Zestaw aparatury do pomiaru średnic drucików, szerokości szczelin i stałej siatki dyfrakcyjnej :
I A i R |
„WYZNACZANIE ROZMIARÓW PRZESZKÓD ZA POMOCĄ LASERA He-Ne” |
Data : 30.04.1998 |
Nr.ćw |
TWOREK TOMASZ |
Ocena : |
Wiadomości wstępne.
Pierwszy laser zbudował w roku 1960 Maiman. Był to laser impulsowy. Już w rok późnij Javan skonstruował laser gazowy, helowo-neonowy, pracujący w sposób ciągły. Ten laser emituje światło czerwone o długości fali 632,8 nm niewielkiej mocy. Obecnie częściej stosuje się lasery gazowe krótkofalowe zmodyfikowane przez Rigroda i Kogelnika. Przeszkody ustawione na drodze fal świetlnych powodują zakłócenia kształtu powierzchni falowych. Zjawisko to nazywa się dyfrakcją światła. Dyfrakcji światła towarzyszy interferencja fal. Spójne światło charakteryzuje się stałą w czasie różnicą faz. Zjawisko dyfrakcji zachodzi tak samo na przeszkodach jak i na otworach o tych samych rozmiarach.
Zestaw aparatury do pomiaru średnic drucików, szerokości szczelin i stałej siatki dyfrakcyjnej :
Tabela pomiarowa :
DRUCIK |
Odległość l[mm] |
Odległość a[mm] |
Dł. fali λ [nm] |
Rząd widma n |
|
1780 |
4 |
632,8 |
1 |
|
1780 |
14 |
632,8 |
2 |
|
1780 |
22 |
632,8 |
3 |
|
1780 |
32 |
632,8 |
4 |
|
1780 |
48 |
632,8 |
5 |
SIATKA |
260 |
38 |
632,8 |
1 |
|
260 |
76 |
632,8 |
2 |
|
260 |
116 |
632,8 |
3 |
|
260 |
168 |
632,8 |
4 |
|
260 |
198 |
632,8 |
5 |
SZCZELINA |
1770 |
16 |
632,8 |
2 |
|
1770 |
32 |
632,8 |
3 |
|
1770 |
44 |
632,8 |
4 |
|
1770 |
56 |
632,8 |
5 |
|
1770 |
68 |
632,8 |
6 |
Wyznaczenie stałej siatki dyfrakcyjnej :
Stałą siatki dyfrakcyjnej oblicza się przekształcając wzór na długość fali
Stąd 
,
gdzie 
-długość fali;
-odległość między maksimami;
n- rząd widm;
l-odległość siatki od ekranu.
Długości fali lasera He-Ne jest znana i wynosi 632,8 nm(6,328*10-7m).
d1=8,659*10-6m d2=8,659*10-6m
d3=8,510*10-6m d4=7,835*10-6m
d5=8,310*10-6m
dśr.=8,395m
Wyznaczenie średnicy badanego drucika z zależności :
-odległość środka plamki ciemnej n rzędu od środka wiązki nie ugiętej
n-rząd widma
D-średnica drutu
D1=2,816*10-4m D2=1,609*10-4m
D3=1,536*10-4m D4=1,408*10-4m
D5=1,173*10-4m
Dśr.=1,708*10-4m
Wyznaczenie szerokości szczeliny z zależności :
S1=1,4*10-4m S2=1,05*10-4m
S3=1,018*10-4m S4=1*10-4m
S5=9,883*10-5m
Sśr.=1,091*10-4m
Obliczenie i dyskusja błędów :
Błąd pomiaru odległości Δl=1mm;
Błąd pomiaru odległości przeszkody od ekranu 1cm;
Błąd pomiarów wyznaczono metodą różniczki zupełnej.
Błąd pomiarów siatki dyfrakcyjnej
Δd1=5,605*10-7m Δd2=4,469*10-7m
Δd3=4,001*10-7m Δd4=3,479*10-7m
Δd5=3,616*10-7m
Δdśr.=4,234*10-7m
Błąd pomiaru drucika :
ΔD1=7,198*10-5m ΔD2=1,239*10-5m
ΔD3=0,784*10-5m ΔD4=5,191*10-6m
ΔD5=3,104*10-6m
ΔDśr.=2,01*10-5m
Błąd pomiaru szczeliny :
ΔS1=9,541*10-6m ΔS2=3,875*10-6m
ΔS3=2,889*10-6m ΔS4=2,351*10-6m
ΔS5=2,012*10-6m
ΔSśr.=4,134*10-6m
Wnioski :
Lasery są obecnie bardzo szeroko wykorzystywane we wszystkich dziedzinach techniki i nauki. Za pomocą laserów można z wielką dokładnością dokonywać różnego rodzaju pomiarów. Na błędy pomiarowe w ćwiczeniu wpływ miało kilka czynników : znaczny błąd pomiaru odległości (przyjęty 10mm), oraz niedokładność pomiarów kolejnych maksimów.
LASER
Zasilacz
Siatka dyfrakcyjna
Ekran
