Nazwisko ……………………….. Data …………. Kierunek……………….

Imię ……………………………... Dzień tygodnia…............

Godzina ………………..

Ćwiczenie nr OP1

Temat: Wyznaczanie długości fali świetlnej lub stałej siatki za pomocą siatki dyfrakcyjnej

1. Cel ćwiczenia:

• poznanie podstawowych pojęć związanych z interferencja i dyfrakcja światła

• wyznaczenie długości fali świetlnej

• wyznaczenie stałej
  siatki dyfrakcyjnej

2. Zagadnienia do opracowania:

• dyfrakcja i interferencja światła

• rodzaje siatek dyfrakcyjnych

• uzasadnienie wzorów stosowanych w ćwiczeniu

3. Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury

• laser półprzewodnikowy lub He-Ne

• siatka dyfrakcyjna

• taśma miernicza

• ekran

4. 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

5. Przebieg pomiarów

1. Włączyć laser

2. Odczytać wielkość
   oraz
   za pomocą nitki z zawieszonym ciężarkiem

3. Odczytać z tablic odpowiadającą temu kątowi wartość tablicową.

4. Obliczone wielkości wpisać do tabeli pomiarów.

5. W celu podniesienia dokładności wyników, wyznaczać
   i
   z widma rzędu I, II i III, jako wartość średnią.

6. Pomiary powtórzyć dla 10 różnych odległości
   , mierząc wielkości
   i
   dla każdego rzędu widma

6. Tabele pomiarowe i obliczenia

Lp.		Odległość widma rzędu n od widma rzędu zerowego				lub
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

7. 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

8. 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.

9. 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

1. Cel ćwiczenia:

• poznanie podstawowych pojęć związanych z optyką geometryczną

• wyznaczenie ogniskowej soczewki

2. Zagadnienia do opracowania

• opis biegu promieni w różnego rodzaju soczewkach

• załamanie światła

• wyprowadzenie równania soczewkowego

3. Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury

• źródło światła, ekran, przymiar

• soczewki: rozpraszająca, skupiająca

4. Przyjęte oznaczenia

- odległość przedmiotu od soczewki,

- odległość obrazu na ekranie od soczewki

- odległość przedmiotu od ekranu

- ognisko

- ogniskowa soczewki

5. Przebieg pomiarów

1. Dla soczewki skupiającej

1. Zamocować jedną z soczewek w uchwycie 1.

2. 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

3. Dla każdej z wymienionych odległości D, przesuwać soczewkę tak, aby:

1. otrzymać obraz ostry i powiększony
   , wpisać do tabeli wartości X i Y.

2. otrzymać obraz ostry i pomniejszony
   , wpisać do tabeli wartości X i Y.

4. Obliczyć ogniskową ze wzoru:

1. Dla soczewki skupiającej i rozpraszającej

1. Zamocować soczewkę rozpraszającą i skupiającą wykorzystywaną w punkcie I,

2. 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:

1. otrzymać obraz ostry i powiększony
   , wpisać do tabeli wartości X_U i Y_U.

2. otrzymać obraz ostry i pomniejszony
   , wpisać do tabeli wartości X_U i Y_U

6. 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:




7. 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

8. 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

9. 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