Kazi ya maabara Nambari 2 (maazimio, majibu) katika fizikia, daraja la 11 - Uamuzi wa wimbi la mwanga kwa kutumia grating ya diffraction
2. Weka skrini kwa umbali L ~ 45-50 cm kutoka kwa grating ya diffraction. Pima L angalau mara 5, uhesabu thamani ya wastani
5. Kokotoa wastani. Ingiza data kwenye jedwali.
6. Hesabu kipindi cha kimiani d, andika thamani yake kwenye jedwali.
7. Kwa umbali uliopimwa
8. Piga hesabu ya urefu wa wimbi unaolingana na ukingo mwekundu wa wigo unaotambuliwa na jicho.
9. Kuamua urefu wa wimbi kwa mwisho wa violet wa wigo.
10. Kuhesabu makosa kabisa katika kupima umbali L na l.
L = 0.0005 m + 0.0005 m = 0.001 m
l = 0.0005 m + 0.0005 m = 0.001 m
11. Kuhesabu makosa kamili na ya jamaa katika kupima urefu wa mawimbi.
Majibu kwa maswali ya usalama
1. Eleza kanuni ya uendeshaji wa grating ya diffraction.
Kanuni ya operesheni ni sawa na ile ya prisms - kupotoka kwa mwanga uliopitishwa kwa pembe fulani. Pembe inategemea urefu wa wimbi la mwanga wa tukio. Kadiri urefu wa mawimbi unavyoongezeka, ndivyo pembe inavyokuwa kubwa. Ni mfumo wa mipasuko inayofanana katika skrini isiyo wazi.
Bofya ili kupanua
2. Onyesha mpangilio wa rangi za msingi katika wigo wa diffraction?
Katika wigo wa diffraction: violet, bluu, cyan, kijani, njano, machungwa na nyekundu.
3. Je, wigo wa mtengano utabadilikaje ikiwa unatumia wavu wenye kipindi kikubwa mara 2 kuliko katika jaribio lako? Mara 2 ndogo?
Spectrum ndani kesi ya jumla kuna usambazaji wa mzunguko. Masafa ya anga ni mkabala wa kipindi. Kwa hiyo ni dhahiri kwamba mara mbili ya kipindi husababisha ukandamizaji wa wigo, na kupungua kwa wigo kutasababisha kuongezeka mara mbili kwa wigo.
Hitimisho: Upasuaji wa diffraction huruhusu mtu kupima kwa usahihi sana urefu wa wimbi la mwanga.
Kazi ya maabara namba 6
"Kupima urefu wa wimbi la mwanga kwa kutumia wavu wa diffraction»
Belyan L.F.,
Mwalimu wa fizikia
MBOU "Shule ya Sekondari No. 46"
mji wa Bratsk
Lengo la kazi:
Endelea kukuza maoni juu ya uzushi wa diffraction.
Jifunze mbinu ya kubainisha urefu wa mawimbi ya mwanga kwa kutumia wavu wa mtengano na kipindi kinachojulikana.
k =-3 k=-2 k=-1 k=0 k=1 k=2 k=3
Vifaa:
1.Mtawala
2.Kugawanya wavu
3. Skrini yenye nyembamba yanayopangwa wima katikati
4. Chanzo cha mwanga - laser (chanzo cha mwanga cha monochromatic)
Uchimbaji wa diffraction
Upasuaji wa diffraction ni mkusanyiko idadi kubwa Sana nyufa nyembamba, ikitenganishwa na nafasi zisizo wazi.
a - upana wa kupigwa kwa uwazi
b - upana wa kupigwa opaque
d = a + b
d- kipindi cha grating cha diffraction
Uundaji wa formula ya kufanya kazi:
Upeo wa juu
Sveta
a
Latisi
Skrini
d dhambi φ = k λ
kwa sababu pembe ni ndogo, basi
dhambi φ = tg φ, basi
Jedwali la kipimo
Mpangilio wa wigo
V
a
m
d
m
m
10 -9 m
Jumatano
10 -9 m
MAhesabu:
1 . =
2. =
3. =
wastani =
Thamani za jedwali:
λ cr = 760 nm
Katika matokeo, linganisha thamani zilizopimwa za urefu wa wimbi na zile zilizowekwa jedwali.
