 | Pobierz cały dokument fiz22art.mibm.wip.pw.fizyka.2.sprawka.fiza.2.doc Rozmiar 143 KB |
Cel ćwiczenia.
Pomiar szerokości szczeliny oraz nieprzeźroczystego paska na podstawie zjawiska dyfrakcji światła.
WSTĘP TEORETYCZNY:
Dane ćwiczenie polega na wyznaczeniu szerokości paska oraz grubości włosa. Jest to możliwe przy użyciu lasera, ponieważ wykorzystuje się zjawisko dyfrakcji światła. Jak wiemy, aby uzyskać obraz dyfrakcyjny wiązka światła powinna spełniać pewne warunki, mianowicie:
nakładające się fale muszą być spójne
źródło światła powinno być monochromatyczne
Te warunki spełnia właśnie laser.
Szczegółowa analiza dyfrakcji na pojedynczej szczelinie jak również na otworze z nieprzeźroczystym paskiem (włos) pokazuje, że uzyskiwane obrazy są takie same. Jest to spowodowane tym, że światło ulega załamaniu tylko na krawędziach przeszkody, zatem dla niego nie ma różnicy czy jest to otwór z paskiem czy szczelina. Ważne jest natomiast zachowanie odpowiedniej szerokości paska lub szczeliny ponieważ w przeciwnym wypadku obrazu nie da się zaobserwować.
Opis ćwiczenia:
W ćwiczenie wykonujemy pomiary rozkładu natężeń promieniowania w obrazach dyfrakcyjnych w funkcji kąta ugięcia θ. Układ pomiarowy składa się z lasera którym oświetlamy szczelinę bądź włos, zasilacza, fotoelementu i mikroamperomierza. Występujący we wzorach :
1)
2)
kąt ugięcia θ , można powiązać z wielkościami mierzonymi bezpośrednio w doświadczeniu a więc odległością L ekranu od szczeliny i odległością 
kolejnego minimum dyfrakcyjnego od środka obrazu.
Ponieważ 
to 
stąd wzór 
można przekształcić do postaci: 
czyli 
. Wprowadzając oznaczenia 
i 
, otrzymujemy zależność liniową 
. Korzystając z tej zależności, możemy na podstawie pomiarów położeń minimów 
wyznaczyć współczynnik kierunkowy K i następnie szerokość a.
WYKONANIE ĆWICZENIA:
1.Pomiar szerokości szczeliny.
Do obliczenia szerokości szczeliny zastosuje wzór 
. Po podstawieniu 
oraz 
otrzymałem zależność 
. Za pomocą metody najmniejszych kwadratów można wyznaczyć 
, zatem i szerokość szczeliny 
. Dane zastosowane w obliczeniach są podane w tabeli:
|
Natężenie prądu [μA] |
Odległość kolejnych prążków [mm] |
1 maksimum |
810 |
0 |
1 minimum |
15 |
2,65 |
2 maksimum |
30 |
3,50 |
2 minimum |
1,2 |
4,75 |
3 maksimum |
9 |
6,03 |
3 minimum |
0,3 |
7,40 |
4 maksimum |
3,8 |
8,45 |
4 minimum |
0,2 |
9,80 |
Zależność natężenia promieniowania I w funkcji odległości kolejnych prążków przedstawia wykres 1.
 | Pobierz cały dokument fiz22art.mibm.wip.pw.fizyka.2.sprawka.fiza.2.doc rozmiar 143 KB |