SPRAWOZDANIE

Z badania własności światła z wykorzystaniem lasera

Celem ćwiczenia było:

1. wyznaczenie doświadczalne stałej siatki dyfrakcyjnej (dane w Tabeli 1)

2. wyznaczenie długości włosa (dane w Tabeli 2)

3. zbadanie i wyznaczenie współczynnika absorpcji światła lasera przez roztwór błękitu metylowego (dane w Tabeli 3)

4. wyznaczenie σ- powierzchni czynnej dla błękitu metylowego (dane w Tabeli 3)

Tabela 1

λ = 0,660 μm
D [cm]	x - dla min. natężenia [cm]		sin α=x/D [rad]	d [μm]
D1 =170	x1 =	1,5	0,008823529	74,8
		x2 =	3,2	0,018823529	70,125
		x3 =	4,7	0,027647059	71,61702
		x4 =	6,2	0,036470588	72,3871
	D2 =190	x1 =	1,8	0,009473684	69,66667
		x2 =	3,5	0,018421053	71,65714
		x3 =	5,3	0,027894737	70,98113
		x4 =	7,1	0,037368421	70,64789
	D3 =210	x1 =	2,1	0,01	66
		x2 =	4,2	0,02	66
		x3 =	6,1	0,029047619	68,16393
		x4 =	7,9	0,037619048	70,17722

λ = 0,660 μm
D [cm]	x - dla min. natężenia [cm]		sin α=x/D [rad]	D [μm]
D1 =170	x1 =	1,5	0,008823529	74,8
		x2 =	3,2	0,018823529	70,125
		x3 =	4,5	0,026470588	74,8
		x4 =	6,3	0,037058824	71,2381
	D2 =190	x1 =	1,5	0,007894737	83,6
		x2 =	3,3	0,017368421	76
		x3 =	5,2	0,027368421	72,34615
		x4 =	6,8	0,035789474	73,76471
	D3 =210	x1 =	1,7	0,008095238	81,52941
		x2 =	3,5	0,016666667	79,2
		x3 =	5,3	0,025238095	78,45283
		x4 =	7,3	0,034761905	75,94521

Tabela 2

Niepewność ΔP₀ = ΔP = 0,01 mW

x [cm]	0	1	2	3	4	5
P [mW]	P0=3,03	2,25	1,48	1,21	0,85	0,53
ln P	1,10856262	0,810930216	0,392042	0,19062	-0,16252	-0,63488

Tabela 3

Część I. Wyznaczenie sta*ej siatki dyfrakcyjnej (d)

Wartość średnia(stała siatki):

=70,18526d

Niepewność:

1. Liczę niepewność standardową średniej
wg wzoru:

=0,731328

2. Liczę niepewność rozszerzoną U:

=

gdzie k jest współczynnikiem rozszerzenia przy α = 0,95 i m=12

k=2,18

U=1,6089211

=70,2±1,7[μm]

Należałoby uwzględnić także oddziaływania systematyczne związane z narzędziami pomiarowym, z rozdzielczością linijki i miary użytych w doświadczeniu.

Oraz oddziaływania przypadkowe związane z złym odczytywaniem danych z linijki, niedoskonałymi pomiarami odległości, nierównym ekranem i złym ustawieniem lasera(nie prostopadłym do ekranu).

Część II. Wyznaczenie grubości w*osa lub nici (H).

Wartość średnia(grubość włosa):

=75,98345

Niepewność:

1. Liczę niepewność standardową średniej
wg wzoru:

=1,177468

2. Liczę niepewność rozszerzoną U:

=

gdzie k jest współczynnikiem rozszerzenia przy α = 0,95 i m=12

k=2,2

U=2,59043

=76,0±2,6[μm]

Należałoby uwzględnić także oddziaływania systematyczne związane z narzędziami pomiarowym, z rozdzielczością linijki i miary użytych w doświadczeniu.

Oraz oddziaływania przypadkowe związane z złym odczytywaniem danych z linijki, niedoskonałymi pomiarami odległości, nierównym ekranem i złym ustawieniem lasera(nie prostopadłym do ekranu).

Część III. Badanie współczynika absorpcji barwnika na podstawie prawa Lamberta-Beera.

Wykresy wykonane w Originie:

Linear Regression for Data2_B: Y = A + B * X Param Value sd A 1,12977 0,05036 B -0,33826 0,01663 SD = 0,06958, N = 6 R = -0,9952 P = 0,00003

Parametr

wartość

Niepewność

A

1,130

0,051

B

-0,338

0,017

lnP(x)=A - Bx

Połówkowa grubość pochłaniania, korzystając z wzoru

liniowej regresji dla lnP(x):

lnP(x)= 1,130-0,338x

ln(P₀/2)= 1,130-0, 338x_1/2

0,415415439=1,130-0, 338x_1/2

x_1/2= =2,617114086

niepewność została oszacowana: ΔD_{1/2= 0,3}

D1/2=2,6±0,3[cm]

Współczynnik adsorpcji błękitu metylowego, dla warstwy o grubości x=5cm=0,05m. P(x)- liczona z regresji liniowej(Origin)

lnP(x)= 1,130-0,338x

lnP(x)=-0.56

P(x)=0,571209063

P(x)=0,57

k=0,333712524

Niepewność współczynnika adsorpcji została oszacowana:

Δk=0,06

k=0,33±0,06 [cm^-1]

k= 33±6 [m^1]

Nie uwzględniono zjawiska pochłaniania i odbijania światła od ścianek naczynia. Współczynnik pochłaniania został zawyżony.

Część IV. Wyznaczenie przekroju czynnego na oddziaływanie fotonów z molekułami błękitu metylenowego.

σ- przekrój czynny

σ=

,gdzie L=5[cm] jest grubością warstwy błękitu metylowego stojąca na drodze wiązce lasera, n=2*10¹⁸ [cząsteczki/cm³] jest ilością cząsteczek błękitu metylowego na cm³. P=P(5)=0,53[mW] P₀=3,03 zostały zbadana doświadczalnie.

σ=6,93347*10^-20

Niepewność σ przy założeniu że tylko wartości P i P₀ są obarczone błędem systematycznym równemu 0,01[mW]

Δσ=3,2585*10^-22

^{po zaokrągleniu}

σ =(693,3±3,3) 10^-22

Przekrój czynny σ jest wielkość fizyczna określająca prawdopodobieństwo zderzenia fotonu z cząsteczką błękitu metylowego, dlatego w wyniku nie podałem jednostki [cm²/cząsteczkę]

7

---