Nazwisko ……………………….. Data …………. Kierunek……………….
Imię ……………………………... Dzień tygodnia…............
Godzina ………………..
Ćwiczenie nr OP1
Temat: Wyznaczanie długości fali świetlnej lub stałej siatki za pomocą siatki dyfrakcyjnej
Cel ćwiczenia:
poznanie podstawowych pojęć związanych z interferencja i dyfrakcja światła
wyznaczenie długości fali świetlnej
wyznaczenie stałej
siatki dyfrakcyjnej
Zagadnienia do opracowania:
dyfrakcja i interferencja światła
rodzaje siatek dyfrakcyjnych
uzasadnienie wzorów stosowanych w ćwiczeniu
Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury
laser półprzewodnikowy lub He-Ne
siatka dyfrakcyjna
taśma miernicza
ekran
Przyjęte oznaczenia
- odległość widma rzędu n, występującego z lewej strony, od widma rzędu zerowego,
- odległość widma rzędu n, występującego z prawej strony, od widma rzędu zerowego,
- odległość siatki dyfrakcyjnej od ekranu,
- rząd widma
- długość fali świetlnej emitowanej przez laser
- odległość między szczelinami siatki dyfrakcyjnej, tzw. stała siatki
Przebieg pomiarów
Włączyć laser
Odczytać wielkość
oraz
za pomocą nitki z zawieszonym ciężarkiem
Odczytać z tablic odpowiadającą temu kątowi wartość tablicową.
Obliczone wielkości wpisać do tabeli pomiarów.
W celu podniesienia dokładności wyników, wyznaczać
i
z widma rzędu I, II i III, jako wartość średnią.
Pomiary powtórzyć dla 10 różnych odległości
, mierząc wielkości
i
dla każdego rzędu widma
Tabele pomiarowe i obliczenia
Lp. |
|
Odległość widma rzędu n od widma rzędu zerowego |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 2 3 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
Obliczyć:
średnią arytmetyczną oby odczytów:
na podstawie
oraz wielkości L, z twierdzenia Pitagorasa, określić kąt ugięcia promienia lasera:
długość fali laserowej ze wzoru:
przy znanej wielkości
stałą siatki dyfrakcyjnej
przy znanej wartości
UWAGA:, którą z wartości (
,
) student ma obliczyć, wskazuje prowadzący zajęcia
Rachunek błędu
stałą siatki oraz długość fali przyjąć jako nieobarczoną błędem.
wyznaczyć błędy pomiarowe wielkości
i
, równe dokładności pomiaru oraz błędy pomiarowe
lub
.
obliczyć metodą różniczki zupełnej błąd bezwzględny i względny wielkości
lub
dowolnego pomiaru
Wnioski i spostrzeżenia
zapis wyników z błędem wraz z jednostkami w układzie SI
porównanie otrzymanych wielkości fizycznych z tablicowymi
dyskusja popełnionych błędów systematycznych i przypadkowych
propozycje poprawy dokładności pomiarów.
Literatura
H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd.X zmienione.
W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001
T. Dryński, “Ćwiczenia labolatoryjne z fizyki”, PWN, Warszawa 1976, wyd.5.
A.Bielski, R.Ciuryło, “Podstawy metod opracowania pomiarów”, Wydawnictwo UMK, wyd.II, Toruń 2001
Nazwisko ……………………….. Data …………. Kierunek……………….
Imię ……………………………... Dzień tygodnia…............
Godzina ………………..
Ćwiczenie nr OP2
Temat: Wyznaczanie ogniskowej soczewki na podstawie pomiaru odległości przedmiotu i obrazu od soczewki
Cel ćwiczenia:
poznanie podstawowych pojęć związanych z optyką geometryczną
wyznaczenie ogniskowej soczewki
Zagadnienia do opracowania
opis biegu promieni w różnego rodzaju soczewkach
załamanie światła
wyprowadzenie równania soczewkowego
Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury
źródło światła, ekran, przymiar
soczewki: rozpraszająca, skupiająca
Przyjęte oznaczenia
- odległość przedmiotu od soczewki,
- odległość obrazu na ekranie od soczewki
- odległość przedmiotu od ekranu
- ognisko
- ogniskowa soczewki
Przebieg pomiarów
Dla soczewki skupiającej
Zamocować jedną z soczewek w uchwycie 1.
Ustawić ekran w odległości
od przedmiotu, w odległościach podanych przez prowadzącego:
dla soczewki: +5 (D = 440, D = 600) mm
dla soczewki: +10 (D = 770, D = 850) mm
dla soczewki: +18 (D = 850, D = 920) mm
Dla każdej z wymienionych odległości D, przesuwać soczewkę tak, aby:
otrzymać obraz ostry i powiększony
, wpisać do tabeli wartości X i Y.
otrzymać obraz ostry i pomniejszony
, wpisać do tabeli wartości X i Y.
Obliczyć ogniskową ze wzoru:
Dla soczewki skupiającej i rozpraszającej
Zamocować soczewkę rozpraszającą i skupiającą wykorzystywaną w punkcie I,
Ustawić ekran w odległości
od przedmiotu, w odległościach podanych przez prowadzącego:
dla soczewki: +18 i -15 (
= 700, 750, 840, 930) mm
dla soczewki: +5 i -15 (
= 280, 330, 500, 600) mm
Odległości X i Y zmierzyć od środka układu soczewek
Dla każdej z wymienionych odległości D lub
, przesuwać soczewkę tak, aby:
otrzymać obraz ostry i powiększony
, wpisać do tabeli wartości XU i YU.
otrzymać obraz ostry i pomniejszony
, wpisać do tabeli wartości XU i YU
Tabele pomiarowe i obliczenia
Lp. |
|
Rodzaj obrazu |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Średnia ogniskowa
|
|
Lp. |
|
Rodzaj obrazu |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Średnia ogniskowa
|
|
|
Obliczyć:
ogniskową obu soczewek ze wzoru:
ogniskową soczewki rozpraszającej ze wzoru:
Rachunek błędu
błędy pomiarów bezpośrednich
i
przyjąć jako
błędy oszacowane metodą Studenta - Fishera:
;
obliczyć metodą różniczki zupełnej błąd bezwzględny i względny pojedynczego, dowolnego pomiaru ogniskowej
oraz
obliczyć błąd względny i bezwzględny dowolnego pomiaru metodą pochodnej logarytmicznej
Wnioski i spostrzeżenia
zapis wyników z błędem wraz z jednostkami w układzie SI
porównanie otrzymanych wielkości fizycznych z tablicowymi
dyskusja popełnionych błędów systematycznych i przypadkowych
propozycje poprawy dokładności pomiarów
Literatura
H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd. X zmienione.
W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001
T. Dryński, “Ćwiczenia labolatoryjne z fizyki”, PWN, Warszawa 1976, wyd.5.
A.Bielski, R.Ciuryło, “Podstawy metod opracowania pomiarów”, Wydawnictwo UMK, wyd.II, Toruń 2001.
OPTYKA
1