Imię i Nazwisko
Wydział leśny: leśnictwo, niestacjonarne I stopnia, semestr I, grupa , numer ,
Sprawozdanie
ćwiczenie 158 : Badanie zjawiska dyfrakcji na pojedynczej i podwójnej szczelinie
piątek -DD.MM.RRRR. , godz.XX-XX
Celem ćwiczenia jest badanie natury światła poprzez analizę zjawiska dyfrakcji na pojedynczej podwójnej szczelinie . Zjawisko dyfrakcji światła jest silnie związane z falową naturą światła .
Zjawiska dyfrakcji i interferencji promieni świetlnych wskazują na falową naturę światła . Światło , przechodzące przez szczeliny o wymiarach porównywalnych z długością fali ulega ugięciu zgodnie z zasadą Huygensa , każda szczelina staje się źródłem nowej fali i wysyła promienie we wszystkich kierunkach . Zjawisko uginania się fali na otworach , bądź krawędziach przesłon nazywamy dyfrakcją , czyli uginaniem prostoliniowego biegu promieni. Ugięte wiązki padające w to samo miejsce ekranu ulegają interferencji . Interferencją jak nazywamy nakładanie się fal o tej samej częstotliwości i powodujące wzmocnienie lub osłabienie natężenia fali wypadkowej . W tych miejscach ekranu , w których ugięte promienie spotykają się w zgodnych pozach , następuje ich wzmocnienie i powstają jasne prążki interferencyjne .
Wyznaczanie szerokości szczelin. Na początku włączamy źródło światła laserowego . Ustawiamy slajd z pojedyńczą szczeliną z symbolem B (szerokość szczeliny wynosi a=0,04mm) na drodze światła ; w odległości 10cm od lasera ustawiam źródła światła względem slajdu ze szczeliną tak , aby na kartce papieru wraz stanowi w naszym przypadku ekran tak ,aby widoczne były ostre prążki światła laserowego . Końcówkę światłowodu umieszczam tak , aby skierowane było na źródło światła w odległości nie mniejszej niż 1m od slajdu ze szczeliną na drodze światła . Rozpoczynam pomiar . Przesuwamy końcówkę światłowodu obracając pokrętłem czujnika ruchu , tak aby znajdowała się ona w świetle lasera . Odczytuje z wykresu , który pojawił się na monitorze komputera współrzędną maksimum dyfrakcji wynoszącą 57,16mm , oraz współrzędne obu minimum wynoszące :43,54mm oraz 68,62mm . Pomiar ten wykonuję również dla płytki o symbolu C (0,08mm). Wyznaczanie odległości między szczelinami . Czynności pomiarowe są identyczne jak dla pomiaru szerokości szczelin , zmieniam jedynie slajd z pojedyńczą szczeliną na slajd ze szczeliną podwójną dla symbolu A (odległość między szczelinami wynosi 0,25mm) . Ponownie z wykresu odczytuję dane współrzędnej maksimum rzędu o wym.39,86mm , oraz współrzędne maksimum rzędu 1 – 42,96 i 37,18mm oraz rzędu 2 – 45,66mm oraz 33,93mm . Czynności te powtarzam dla slajdu C (=0,25mm)
Obliczenia niezbędne do obliczenia szerokości szczelin.
1)obliczam średnią szerokość x płytki C
Obliczam średnią szerokość x płytki A
2)Z obudowy lasera odczytuję długość fali lasera
Szerokość szczeliny C i B obliczam ze wzoru:
; sinus kąta
Po podstawieniu do wzoru na szerokość szczeliny otrzymuję :
x- odległość średnia min. i maksimum dyfrakcyjnego
l- odległość szczeliny od płaszczyzny ruchu końcówki światłowodu
- dł.światla lasera 0,0006328mm
Obliczenia dla szczeliny C :
=
Obliczenia dla szczeliny B
3)Obliczam błąd procentowy
-dla szczeliny C
-dla szczeliny B
Obliczenia niezbędne przy pomiarze odległości między szczelinami
1)Obliczenia średniej odległości szczelin dla płytki A
-dla płytki C
2)Obliczenia odległości szczelin ze wzoru :
Po podstawieniu otrzymuję : ; n – oznacza rząd
-dla płytki A
3)Obliczenia średniej odległości szczelin d
4)Obliczenia błędu względnego procentowego
Na podstawie wyników pomiarów i obliczeń przy wyznaczaniu szerokości szczelin , zauważalna jest przy pomiarze płytki B znaczna różnica pomiędzy obliczoną szerokością szczeliny , a podaną szerokością szczeliny . Obl.błąd względny proc. jest również bardzo wysoki i wynosi 25%. Podana sytuacja jest zauważalna przy wyznaczaniu odległości pomiędzy szczelinami . Różnica pomiędzy średnią obliczoną odległością szczelin d , a podaną odległością jest również znaczna , a błąd względny procentowy wynosi aż 34% . Błędy mogą wynikać z niedokładnego odczytu współrzędnych minimów oraz maksimów z wykresu , a także z mało czytelnych wykresów.
loczekandkedzior