Maswali ya kudhibiti:
1. Je, umbali kati ya upeo wa mchoro wa mtengano hubadilika vipi skrini inaposogea mbali na wavu?
2. Ni maagizo ngapi ya wigo yanaweza kupatikana kutoka kwa gratings ya diffraction kutumika katika kazi?
RASILIMALI:
Fizikia. Daraja la 11. Myakishev G.Ya., Bukhovtsev B.B., Charugin V.M.
Kitabu cha maandishi kwa taasisi za elimu ya jumla.
Viwango vya msingi na wasifu.
http://ege-study.ru/difrakciya-sveta/
http://kaf-fiz-1586.narod.ru/11bf/dop_uchebnik/in_dif.htm
http://www.physics.ru/courses/op25part2/content/chapter3/section/paragraph10/theory.html#.WGEjg1WLTIU
Mada: "Kupima urefu wa mawimbi ya mwanga kwa kutumia wavu wa kutenganisha."
Malengo ya somo: kwa majaribio kupata wigo wa diffraction na kuamua urefu wa wimbi la mwanga kwa kutumia grating ya diffraction;
kukuza usikivu, fadhili, uvumilivu wakati wa kufanya kazi katika vikundi vidogo;
kukuza hamu ya kusoma fizikia.
Aina ya somo: somo katika malezi ya ujuzi na uwezo.
Vifaa: mwanga wavelengths, maelekezo ya OT, maelekezo ya maabara, kompyuta.
Mbinu: kazi ya maabara, kazi ya kikundi.
Miunganisho ya taaluma mbalimbali: hisabati, sayansi ya kompyuta ICT.
Maarifa yote ulimwengu halisi
hutoka na kuishia na uzoefu
A.Einstein.
Wakati wa madarasa
I. Wakati wa kuandaa.
Taja mada na madhumuni ya somo.
ІІ. 1. Kusasisha maarifa ya kimsingi. Utafiti wa wanafunzi ( Nyongeza 1).
Kufanya kazi ya maabara.
Wanafunzi wanaulizwa kupima urefu wa wimbi la mwanga kwa kutumia wavu wa mtengano.
Wanafunzi wameunganishwa katika vikundi vidogo (watu 4-5 kila moja) na kwa pamoja hufanya kazi ya maabara kulingana na maagizo. Kwa kutumia programu ya kompyuta Excel hufanya mahesabu na matokeo huingizwa kwenye meza (katika Neno).
Vigezo vya tathmini:
Timu inayomaliza kazi kwanza inapokea alama 5;
pili - alama 4;
tatu - alama 3
Sheria za usalama wa maisha wakati wa kufanya kazi.
Fanya kazi kwa vikundi chini ya mwongozo wa mwalimu.
Ujumla na utaratibu wa matokeo ya kazi na wanafunzi.
Matokeo ya kazi yameingia kwenye meza kwenye kompyuta (Kiambatisho 2).
ІІІ.
Kufupisha. Linganisha matokeo yaliyopatikana na data ya jedwali. Chora hitimisho.
Tafakari.
Je! kila kitu kilienda jinsi nilivyopanga?
Ni nini kilifanyika vizuri?
Ni nini kilifanyika vibaya?
Ni nini kilikuwa rahisi kufanya na ni nini kilikuwa ngumu bila kutarajia?
Fanya kazi ndani kikundi kidogo Je, ilinisaidia au kuleta matatizo ya ziada?
VI. Kazi ya nyumbani.
Omba kazi.
Rudia nyenzo za kinadharia juu ya mada "Kuingiliwa na mgawanyiko wa mwanga".
