Pracownia Zakładu Fizyki Technicznej Politechniki Lubelskiej |
|
|
|
||||||||
Nazwisko i imię Kadłubowski Krzysztof studenta: |
Instytut i symbol grupy Ed 3.5 |
|
|
||||||||
Data wykonania ćwiczenia: 96-10-30 |
Symbol ćwiczenia: 9.1
|
Temat zadania: Wyznaczanie długości fal świetlnych przepuszczanych przez filtr, przy pomocy siatki dyfrakcyjnej. |
|
||||||||
Zaliczenie: |
Ocena: |
Data: |
Podpis |
||||||||
1.Tabela pomiarów:
Lp. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
3.38 |
1 |
0.263 |
0.043 |
0.047 |
0.55 |
0.59 |
0.04 |
|
2 |
3.38 |
1 |
0.261 |
0.044 |
0.046 |
0.56 |
0.59 |
0.03 |
|
3 |
3.38 |
1 |
0.262 |
0.045 |
0.047 |
0.56 |
0.60 |
0.04 |
|
4 |
3.38 |
1 |
0.261 |
0.044 |
0.046 |
0.56 |
0.59 |
0.03 |
|
5 |
3.38 |
1 |
0.263 |
0.046 |
0.049 |
0.59 |
0.62 |
0.03 |
|
6 |
3.38 |
1 |
0.262 |
0.046 |
0.049 |
0.58 |
0.62 |
0.04 |
|
7 |
3.38 |
1 |
0.262 |
0.043 |
0.045 |
0.55 |
0.57 |
0.02 |
|
8 |
3.38 |
1 |
0.261 |
0.045 |
0.048 |
0.57 |
0.61 |
0.04 |
|
9 |
3.38 |
1 |
0.259 |
0.046 |
0.048 |
0.59 |
0.62 |
0.03 |
|
10 |
3.38 |
1 |
0.263 |
0.044 |
0.046 |
0.56 |
0.58 |
0.02 |
|
wartość średnia |
0.03 |
|
|||||||
2.Obliczenia:
Dla każdego z pomiarów obliczamy: Przyjmujemy, że wartość (odległość soczewki do siatki) porównywalnie małe w stosunku do mierzonej długości. Stąd w powyższych wzorach znajduje wartość . Wartość m przyjmuje we wszystkich obliczeniach wartość 1 (pomiar widma pierwszego rzędu).
3.Część teoretyczna:
Światło jako szczególny rodzaj promieniowania elektromagnetycznego charakteryzuje się tym, że w pewnych warunkach zachowuje się jako fala a w innych jako strumień fotonów. Dokładny opis natury falowej promieniowania wynika z równań Maxwella. Według teorii Maxwella promieniowanie jest rozchodzącą się w czasie i przestrzeni falą elektromagnetyczną. Fala taka opisywana jest przez wektor natężenia pola elektrycznego i natężenia pola magnetycznego, zmienne w czasie i przestrzeni.
Odchylenie od prostoliniowego rozchodzenia się światła, które nie może być objaśnione przez odbicie i załamanie nazywamy dyfrakcją. Zjawisko dyfrakcji wyjaśnia jakościowo zasada Huygensa. Orzeka ona, że każdy punkt ośrodka do którego dochodzi fala świetlna staje się źródłem nowej fali elementarnej. Nowa powierzchnia falowa jest obwiednią wszystkich fal elementarnych.
Rozróżniam dwa typy dyfrakcji: Fraunhofera i Fresnela. Dyfrakcja Fraunhofera zachodzie wtedy gdy fala osiągająca przeszkodę lub otwór jest falą płaską. Znaczy to, że źródło świata i płaszczyzna obserwacji są w bardzo dużej odległości od otworu.
Siatka dyfrakcyjna szczelinowa spełnia warunek: gdzie wartość m przyjmuje wartości całkowite. D jest stałą siatki, kąt jest kątem pomiędzy promieniami ugiętymi i nieugiętymi, m- rzędem obserwowanego widma, natomiast długością padającej fali.
Podstawiając do wzoru wartość (N -liczba szczelin siatki dyfrakcyjnej), to minima otrzymamy dla kątów spełniających warunek:
gdzie n- liczba całkowita.
Porównując oba powyższe wzory na siatkę można dojść do wniosku, że między dwoma maksimami głównymi występuje N-1 minimów. W miarę zwiększania liczby szczelin siatki N maksima główne stają się coraz węższe, a maksima wtórne coraz to mniejsze.
4.Schemat wykonania ćwiczenia:
5.Opracowanie wyników pomiaru:
Opracowanie wyników pomiaru polegało na obliczeniu błędu względnego maksymalnego.
Błąd względny maksymalny - całkowity- wyznaczamy jako sumę błędów względnych
z pomiarów
Ostatecznie otrzymujemy:
+
Podstawiając wartości dla pomiaru najbardziej zbliżonego do średniej (liczba pomiarów spełnia warunek ). Pomiarem takim jest pomiar 1-szy: +