Лабораторная работа №6 по дисциплине «Физика-1»




Скачать 65.7 Kb.
Название Лабораторная работа №6 по дисциплине «Физика-1»
Дата публикации 06.06.2014
Размер 65.7 Kb.
Тип Лабораторная работа
literature-edu.ru > Лекции > Лабораторная работа
Томский государственный университет

систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

Факультет дистанционного обучения
Кафедра «Промышленная электроника»
Лабораторная работа № 6
по дисциплине «Физика-1»

выполнена по методике Козырева А.В. «Общая Физика»

Выполнил:

студент ФДО ТУСУР

специальности _____
_______

_______

г. _____

20__г
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

Условие минимума при дифракции света определяются соотношением:

(3.1)

где b  ширина щели;  угол дифракции;  длина волны излучения; m= 1,2,3,4 ….  порядок минимума.
Углы дифракции m определяются как:

(3.2)

где 2xm – расстояние между минимумами m, l – расстояние от щели до экрана.

Относительная погрешность измерения расстояния между минимумами:



(3.3)
где - абсолютная система-

тическая приборная погрешность измерения расстояния между

минимумами, равна половине цены наименьшего деления

линейки.
Относительная погрешность измерения расстояния от щели до экрана l:



(3.4)
где ∆(l) = 1мм - абсолютная систематическая приборная

погрешность измерения расстояния от щели до экрана

равна 1 в младшем разряде цифрового прибора:

Относительная погрешность косвенного измерения угла дифракции:




(3.5)
Абсолютная погрешность косвенного измерения угла дифракции:

(3.6)

Относительная погрешность косвенного измерения величины обратного значения угла дифракции:

(3.7)
Абсолютная погрешность косвенного измерения величины обратного

значения угла дифракции:

(3.8)
Исследуемая зависимость угла дифракции от ширины щели 1/ = f(b) при m= const является линейной, удовлетворяет в общем виде формуле:

где k – угловой коэффициент; (3.9)

параметры линейной зависимости k и А определяются аналитическим способом по методу наименьших квадратов:




(3.10)

где обозначено:



(3.11)
здесь n – число экспериментальных точек, bi , 1/i – результаты измерений.
погрешность косвенного измерения параметра k прямой линии определяется по следующим формулам:

(3.12)

где


Длина волны излучения лазера из графической зависимости угла дифракции от ширины щели 1/ = f(b):

(3.13)

где k – угловой коэффициент; m  порядок минимума.
Относительная погрешность косвенного определения длины волны излучения лазера:

ε(λ) = ε(k) (3.14)

Абсолютная погрешность косвенного определения длины волны излучения лазера:

σ(λ) = ε(λλ (3.15)
Исследуемая зависимость угла дифракции от номера дифракционного минимума m = m (m) является линейной, удовлетворяет в общем виде формуле:

(3.16)

где k – угловой коэффициент;
параметры линейной зависимости k и А определяются аналитическим способом по методу наименьших квадратов по формулам 3.10, где в данном случае обозначено:




(3.17)
здесь n – число экспериментальных точек; mi,i – результаты измерений.
погрешность косвенного измерения параметра прямой линии k определяется по формулам:

(3.18)

где

(3.19)
Из графика m = m(m) ширина щели определяется по формуле:



где k – угловой коэффициент; (3.20)

  длина волны излучения.
Относительная погрешность косвенного определения ширины щели:




(3.21)
4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ.

Задание 1

Данные для зависимости угла дифракции от ширины щели

Заданию 1 соответствуют первые пять опытов.

Таблица 4.1

Заданию 2 соответствуют опыты №№6–15.

Задание 2

Данные для зависимости угла дифракции от номера минимума

Таблица 4.2
Вычисление значений, которые заносятся в первую таблицу

Таблица 4.3

*Углы дифракции m получаются c учётом равенства (3.2) по формуле (3.1) на стр. 7 руководства [1].

Построение первого графика

Таблица 4.4


Оценка погрешностей в первой части работы

Таблица 4.5
*В Excel параметры построенной по заданным точкам прямой можно получить с помощью функции ЛИНЕЙН(), в которой реализован метод наименьших квадратов (МНК). В пособии [2] МНК описан на стр. 12–13 ф. (10.2)–(10.5).

За систематическую погрешность σ(b) определения ширины щели можно принять максимальное из отклонений экспериментальных точек от прямой на оси X.