Tunga fumbo la maneno kwenye mada "Sifa za mawimbi ya sumakuumeme."
Kiambatisho 1
1. Nuru ni nini?
2. Je, mwanga mweupe unajumuisha nini?
3. Kwa nini nuru inaitwa mionzi inayoonekana?
4. Jinsi ya kuoza mwanga mweupe ndani ya wigo wa rangi?
5. Je, grating ya diffraction ni nini?
6. Unaweza kupima nini kwa grating ya diffraction?
7. Je, mawimbi mawili ya mwanga ya rangi tofauti, kwa mfano mionzi nyekundu na kijani, inaweza kuwa na urefu sawa mawimbi?
8. Na katika mazingira sawa?
Nyongeza 2
Nyekundu10 -7 m
Chungwa
10 -7 m
Njano
10 -7 m
Kijani
10 -7 m
Bluu
10 -7 m
Bluu
10 -7 m
Violet
10 -7 m
Kazi ya maabara
Mada: Kupima urefu wa wimbi la mwanga.
Lengo la kazi: kupima wavelength ya nyekundu na maua ya zambarau, kulinganisha maadili yaliyopatikana na yale ya meza.
Vifaa: bulb ya umeme yenye filament moja kwa moja, kifaa cha kuamua urefu wa wimbi la mwanga.
Katika kazi hii, ili kuamua urefu wa mwanga, grating ya diffraction na kipindi cha 1/100 mm au 1/50 mm hutumiwa (kipindi kinaonyeshwa kwenye grating). Ni sehemu kuu ya usanidi wa kupima iliyoonyeshwa kwenye takwimu. Gridi ya 1 imewekwa kwenye mmiliki 2, ambayo imefungwa hadi mwisho wa mtawala 3. Juu ya mtawala kuna skrini nyeusi 4 na slot nyembamba ya wima 5 katikati. Skrini inaweza kusonga kando ya mtawala, ambayo hukuruhusu kubadilisha umbali kati yake na wavu wa diffraction. Kuna mizani ya milimita kwenye skrini na rula. Ufungaji mzima umewekwa kwenye tripod 6.
Ikiwa unatazama kupitia wavu na mpasuko kwenye chanzo cha mwanga (taa ya incandescent au mshumaa), basi kwenye mandharinyuma nyeusi ya skrini unaweza kutazama mwonekano wa kutofautisha wa maagizo ya 1, ya 2, nk kwa pande zote mbili za mpasuko. .
Mchele. 1
Urefu wa mawimbiλ kuamuliwa na formulaλ = dsinφ/k , Wapid - kipindi cha kimiani;k - utaratibu wa wigo; φ - pembe ambayo mwanga wa juu wa rangi inayofanana huzingatiwa.
Kwa kuwa pembe ambazo maxima ya 1 na 2 ya utaratibu huzingatiwa hazizidi 5 °, tangents yao inaweza kutumika badala ya sines ya pembe. Kutoka kwa takwimu ni wazi kwambatgφ = b/a . UmbaliA hesabu kwa kutumia mtawala kutoka kwa grille hadi skrini, umbalib - pamoja na kiwango cha skrini kutoka kwa mpasuko hadi mstari wa wigo uliochaguliwa.
Mchele. 2
Njia ya mwisho ya kuamua urefu wa wimbi niλ = db/ka
Katika kazi hii, kosa la kipimo la urefu wa mawimbi halijakadiriwa kwa sababu ya kutokuwa na uhakika katika uchaguzi wa sehemu ya kati ya wigo wa rangi fulani.
Kazi inaweza kufanywa kwa kutumia maagizo No 2 au No
Maagizo No. 1
Maendeleo
1. Andaa fomu ya ripoti yenye jedwali ili kurekodi matokeo ya vipimo na mahesabu.
2. Kusanya usanidi wa kupima, weka skrini kwa umbali wa cm 50 kutoka kwa gridi ya taifa.
3. Kuangalia kwa njia ya wavu wa diffraction na mpasuko kwenye skrini kwenye chanzo cha mwanga na kusogeza wavu kwenye kishikiliaji, isakinishe ili mwonekano wa diffraction uwe sambamba na kiwango cha skrini.
