Заготовка отчета по лабораторной работе



Скачать 100.49 Kb.
Дата15.04.2019
Размер100.49 Kb.
Название файлаЛР№6.doc
ТипЛабораторная работа

Федеральное Агентство по образованию


ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра физики

ОТЧЕТ


Лабораторная работа по курсу "Общая физика"

Изучение дифракции лазерного


излучения от щели

Преподаватель Студент группы


___________ /____________. / __________ / /
___________201_ г. __________ 2011 г.
2011

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ


Целью данной работы является изучение дифракции Фраунгофера на щели и определение размеров щели дифракционным методом.
2. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА
Дифракция света на щели исследуется на экспериментальной установке, схематично изображенной на рис.2.1.

3

2


1

1  лазер; 2  щель; 3  экран с миллиметровой шкалой


Рисунок 2.1 - Принципиальная схема наблюдения дифракции Фраунгофера с использованием в качестве источника света лазера
Пучок когерентных параллельных лучей, испускаемых лазером 1, падает на щель 2. Регулируя щель микровинтом, можно ограничить фронт волны и вырезать лишь узкий плоский участок. В этом случае за щелью образуется поле вторичных волн, которые создают дифракционную картину, наблюдаемую на экране 3, отстоящем достаточно далеко от щели.

3. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Углы дифракции m, будем находить по формуле:

tg m = (2xm)/(2l), (3.1)


где 2xm – расстояние между центрами темных полосок,

l – расстояние от щели до экрана.
Поскольку углы дифракции малы, можно считать верным равенство

tg m  sin m  m, (3.2)

Длину волны излучения гелий-неонового лазера вычислим, воспользовавшись формулой:



(3.3)

где , (1/)– разность между значениями соответствующих величин, взятых для любых двух точек на прямой зависимости 1/ = f(b).


Ширину щели вычислим по формуле:

(3.4)

где m,   разность между значениями соответствующих величин, взятых для любых двух точек на прямой зависимости m = m(m),  длина волны лазерного излучения.

Будем считать, что абсолютная погрешность разности между значениями соответствующих величин равна абсолютной погрешности этих величин.

Расчёт погрешности.

Первый эксперимент

Абсолютная погрешность расчёта длинны волны лазера:



(3.5),

где - относительная погрешность расчёта длинны волны лазера

Относительная погрешность расчёта длинны волны лазера, равна:

, (3.6)

где - относительная погрешность ширины щели, - относительная погрешность величины обратного угла дифракции (,т.к. обратная зависимость)

Относительная погрешность ширины величины угла дифракции

, (3.7)

где – относительная погрешность расстояния между центрами темных полосок, – относительная погрешность расстояния от щели до экрана.

Второй эксперимент:

Абсолютная погрешность расчёта ширины щели:



(3.8),

С другой стороны, т.к. значение m – детерминировано (т.е. принимает значения 1,2,3…), а значение =const, то относительная погрешность расчёта ширины щели:


, (3.9),

где - относительная погрешность ширины величины угла дифракции


4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ.


4.1 Задание 1

Таблица 4.1  Данные для зависимости угла дифракции от ширины щели



№ опыта

b, м

2xm

l, м

m,рад

1/m, рад-1

Примечание

1

0,000105

0,0023

0,377

0,006

163,9

Порядок минимума

m =1


2

0,000173

0,00145

0,377

0,004

260

3

0,000225

0,0011

0,377

0,003

342,7

4

0,000304

0,000825

0,377

0,002

457

5

0,000369

0,000625

0,377

0,002

603,2

6

0,0005

0,0005

0,377

0,001

754

Построим график зависимости 1/m от b

Рисунок 1. Зависимость b от1/m

C помощью программы Excel© построили прямую и нашли угловой коэффициент = 6.46×10-7 (м*рад).
Рассчитаем длину волны излучения гелий-неонового лазера, воспользовавшись формулой (3.3)

.46×10-7 (м)
Рассчитаем погрешность с учётом того, что абсолютные погрешности =0.00001 (м) (минимальному разряду), =0.001 (м), =0.00001 (м).

