Laboratuvar çalışması Fizikte No. 2 (çözünürlükler, cevaplar), 11. sınıf - Kırınım ızgarası kullanılarak ışık dalgasının belirlenmesi
2. Ekranı kırınım ızgarasından L ~ 45-50 cm mesafeye kurun. L'yi en az 5 kez ölçün, ortalama değeri hesaplayın
5. Ortalamaları hesaplayın. Verileri tabloya girin.
6. Kafes periyodu d'yi hesaplayın, değerini tabloya yazın.
7. Ölçülen mesafeye göre
8. Göz tarafından algılanan spektrumun kırmızı kenarına karşılık gelen dalga boyunu hesaplayın.
9. Spektrumun mor ucu için dalga boyunu belirleyin.
10. L ve l mesafelerinin ölçülmesindeki mutlak hataları hesaplayın.
U = 0,0005 m + 0,0005 m = 0,001 m
l = 0,0005 m + 0,0005 m = 0,001 m
11. Dalga boylarının ölçümünde mutlak ve bağıl hataları hesaplayınız.
Güvenlik sorularının yanıtları
1. Kırınım ızgarasının çalışma prensibini açıklayınız.
Çalışma prensibi prizmalarınkiyle aynıdır - iletilen ışığın belirli bir açıda saptırılması. Açı, gelen ışığın dalga boyuna bağlıdır. Dalga boyu ne kadar uzun olursa açı da o kadar büyük olur. Düz opak bir ekrandaki aynı paralel yarıklardan oluşan bir sistemdir.
Büyütmek için tıklayın
2. Kırınım spektrumundaki ana renklerin sırasını belirtiniz?
Kırınım spektrumunda: mor, mavi, camgöbeği, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı.
3. Deneyinizdeki periyodun 2 katı daha büyük bir ızgara kullanırsanız kırınım spektrumu nasıl değişecektir? 2 kat daha mı küçük?
Spektrum girişi genel durum frekans dağılımı bulunmaktadır. Uzamsal frekans periyodun tersidir. Bu nedenle, periyodun iki katına çıkarılmasının spektrumun sıkıştırılmasına, spektrumun azaltılmasının ise spektrumun iki katına çıkmasına yol açacağı açıktır.
Sonuçlar: Bir kırınım ızgarası, ışığın dalga boyunun çok doğru bir şekilde ölçülmesine olanak tanır.
6 numaralı laboratuvar çalışması
"Işığın dalga boyunu ölçmek kırınım ızgarası»
Belyan L.F.,
fizik öğretmeni
MBOU "46 Nolu Ortaokul"
Bratsk şehri
Çalışmanın amacı:
Kırınım olgusu hakkında fikir geliştirmeye devam edin.
Bilinen bir periyoda sahip bir kırınım ızgarası kullanarak ışığın dalga boyunu belirlemeye yönelik bir yöntemi inceleyin.
k =-3 k=-2 k=-1 k=0 k=1 k=2 k=3
Teçhizat:
1. Cetvel
2.Kırınım ızgarası
3. Dar ekran dikey yuva ortada
4. Işık kaynağı – lazer (tek renkli ışık kaynağı)
Kırınım ızgarası
Kırınım ızgarası bir koleksiyondur büyük sayıÇok dar çatlaklar, opak boşluklarla ayrılmış.
a - şeffaf şeritlerin genişliği
B - opak şeritlerin genişliği
d = a + b
D- kırınım ızgara periyodu
Çalışma formülünün türetilmesi:
Maksimum
Sveta
A
Kafes
Ekran
D günah φ = k λ
Çünkü açılar küçük, o zaman
günah φ = tg φ, o zaman
Ölçüm tablosu
Spektrum sırası
V
A
M
D
M
M
10 -9 M
Çar
10 -9 M
HESAPLAMALAR:
1 . =
2. =
3. =
ortalama =
Tablo değerleri:
λ cr = 760 nm
Çıktıda ölçülen dalga boyu değerlerini ve tablo halindeki değerleri karşılaştırın.
Güvenlik soruları:
1. Ekran ızgaradan uzaklaştıkça kırınım deseninin maksimumları arasındaki mesafe nasıl değişir?
2. Çalışmada kullanılan kırınım ızgaralarından kaç dereceli spektrum elde edilebilmektedir?
KAYNAKLAR:
Fizik. 11. sınıf. Myakishev G.Ya., Bukhovtsev B.B., Charugin V.M.
Genel eğitim kurumları için ders kitabı.
Temel ve profil seviyeleri.