4. Kokotoa urefu wa wimbi nyekundu katika wigo wa mpangilio wa 1 kulia na kushoto mwa mpasuo kwenye skrini, tambua thamani ya wastani ya matokeo ya kipimo.
5. Fanya vivyo hivyo kwawenginerangiov.
6. Linganisha matokeo yako natabularurefu wa mawimbi.
Maagizo No. 2
Maendeleo
Pima umbali b kwa rangi inayolingana katika wigo wa mstari wa kwanza hadi kushoto na kulia kwa upeo wa kati. Pima umbali kutoka kwa grating ya diffraction hadi skrini (ona Mchoro 2).
Kuamua au kukokotoa muda wa kusaga d.
Kuhesabu urefu wa mwanga kwa kila rangi saba za wigo.
Ingiza matokeo ya vipimo na mahesabu kwenye jedwali:
b ,kushoto,m
b , sawa, m
b , wastani, m
A ,m
Agizo
wigok
Kipindi cha kimiani
d ,m
Imepimwaλ ,nm
Fiolet
Synth
Bluu
Zelenth
Njano
Chungwath
Nyekundu
4. Kokotoa hitilafu ya jamaa ya jaribio kwa kila rangi kwa kutumia fomula
Taasisi ya Kielimu ya Jimbo la Shirikisho
elimu ya juu ya kitaaluma
"Chuo Kikuu cha Shirikisho la Siberia"
Taasisi ya Mipango Miji, Usimamizi na Uchumi wa Mkoa
Idara ya Fizikia
Ripoti ya maabara
Kupima urefu wa mawimbi ya mwanga kwa kutumia wavu wa kutofautisha
Mwalimu
V.S. Ivanova
Mwanafunzi PE 07-04
K.N. Dubinskaya
Krasnoyarsk 2009
Lengo la kazi
Utafiti wa utengano wa mwanga kwenye wavu wa mwelekeo mmoja, kipimo cha urefu wa mawimbi ya mwanga.
Utangulizi mfupi wa kinadharia
Upasuaji wa dimensional wa mwelekeo mmoja ni msururu wa mpasuo wa uwazi wa upana sawa a, unaotenganishwa na nafasi zisizo wazi b. Jumla ya ukubwa wa maeneo ya uwazi na opaque kawaida huitwa kipindi, au kimiani mara kwa mara d.
Kipindi cha wavu kinahusiana na idadi ya mistari kwa milimita n kwa uhusiano
Jumla ya idadi ya mistari ya gridi N ni sawa na
ambapo l ni upana wa wavu.
Mchoro wa mgawanyiko kwenye wavu huamuliwa kama matokeo ya kuingiliwa kwa mawimbi yanayotoka kwenye mipasuko yote ya N, i.e. Upasuaji wa utengano hufanya mwingiliano wa miale mingi ya miale iliyoshikamana iliyotenganishwa inayotoka kwenye mpasuo wote.
Ruhusu miale sambamba ya mwanga wa monokromatiki yenye urefu wa wimbi λ iwe tukio kwenye wavu. Nyuma ya wavu, kama matokeo ya kutofautisha, mionzi itaenea kwa mwelekeo tofauti. Kwa kuwa mipasuko iko katika umbali sawa kutoka kwa kila mmoja, tofauti za njia ∆ za miale ya pili inayoundwa kulingana na kanuni ya Huygens-Fresnel na kutoka kwa mpasuo wa jirani katika mwelekeo huo huo itakuwa sawa katika kimiani nzima na sawa.
Ikiwa tofauti hii ya njia ni mseto wa nambari kamili ya urefu wa mawimbi, i.e.
basi, wakati wa kuingiliwa, maxima kuu itaonekana kwenye ndege ya msingi ya lens. Hapa m = 0,1,2, ... ni mpangilio wa maxima kuu.