Необходимые вычисления
Вычисление значений, которые заносятся во вторую таблицу, и построение второго графика

Таблица 4.6

Оценка погрешностей во второй части работы

Таблица 4.7

Абсолютная погрешность (bв) определения ширины щели дифракционным методом находится по формуле из таблицы 7.2 на стр. 8 п. [2]. Необходимая относительная погрешность (bв) зависит от относительных погрешностей определения длины волны лазера () и углового коэффициента 2-й прямой (K2). Погрешность () равна относительной погрешности (K1) вычисления углового коэффициента 1-й прямой (см. формулу из табл. 7.1 на стр. 7 п. [2]). Погрешности (K1) и (K2) рассчитываются по ф. (1.1) на стр. 2 п. [2].
Таблица 4.8
Литература

"1. Орловская Л.В. Изучение дифракции лазерного излучения от щели. Руководство к лабораторной работе по физике для студентов всех специальностей. – Томск: ТУСУР, 2003. – 10 с.

2. Рипп А.Г. Оценка погрешностей измерений. Методические указания к лабораторному практикуму по курсу физики для студентов всех специальностей. – Томск: ФДО, ТУСУР, 2006. – 13 с."

5. ВЫВОДЫ

В задании 1 исследована зависимость угла дифракции от ширины щели (m=2). Построен график зависимости угла дифракции от ширины щели в координатах 1/φ = f(b), из графика найдена систематическая погрешность определении ширины щели.

Определена длина волны лазерного излучения:

λ = (0,631 ± 0,009) мкм

В задании 2 исследована зависимость угла дифракции от порядкового номера дифракционного минимума (b = const).

Построен график зависимости угла дифракции от номера дифракционного минимума φm = φm (m).

Линейный вид графиков, построенных в заданиях 1 и 2 свидетельствует о справедливости условия дифракционных минимумов при дифракции от щели:

b×sinφ = ±2mλ/2 = ±mλ
6. ОТВЕТЫ НА КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6.1. В чем заключается явление дифракции света?

6.2. Какие волны называются когерентными?

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

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

6.5. В чем заключается физический смысл понятия «зона Френеля»?
6.6. Что будет наблюдаться на экране (максимум или минимум интенсивности) в точке, для которой одновременно выполняются условия главных минимумов и главных максимумов?

7. ПРИЛОЖЕНИЕ К работе прилагается регистрационный файл (*.REG).

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Лабораторная работа №6 по дисциплине «Физика-1» icon Лабораторная работа №2 по дисциплине «Физика-1»
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (тусур) Факультет дистанционного обучения
Лабораторная работа №6 по дисциплине «Физика-1» icon Лабораторная работа №7 по дисциплине «Физика-1»
Целью работы является изучение спектра излучения атомов водорода и экспериментальное определение постоянной Ридберга
Лабораторная работа №6 по дисциплине «Физика-1» icon Лабораторная работа №8 по дисциплине «Физика-1»
...
Лабораторная работа №6 по дисциплине «Физика-1» icon Лабораторная работа № применение модели rgb в медицинской диагностике...
Лабораторная работа № представление и смешение цветов с помощью модели rgb
Лабораторная работа №6 по дисциплине «Физика-1» icon Рабочая программа по дисциплине «Физика»
Цель дисциплины «Физика», направление подготовки «Техносферная безопасность» состоит в формировании систематизированных знаний, полученных...
Лабораторная работа №6 по дисциплине «Физика-1» icon Лабораторная работа №1
Создание и отладка консольных приложений в интегрированной среде ms visual Studio. Net 2005
Лабораторная работа №6 по дисциплине «Физика-1» icon Лабораторная работа №2 Тема : Многомерная безусловная оптимизация...
Цель работа: знакомство с методами многомерной безусловной оптимизации первого и нулевого порядка и их освоение, сравнение эффективности...
Лабораторная работа №6 по дисциплине «Физика-1» icon Контрольная работа по дисциплине «Финансы»
Контрольная работа по дисциплине «Финансы» для групп заочного обучения направление подготовки: 080100. 62 «Экономика», профиль подготовки...
Лабораторная работа №6 по дисциплине «Физика-1» icon Базы данных лабораторная работа №3 «Извлечение информации из таблиц»
Изучить что такое реляционная целостность бд и как она обеспечивается в sql server, как модифицировать данные в таблицах, как использовать...
Лабораторная работа №6 по дисциплине «Физика-1» icon Контрольная работа по дисциплине «Финансовая математика» для групп...
Общие требования по оформлению и содержанию контрольной работы дисциплине «Финансовая математика»
Литература


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
literature-edu.ru
Поиск на сайте

Главная страница  Литература  Доклады  Рефераты  Курсовая работа  Лекции