Альбом зразків оформлення звітів про виконаня лабораторних робіт із курсу загальної фізики. Частина ІІ

Предмет:

Фізика

Тип роботи:

Методичні вказівки

К-сть сторінок:

80

Мова:

Українська

Оцінка:

за методом зон Френеля; б) визначити ширину щілини за даною довжиною світлової хвилі .

2. Схема лабораторної установки та розподіл інтенсивності світла на екрані при дифракції на щілині

Рис. 1. Схема лабораторної установки.

1 – оптична лава; 2 – газовий лазер; 3 – щілина; 4 – екран.

Рис.2. Розподіл інтенсивності світла на екрані при дифракції на щілині.

- віддаль між щілиною і екраном; - віддаль від центра дифракційної картини до k – того мінімуму дифракційної картини; - віддаль між двома симетричними мінімумами дифракційної картини однакового порядку k.

3. Короткі теоретичні відомості. З рис.2. видно, що

, (1)

з другого боку, виходячи з методу зон Френеля, умовою мінімуму дифракційної картини к-того порядку при дифракції на щілині є

. (2)

Звідси

(3)

або

(4)

де

. (5)

Якщо справедливі формули (2) або (3), то виконується метод зон Френеля, а повинна бути лінійною функцією від k. Саме це і перевіряється в даній лабораторній роботі. Знаючи та , за формулою (5) можна визначити ширину щілини.

Таким чином робочими формулами є

4. Приладові дані та паспортні приладові похибки

5. Таблиця вимірювань і обчислень.

№

п/п ki dk,

10-2 м хk,

10-2 м f(k)експер.,

10-2 м Δki=ki-kсер.

Δfki=fki-fkсер. Δki•Δfki,

10-2 м f(k) по аналітич-ній залеж-ності, 10-2 Δfki=(fаналіт.-fекспер.)•10-2

1 1 0,69 0,345 0,423 -4,5 20,25 -2,1776 9,79925 0,452 +0,029

2 2 1,50 0,750 0,920 -3,5 12,25 -1,6807 5,88254 0,930 +0,010

3 3 2,29 1,145 1,405 -2,5 6,25 -1,1962 2,99049 1,407 +0,003

4 4 3,13 1,565 1,920 -1,5 2,25 -0,6811 1,02172 1,885 -0,035

5 5 3,82 1,910 2,343 -0,5 0,25 0,2582 0,12911 2,363 +0,019

6 6 4,68 2,34 2,870 +0,5 0,25 0,2687 0,13343 2,840 -0,030

7 7 5,42 2,71 3,323 1,5 2,25 0,7218 1,08268 3,318 -0,006

8 8 6,20 3,10 3,801 2,5 6,25 1,1991 2,99775 3,736 -0,005

9 9 7,13 3,565 4,369 3,5 12,25 1,7677 6,18711 4,274 -0,097

10 10 7,57 3,785 4,638 4,5 20,25 2,0366 9,16465 4,751 +0,112

Сума 55 - - 26,009 - 82,50 - 39,3896 - -

Середнє 5,5 - - 2,6009 - - - - - -

6. Графічно за експериментальними даними функція являє собою пряму лінію, що підтверджує метод зон Френеля.

Користуючись методом найменших квадратів у спрощеному варіанті [А.М.Длин, Математическая статистика в технике, “Советская наука”, 1958] знайдемо аналітичну залежність . Враховуючи те, що лінійна залежність у загальному вигляді виражається як то знайдемо та a. Згідно методу найменших квадратів

Постійну величину а знайдемо за співвідношенням

Отже одержана аналітична залежність має вигляд

.

7. Висновки: а) графічно і аналітично залежність виявилась лінійною, що підтверджується методом зон Френеля; б) по ідеї, графік повинен іти через початок координат, однак він іде нижче початку координат. Це зумовлено непевно визначеними значеннями для мінімумів з оскільки відхилення великі; в) за даним ширина щілини рівна

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 7 (д). Визначення довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної гратки

1. Мета роботи: визначити довжину світлової хвилі  за допомогою дифракційної гратки та оцінити абсолютну  і відносну похибки.

2. Схема лабораторної установки:

3. Робоча формула:

(1)

де  - довжин світлової хвилі; d – постійна дифракційної гратки; L – відстань між дифракційною граткою і екраном; k – порядок спектра; х – координата дифракційного максимуму k-того порядку на екрані; х/ - відстань між двома симетричними дифракційними максимумами однакового порядку.

4. Паспортні приладові дані лабораторної установки:

пасп = 0,5 мм = 5•10-4 м; х = 0,1 мм = 1•10-4 м; d = 0,01 мм = 1•10-5 м; lпасп= 0,1 мм = 1•10-4 м.

5. Таблиця вимірювань і часткових обчислень:

L=300 мм=0,300 м; l = 0,020 м; k=2.

№ п/п х/, 10-2 м х=х//2, 10-2 м |хі-хсер|, 10-2 м

1 8,90 4,450 0,028

2 8,95 4,475 0,003

3 9,00 4,520 0,022

4 8,97 4,485 0,007

5 8,96 4,480 0,002

Ср. 8,956 4,482 0,0124

6. Обчислення  за робочою формулою:

.

7. Формула розрахунку повної абсолютної похибки 

.

8. Математична обробка результатів прямих вимірювань за методом Стьюдента.

8.1. Вибіркові середньоквадратичні відхилення:

.

Sn(d)= Sn(k)= Sn(L)=0, бо ці величини або задані, або вимірювались один раз.

8.2. Випадкові похибки при надійності Р=0,95 і tс=2,8.

dвп=0, kвп=0, Lвп=0, бо величини d, k, L або задавались, або вимірювались один раз.