Внимание! Лазерное излучение обладает большой интенсивностью. Попадание прямого луча в глаз недопустимо

Описание экспериментальной установки.

Рис.4.

Источник света – полупроводниковый лазер 1.

Дифракционная решетка 2 (постоянная дифракционной решетки d=0,01мм). Экран с измерительной линейкой 3. Оптическая скамья (рельс) 4.

Источник света – лазер. Свет, испускаемый лазером, обладает большой интенсивностью. Поэтому с ним можно проводить эксперименты в незатемненном помещении. Лазерное излучение монохроматично, т.е. в составе излучения свет с одной длиной волны. Лазер создает световой поток, который слабо расходится (почти параллельный). Поэтому локализация дифракционного света на экране 3 возможна без собирающей линзы.

настройка установки заключается в том, чтобы луч света попадал в центральную часть дифракционной решетки. У лазера для установки необходимого направления есть шесть винтов, с помощью которых осуществляется настройка. На экране 3 нулевой максимум (центральный пачек) должен попадать на нулевое деление измерителя, а остальные максимумы должны быть параллельны измерительной линейки. Измеритель на экране может легко перемещаться до совмещения нулевого максимума с центром измерительной линейки. Для измерения необходимо наблюдать не менее семи максимумов (m=-3; -2; -1; 0; 1; 2; 3). Для нахождения длины волны излучения воспользуемся формулой (6)

(11)

Рис.5

Расстояние а – расстояние от дифракционной решетки до экрана. Оно устанавливается по линейке, закрепленной на оптической скамье. Расстояние b удобнее измерять по промежутку между максимумами одного порядка и делить этот промежуток пополам.

При выбранном расстоянии а должно быть не менее трех измерений. Затем ставится новое расстояние а и измерение проводят тем же способом. Данные занести в таблицу 1.

Табл. 1.

№	а, мм	m	b, мм	tgφ=b/a	φ◦	sinφ	d, мм	λ, нм
							0,01
							0,01
							0,01

Далее используя полученные данные, проводят расчет погрешности измерений. Определяют среднее значение измеряемой величины:

(12)

где n- число измерений.

Определяют абсолютную погрешность (ошибку), которая при малом числе измерений определяется по формуле:

(13)

где t_nα- коэффициент Стьюдента.

Таб.2

Коэффициент Стьюдента

n	0,900	0,950	0,990	0,999	n	0,900	0,950	0,990	0,999
	6,314	12,760	63,657	636,62		1,740	2,110	2,878	3,965
	2,920	4,303	9,925	31,598		1,734	2,101	2,878	3,922
	2,353	3,182	5,841	12,941		1,729	2,093	2,861	3,883
	2,132	2,776	4,604	8.610		1.725	2.086	2.845	3.850
	2,015	2,571	4,032	6.849		1.721	2.080	2.831	3.819
	1,943	2,447	3,707	5.959		1.717	2.074	2.819	3.792
	1,895	2,365	3,449	5.405		1.714	2.069	2.807	3.767
	1,800	2,306	3,355	5.041		1.711	2.064	2.797	3.745
	1,833	2,262	3,250	4.781		1.708	2.060	2.787	3.725
	1,812	2,228	3,169	4.587		1.706	2.066	2.779	3.707
	1,796	2,201	3,106	4.437		1.703	2.052	2.771	3.690
	1,782	2,179	3,055	4.318		1.701	2.048	2.763	3.614
	1,771	2,160	3,012	4.221		1.699	2.045	2.756	3.654
	1,761	2,145	2,977	4.140		1.697	2.042	2.756	3.646
	1,753	2,131	2,947	4.073		1.684	2.021	2.704	3.551
	1,746	2,120	2,921	4.015		1.671	2.000	2.660	3.460

Затем записывают окончательный результат:

(14)

который считается следующим образом: с доверительной вероятностью α (например, α=0,95) результат не выходит за пределы доверительного интервала (λ-∆λ, λ+∆λ).

Определяют относительную погрешность:

(15)

Полученные результаты заносят в таблицу № 3.

№	λ, нм	<λ>, нм	∆λ, нм	ξ, %

Вычисление всех ошибок производится при доверительной вероятности α=0,95.

Задание.

1. Ознакомится с прибором для определения длины волны света.

2. Произвести измерения для спектров 1-го, 2-го и 3-го порядков света на дифракционной решетке с периодом d=0,01 мм. Результаты занести в таблицу № 1.

3. Рассчитать длину волны по формуле (11). Результаты занести в таблицу № 1.

4. Определить угловую дисперсию дифракционной решетки для спектров 1-го, 2-го и 3-го порядков по формуле (8), учитывая, что угол мал. Оценить погрешность измерений, используя формулы (12-15). Результаты занести в таблицу № 3.

Дата добавления: 2015-06-04