I A i R	„WYZNACZANIE ROZMIARÓW PRZESZKÓD ZA POMOCĄ LASERA He-Ne”	Data : 30.04.1998
Nr.ćw	TWOREK TOMASZ	Ocena :

Wiadomości wstępne.

Pierwszy laser zbudował w roku 1960 Maiman. Był to laser impulsowy. Już w rok późnij Javan skonstruował laser gazowy, helowo-neonowy, pracujący w sposób ciągły. Ten laser emituje światło czerwone o długości fali 632,8 nm niewielkiej mocy. Obecnie częściej stosuje się lasery gazowe krótkofalowe zmodyfikowane przez Rigroda i Kogelnika. Przeszkody ustawione na drodze fal świetlnych powodują zakłócenia kształtu powierzchni falowych. Zjawisko to nazywa się dyfrakcją światła. Dyfrakcji światła towarzyszy interferencja fal. Spójne światło charakteryzuje się stałą w czasie różnicą faz. Zjawisko dyfrakcji zachodzi tak samo na przeszkodach jak i na otworach o tych samych rozmiarach.

Zestaw aparatury do pomiaru średnic drucików, szerokości szczelin i stałej siatki dyfrakcyjnej :

Tabela pomiarowa :

DRUCIK	Odległość l[mm]	Odległość a[mm]	Dł. fali λ [nm]	Rząd widma n
	1780	4	632,8	1
	1780	14	632,8	2
	1780	22	632,8	3
	1780	32	632,8	4
	1780	48	632,8	5
SIATKA	260	38	632,8	1
	260	76	632,8	2
	260	116	632,8	3
	260	168	632,8	4
	260	198	632,8	5
SZCZELINA	1770	16	632,8	2
	1770	32	632,8	3
	1770	44	632,8	4
	1770	56	632,8	5
	1770	68	632,8	6

Wyznaczenie stałej siatki dyfrakcyjnej :

Stałą siatki dyfrakcyjnej oblicza się przekształcając wzór na długość fali

Stąd

,

gdzie

-długość fali;

-odległość między maksimami;

n- rząd widm;

l-odległość siatki od ekranu.

Długości fali lasera He-Ne jest znana i wynosi 632,8 nm(6,328*10^-7m).

d₁=8,659*10^-6m d₂=8,659*10^-6m

d₃=8,510*10^-6m d₄=7,835*10^-6m

d₅=8,310*10^-6m

d_śr.=8,395m

Wyznaczenie średnicy badanego drucika z zależności :

-odległość środka plamki ciemnej n rzędu od środka wiązki nie ugiętej

n-rząd widma

D-średnica drutu

D₁=2,816*10^-4m D₂=1,609*10^-4m

D₃=1,536*10^-4m D₄=1,408*10^-4m

D₅=1,173*10^-4m

D_śr.=1,708*10^-4m

Wyznaczenie szerokości szczeliny z zależności :

S₁=1,4*10^-4m S₂=1,05*10^-4m

S₃=1,018*10^-4m S₄=1*10^-4m

S₅=9,883*10^-5m

S_śr.=1,091*10^-4m

Obliczenie i dyskusja błędów :

Błąd pomiaru odległości Δl=1mm;

Błąd pomiaru odległości przeszkody od ekranu 1cm;

Błąd pomiarów wyznaczono metodą różniczki zupełnej.

Błąd pomiarów siatki dyfrakcyjnej

Δd1=5,605*10-7m Δd2=4,469*10-7m

Δd3=4,001*10-7m Δd4=3,479*10-7m

Δd5=3,616*10-7m

Δd_śr.=4,234*10^-7m

Błąd pomiaru drucika :

ΔD1=7,198*10-5m ΔD2=1,239*10-5m

ΔD3=0,784*10-5m ΔD4=5,191*10-6m

ΔD5=3,104*10-6m

ΔDśr.=2,01*10-5m

Błąd pomiaru szczeliny :

ΔS1=9,541*10-6m ΔS2=3,875*10-6m

ΔS3=2,889*10-6m ΔS4=2,351*10-6m

ΔS5=2,012*10-6m

ΔS_śr.=4,134*10^-6m

Wnioski :

Lasery są obecnie bardzo szeroko wykorzystywane we wszystkich dziedzinach techniki i nauki. Za pomocą laserów można z wielką dokładnością dokonywać różnego rodzaju pomiarów. Na błędy pomiarowe w ćwiczeniu wpływ miało kilka czynników : znaczny błąd pomiaru odległości (przyjęty 10mm), oraz niedokładność pomiarów kolejnych maksimów.

LASER

Zasilacz

Siatka dyfrakcyjna

Ekran

---