,6 * 10-19 [C]
a – współczynnik nachylenia prostej 0,1378
4.2 Okrąg większy:
Tabela obliczeniowa
| U [kV] | D2 średnie [mm] | Sin4Θ =D2/ 2R | sinΘ | 1/√U [kV-1] |
|---|---|---|---|---|
| 4,5 | 41 | 0,3154 | 0,08013 | 0,4714 |
| 5 | 39,5 | 0,3038 | 0,07709 | 0,4472 |
| 5,5 | 36,5 | 0,2808 | 0,07109 | 0,4264 |
| 6 | 34 | 0,2615 | 0,06609 | 0,4082 |
| 6,5 | 32,5 | 0,2500 | 0,06313 | 0,3922 |
| 7 | 31,5 | 0,2423 | 0,06115 | 0,3780 |
| 7,5 | 31 | 0,2385 | 0,06017 | 0,3651 |
| 8 | 29,5 | 0,2269 | 0,05719 | 0,3536 |
| 8,5 | 28,5 | 0,2192 | 0,05522 | 0,3430 |
| 9 | 28 | 0,2154 | 0,05425 | 0,3333 |
Wykres zależności
a = 0,1938 Δa = 0,0083
b = -0,0114 Δb = 0,0033
Obliczanie odległości między płaszczyznowych d:
a = 0,1938
[m]
Wnioski
Na ekranie lampy elektronowej zaobserwowano dwa okręgi które odpowiadały dwóm różnym odległością międzypłaszczyznowym w graficie (d1=213pm oraz d2=123pm zgodnie z rys. 4 instrukcji ćwiczenia). Wyniki mogą nieco odbiegać od wymiarów rzeczywistych ponieważ błędy w pomiarach mogą być spowodowane niedokładnością w odczytywaniu wyników