Upeo kuu unapatikana kwa ulinganifu wa kati, au sifuri, na m = 0, inayolingana na miale ya mwanga ambayo ilipitia wavu bila kupotoka (isiyobadilika, = 0). Usawa (2) inaitwa hali ya maxima kuu kwenye kimiani. Kila mpasuko pia huunda muundo wake wa diffraction. Katika maelekezo hayo ambayo mpasuko mmoja hutoa minima, minima kutoka kwa slits nyingine pia itazingatiwa. Minima hizi zimedhamiriwa na hali
Msimamo wa maxima kuu inategemea urefu wa wimbi λ. Kwa hiyo, wakati mwanga mweupe unapitishwa kupitia grating, maxima yote, isipokuwa moja ya kati (m = 0), itatengana katika wigo, sehemu ya violet ambayo itakabili katikati ya muundo wa diffraction, na sehemu nyekundu itakuwa. uso kwa nje. Mali hii ya grating ya diffraction hutumiwa kujifunza utungaji wa spectral wa mwanga, i.e. grating ya diffraction inaweza kutumika kama kifaa cha spectral.
Wacha tuonyeshe umbali kati ya katikati ya upeo wa sifuri na upeo wa 1.2, ... maagizo ya mth, kwa mtiririko huo, x 1 x 2 ... x t na umbali kati ya ndege ya grating ya diffraction na skrini -L. . Kisha sine ya pembe ya diffraction
Kutumia uhusiano wa mwisho, kutoka kwa hali ya maxima kuu mtu anaweza kuamua λ ya mstari wowote katika wigo.
Mpangilio wa majaribio una:
S - chanzo cha mwanga, CL - lenzi ya collimator, S - mpasuko wa kupunguza saizi ya mwangaza, PL - lenzi inayoangazia, DR - grating ya diffraction yenye kipindi d = 0.01 mm, E - skrini ya kutazama muundo wa diffraction. Kufanya kazi katika mwanga wa monochromatic, filters hutumiwa.
Utaratibu wa kazi
Tunapanga sehemu za ufungaji pamoja na mhimili 1 kwa utaratibu ulioonyeshwa, na kurekebisha karatasi kwenye skrini.
Washa chanzo cha mwanga S. Sakinisha kichujio cheupe.
Kwa kutumia rula iliyounganishwa kwenye usakinishaji, pima umbali L kutoka kwenye grill hadi skrini.
L 1 = 13.5 cm = 0.135 m, L 2 = 20.5 cm = 0.205 m.
Tunaweka alama kwenye kipande cha karatasi katikati ya sifuri, kwanza na upeo mwingine kwa kulia na kushoto katikati. NA usahihi uliokithiri pima umbali x 1, x 2.
Wacha tuhesabu urefu wa mawimbi unaopitishwa na kichungi.
Wacha tupate maana ya hesabu ya urefu wa wimbi kwa kutumia fomula
Hebu tuhesabu kosa kabisa vipimo kwa kutumia formula
ambapo n ni idadi ya mabadiliko, ɑ - uwezekano wa kujiamini vipimo, t ɑ (n) - mgawo sambamba wa Mwanafunzi.
Tunaandika matokeo ya mwisho katika fomu
Tunalinganisha urefu uliopatikana na thamani ya kinadharia. Tunaandika hitimisho la kazi.
Maendeleo
|
Upeo wa agizo |
X m upande wa kulia wa 0 |
X m upande wa kushoto wa 0 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Kichujio cha mwanga - kijani |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
5.3 * 10 -5 cm |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
5.7 * 10 -5 cm |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
6.9 * 10 -5 cm |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Somo-utafiti
Jedwali la kujidhibiti
Kupima Somo-utafiti juu ya mada "Uamuzi wa urefu wa mawimbi ya mwanga" Jedwali la kujidhibitiJina kamili la mwanafunzi ___________________________________
Kupima
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