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
Konu: “Kırınım ızgarası kullanılarak ışığın dalga boyunun ölçülmesi.”
Ders hedefleri: deneysel olarak bir kırınım spektrumu elde edin ve bir kırınım ızgarası kullanarak ışık dalga boyunu belirleyin;
küçük gruplar halinde çalışırken dikkat, nezaket ve hoşgörüyü geliştirin;
Fizik çalışmaya ilgi geliştirmek.
Ders türü: beceri ve yeteneklerin oluşumunda ders.
Teçhizat: ışık dalga boyları, OT talimatları, laboratuvar talimatları, bilgisayarlar.
Yöntemler: laboratuvar çalışması, grup çalışması.
Disiplinlerarası bağlantılar: matematik, bilgisayar bilimi BİT.
Tüm bilgi gerçek dünya
deneyimden gelir ve deneyimle biter
A.Einstein.
Ders ilerlemesi
BEN. Organizasyon anı.
Dersin konusunu ve amacını belirtin.
ІІ. 1. Temel bilgilerin güncellenmesi. Öğrencilere yönelik anket (Ek 1).
Laboratuvar çalışmalarının yapılması.
Öğrencilerden bir kırınım ızgarası kullanarak ışığın dalga boyunu ölçmeleri istenir.
Öğrenciler küçük gruplar halinde (her biri 4-5 kişi) birleşir ve talimatlara göre laboratuvar çalışmalarını birlikte yaparlar. Kullanarak bilgisayar programı Excel hesaplamalar yapar ve sonuçlar bir tabloya (Word'de) girilir.
Değerlendirme kriterleri:
Görevi ilk tamamlayan takım 5 puan alır;
ikinci – 4 puan;
üçüncü – derecelendirme 3
İş yaparken can güvenliği kuralları.
Bir öğretmenin rehberliğinde gruplar halinde çalışın.
Çalışma sonuçlarının öğrenciler tarafından genelleştirilmesi ve sistemleştirilmesi.
Çalışmanın sonucu bilgisayarda bir tabloya girilir (Ek 2).
ІІІ.
Özetle. Elde edilen sonuçları tablo verileriyle karşılaştırın. Sonuç çıkarın.
Refleks.
Her şey planladığım gibi mi oldu?
Ne iyi yapıldı?
Ne kötü yapıldı?
Yapılması kolay olan ve beklenmedik şekilde zor olan şey neydi?
Çalış küçük grup Bana yardımcı oldu mu yoksa ek zorluklar yarattı mı?
VI. Ev ödevi.
İşe başvurun.
Tekrarlamak teorik materyal “Işığın girişimi ve kırınımı” konulu.
“Elektromanyetik dalgaların özellikleri” konulu bir bulmaca oluşturun.
Ek 1
1. Işık nedir?
2. Beyaz ışık nelerden oluşur?
3. Işık neden denir? görünür radyasyon?
4. Beyaz ışık renk spektrumuna nasıl ayrıştırılır?
5. Kırınım ızgarası nedir?
6. Kırınım ızgarasıyla neyi ölçebilirsiniz?
7. İki farklı renkli ışık dalgası, örneğin kırmızı ve yeşil ışınım olabilir mi? aynı uzunluklar dalgalar mı?
8. Peki aynı ortamda mı?
Ek 2
Kırmızı10 -7 M
Turuncu
10 -7 M
Sarı
10 -7 M
Yeşil
10 -7 M
Mavi
10 -7 M
Mavi
10 -7 M
Menekşe
10 -7 M
Laboratuvar çalışması
Ders: Işığın dalga boyunun ölçülmesi.
Çalışmanın amacı: kırmızının dalga boyunu ölçün ve mor çiçekler, elde edilen değerleri tablodaki değerlerle karşılaştırın.
Teçhizat: düz filamanlı elektrik ampulü, belirlemeye yarayan bir cihaz ışığın dalga boyu.
Bu çalışmada, ışık dalga boyunu belirlemek için 1/100 mm veya 1/50 mm periyoduna sahip bir kırınım ızgarası kullanılmıştır (periyot ızgara üzerinde belirtilmiştir). Şekilde gösterilen ölçüm düzeninin ana parçasıdır. Izgara (1), cetvelin (3) ucuna tutturulmuş bir tutucuya (2) monte edilmiştir. Cetvelin üzerinde, ortasında dar bir dikey yuva (5) bulunan siyah bir ekran (4) bulunmaktadır. Ekran cetvel boyunca hareket edebilir, bu da kendisiyle kırınım ızgarası arasındaki mesafeyi değiştirmenize olanak tanır. Ekranda ve cetvelde milimetrik ölçekler bulunmaktadır. Kurulumun tamamı bir tripod 6 üzerine monte edilmiştir.
Izgaradan ve yarıktan bir ışık kaynağına (akkor lamba veya mum) bakarsanız, ekranın siyah arka planında yarığın her iki tarafında 1., 2. vb. derecelerin kırınım spektrumlarını gözlemleyebilirsiniz. .
Pirinç. 1
Dalgaboyuλ formülle belirlenirλ = dsinφ/k , NeredeD - kafes dönemi;k - spektrum sırası; φ - karşılık gelen rengin maksimum ışığının gözlemlendiği açı.
1. ve 2. derece maksimumların gözlendiği açılar 5°'yi aşmadığından açıların sinüsleri yerine teğetleri kullanılabilir. Şekilden açıkça görülüyor kitgφ = b/a . MesafeA ızgaradan ekrana olan mesafeyi bir cetvel kullanarak sayınB - yarıktan seçilen spektrum çizgisine kadar ekran ölçeği boyunca.
Pirinç. 2
Dalga boyunu belirlemek için son formül:λ = db/ka
Bu çalışmada, belirli bir rengin spektrumunun orta kısmının seçiminde bazı belirsizlikler nedeniyle dalga boylarının ölçüm hatası tahmin edilmemiştir.
İş, 2 veya 2 numaralı talimatlar kullanılarak gerçekleştirilebilir.
Talimat No.1
İşin ilerlemesi
1. Ölçüm ve hesaplama sonuçlarını kaydetmek için tablolu bir rapor formu hazırlayın.
2. Ölçüm düzeneğini monte edin, ekranı ızgaradan 50 cm uzağa yerleştirin.
3. Işık kaynağındaki kırınım ızgarasından ve ekrandaki yarıktan bakarak ve tutucudaki ızgarayı hareket ettirerek, kırınım spektrumları ekran ölçeğine paralel olacak şekilde monte edin.
4. Ekrandaki yarığın sağında ve solunda 1. derece spektrumdaki kırmızı dalga boyunu hesaplayın, ölçüm sonuçlarının ortalama değerini belirleyin.
5. Aynısını şunun için de yapın:diğerlerirenkyumurta.
6. Sonuçlarınızı şununla karşılaştırın:tablo şeklindedalga boyları.
Talimat No.2
İşin ilerlemesi
Merkezi maksimumun solunda ve sağında ilk çizginin spektrumunda ilgili renge olan b mesafesini ölçün. Kırınım ızgarasından ekrana olan mesafeyi ölçün (bkz. Şekil 2).
Izgara periyodunu belirleyin veya hesaplayın d.
Spektrumun yedi renginin her biri için ışığın uzunluğunu hesaplayın.
Ölçümlerin ve hesaplamaların sonuçlarını tabloya girin:
B ,sol,m
B ,doğru,m
B ,ortalama,m
A ,M
Emir
spektrumk
Kafes dönemi
D ,M
Ölçülenλ , nm
Fiolet
Senbu
Mavi
Zelenbu
Sarı
Turuncubu
Kırmızı
4. Formülü kullanarak her renk için deneyin bağıl hatasını hesaplayın
Federal Devlet Eğitim Kurumu
yüksek mesleki eğitim
"Sibirya Federal Üniversitesi"
Kentsel Planlama, Yönetim ve Bölgesel Ekonomi Enstitüsü
Fizik Bölümü
Laboratuvar raporu
Kırınım ızgarası kullanarak ışığın dalga boyunun ölçülmesi
Öğretmen
V.S.
Öğrenci Beden Eğitimi 07-04
K.N. Dubinskaya
Krasnoyarsk 2009
İşin amacı
Tek boyutlu bir ızgarada ışık kırınımının incelenmesi, ışık dalga boyunun ölçümü.
Kısa teorik giriş
Tek boyutlu bir kırınım ızgarası, eşit opak boşluklarla b ayrılmış, eşit genişlikte a bir dizi şeffaf paralel yarıktan oluşur. Saydam ve opak alanların boyutlarının toplamına genellikle periyot veya kafes sabiti d denir.
Izgara periyodu, aşağıdaki ilişki ile milimetre başına satır sayısı n ile ilgilidir.
Toplam ızgara çizgisi sayısı N eşittir
burada l ızgaranın genişliğidir.
Bir ızgara üzerindeki kırınım modeli, tüm N yarıklardan gelen dalgaların karşılıklı girişiminin sonucu olarak belirlenir; Kırınım ızgarası, tüm yarıklardan gelen tutarlı kırılan ışık ışınlarının çok ışınlı girişimini gerçekleştirir.
Izgaranın üzerine dalga boyu λ olan paralel bir monokromatik ışık ışınının gelmesine izin verin. Izgaranın arkasında kırınım sonucunda ışınlar farklı yönlere yayılacaktır. Yarıklar birbirine eşit uzaklıkta olduğundan, Huygens-Fresnel ilkesine göre oluşturulan ve komşu yarıklardan aynı yönde gelen ikincil ışınların yol farkları ∆ tüm kafes boyunca aynı ve eşit olacaktır.
Bu yol farkı tam sayıda dalga boyunun katı ise;
daha sonra girişim sırasında merceğin odak düzleminde ana maksimumlar görünecektir. Burada m = 0,1,2, … ana maksimumların sırasıdır.
Ana maksimumlar, ızgaradan sapma olmadan geçen ışık ışınlarına karşılık gelen m = 0 ile merkezi veya sıfıra göre simetrik olarak yerleştirilmiştir (kırılmayan, = 0). Eşitlik (2), kafes üzerindeki ana maksimumların koşulu olarak adlandırılır. Her yarık aynı zamanda kendi kırınım modelini de oluşturur. Bir yarığın minimum ürettiği yönlerde, diğer yarıkların minimumları da gözlemlenecektir. Bu minimumlar koşula göre belirlenir
Ana maksimumların konumu λ dalga boyuna bağlıdır. Bu nedenle, beyaz ışık bir ızgaradan geçirildiğinde, merkezi olan (m = 0) dışındaki tüm maksimumlar, mor kısmı kırınım modelinin merkezine bakacak ve kırmızı kısmı dışarıya bakacak şekilde bir spektruma ayrılacaktır. . Kırınım ızgarasının bu özelliği, ışığın spektral bileşimini incelemek için kullanılır; bir kırınım ızgarası spektral bir cihaz olarak kullanılabilir.
Sıfır maksimumun ortası ile 1.2, ... m'inci derecelerin maksimumları arasındaki mesafeyi sırasıyla x 1 x 2 ... x t ve kırınım ızgarasının düzlemi ile ekran -L arasındaki mesafeyi gösterelim. . Daha sonra kırınım açısının sinüsü
Son ilişkiyi kullanarak, ana maksimumun koşulundan spektrumdaki herhangi bir çizginin λ'sı belirlenebilir.
Deneysel kurulum şunları içerir:
S - ışık kaynağı, CL - kolimatör mercek, ışık ışınının boyutunu sınırlamak için S - yarık, PL - odaklama merceği, DR - d = 0,01 mm periyotlu kırınım ızgarası, kırınım desenini gözlemlemek için E - ekran. Tek renkli ışıkta çalışmak için filtreler kullanılır.
İş emri
Montaj parçalarını belirtilen sıraya göre 1 eksen boyunca düzenliyoruz ve ekrana bir kağıt parçası sabitliyoruz.
S ışık kaynağını açın. Beyaz bir filtre takın.
Kuruluma bağlı bir cetvel kullanarak ızgaradan ekrana kadar L mesafesini ölçün.
L 1 = 13,5 cm = 0,135 m, L 2 = 20,5 cm = 0,205 m.
Merkezin sağında ve solunda sıfırın, birincinin ve diğer maksimumların orta noktalarını bir kağıt parçası üzerinde işaretliyoruz. İLE aşırı hassasiyet x 1, x 2 mesafesini ölçün.
Filtrenin aktardığı dalga boylarını hesaplayalım.
Formülü kullanarak dalga boyunun aritmetik ortalama değerini bulalım.
Haydi hesaplayalım mutlak hata formülü kullanarak ölçümler
burada n değişiklik sayısıdır, ɑ - güven olasılığıölçümler, t ɑ (n) – karşılık gelen Öğrenci katsayısı.
Nihai sonucu forma yazıyoruz
Elde edilen dalga boyunu teorik değerle karşılaştırıyoruz. Çalışmanın sonucunu yazıyoruz.
İşin ilerlemesi
|
Maksimum sipariş |
0'ın sağındaki X m |
Xm 0'ın solunda |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Işık filtresi - yeşil |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
5.3*10-5 cm |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
5.7*10-5 cm |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
6,9*10-5 cm |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Ders araştırması
Otokontrol masası
Test Ders araştırması “Işığın dalga boyunun belirlenmesi” konulu Otokontrol masasıÖğrencinin tam adı ___________________________
Test
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