Тогда рассчитаем относительную погрешность ширины величины угла дифракции и относительную погрешность ширины щели по формуле (3.7)

Таблица 4.2  Данные для относительных погрешностей.












0,004

0,0027

0,005

0,0095

0,0108

0,007

0,0027

0,007

0,0058

0,0094

0,009

0,0027

0,009

0,0044

0,0105

0,012

0,0027

0,012

0,0033

0,0128

0,016

0,0027

0,016

0,0027

0,0164

0,02

0,0027

0,02

0,002

0,0203

Т.к. программа Excel© нашла коэффициент наклона для всёх точек, то возьмём максимальную относительную погрешность определения длинны волны лазера, тогда абсолютная погрешность определения волны лазера равна =0,0203*6.46×10-7=1×10-8 (м)

4.2 Задание 2

Таблица 4.3  Данные для зависимости угла дифракции от номера минимума


Порядок

минимума


2xm , мм

l, мм

m

Примечание

1

0,0003

0,249

6E-04

Ширина щели

b = 0,0005м



2

0,000975

0,249

0,002

3

0,0016

0,249

0,003

4

0,00225

0,249

0,005

5

0,00293

0,249

0,006

6

0,00355

0,249

0,007




Построим график зависимости m от m

Рисунок 1. Зависимость m от m


С помощью программы Excel© построили прямую и нашли угловой коэффициент = 0,0013, тогда = 769

Определим ширину щели по формуле (3.4), длина волны гелий-неонового лазера .646×10-6 (м):



= 0.000496 (м).

Найдём погрешность расчёта ширину щели:

По формуле (3.7) рассчитаем относительная погрешность ширины величины угла дифракции, с учётом того, что абсолютные погрешности =0.00001 (м) (минимальному разряду), =0.001 (м), =0.00001 (м).
Таблица 4.4  Данные для относительных погрешностей.










0,004

0,033

0,004

0,034

0,004

0,01

0,004

0,012

0,004

0,006

0,004

0,008

0,004

0,004

0,004

0,007

0,004

0,003

0,004

0,007

0,004

0,003

0,004

0,006

Т.к. программа Excel© нашла коэффициент наклона для всёх точек, то возьмём максимальную относительную погрешность расчёта ширины щели, тогда абсолютная погрешность расчёта ширины щели: =0,034*0,0005 =0.00008 (м)

5. ВЫВОДЫ

В данной работе было изучено явление дифракции Фраунгофера на щели. В результате проделанного эксперимента определенна длина волны лазера (6.46 ± 0.1)×10-7 (м), и ширина щели = (4.9 ± 0.8 )×10-4 (м).

6. ОТВЕТЫ НА КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6.1. В чем заключается явление дифракции света?

Дифракцией называется совокупность явлений, возникающих при распространении света в неоднородной среде, в которой могут находиться непрозрачные экраны или области пространства со сравнительно резким изменением показателя преломления.

6.2. Какие волны называются когерентными?

Когерентными волнами называются монохромотичные волны, разность фаз, которых постоянна во времени и у которых одна плоскость поляризации.

6.3. Какой тип дифракции  Френеля или Фраунгофера  реализуется в данном эксперименте и почему?

В данной работе используется дифракция Фраунгофера. Потому что на щёль падает плоский волновой фронт, входящий из лазера.

6.4. Как изменится дифракционная картина, если гелий-неоновый лазер, излучающий кранный свет, заменить кадмиевым лазером, излучающим в синей области спектра?

Дифракционная картина уменьшится.

6.5. В чем заключается физический смысл понятия «зона Френеля»?

Физический смысл понятия «зона Френеля» - это совокупность новых источников, колеблющихся в одинаковых фазах

6.6. Что будет наблюдаться на экране (максимум или минимум интенсивности) в точке, для которой одновременно выполняются условия главных минимумов и главных максимумов?

Такое условие в одной точке, для одной щели выполняться не может.

7. ПРИЛОЖЕНИЕ


К работе прилагается регистрационный файл (*.REG).

Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©danovie.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница