3. Описание установки
Схема установки приведена на рис. 4:
Рис. 4. Общий вид установки: 1 - экран; 2 - дифракционная решетка; 3 - газовый лазер непрерывного действия; 4 - зеркальная пластинка.
4. Порядок проведения работы и указания по технике безопасности.
Проверить заземление корпуса ЛГ-55.
Перевести тумблер, находящийся на задней панели ЛГ, в положение "Откл.". Включить прибор в сеть.
Установить тумблер, находящийся на задней панели, в положение "Вкл".
Приподнять и повернуть зеркальную пластинку 4 (см. рис. 4) так, чтобы перевести луч лазера в горизонтальное положение, направив его в центр дифракционной решетки. При этом на экране возникает дифракционная картина.
Для определения длины волны лазерного излучения с помощью дифракционной решетки необходимо:
получить на экране четкое изображение дифракционной картины;
с помощью линейки измерить на экране расстояние между дифракционными максимумами первого, второго, третьего, четвертого и пятого порядков при фиксированном расстоянии l между плоскостью решетки и плоскостью экрана;
повторить эту операцию для двух других значении l.
Результаты измерений занести в таблицу.
После проведения измерений лазер необходимо выключить. Для этого перевести тумблер задней панели в положение "Откл" и вынуть сетевой шнур из розетки.
Лазер непрерывного действия типа ЛГ-55 по степени опасности генерируемого им излучения относиться ко 2 классу в соответствии с классификацией, установленной "Санитарными нормами и правилами устройства и эксплуатации лазеров". Прямое попадание луча в глаза опасно для зрения!
Результаты измерений.
N |
Расстояние от решетки до экрана l, м |
Расстояние между максимумами
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,
м
,
м
,
м
порядка
Включение ЛГ проводить в присутствии лаборанта или преподавателя.
5. Обработка результатов измерений
Условие
главного максимума для дифракционной
решетки
определяется соотношением:
,
где
(м)
– период решетки;
– угол дифракции;
–
номер дифракционного
максимума;
– длина
волны лазерного излучения.
Поскольку углы дифракции
малы, то
и длину волны
можно найти из соотношения
.
Расчет выполняется с помощью "Метода наименьших квадратов".
Найти параметры линейной зависимости
для
,
где
;
;
.
внести данные в таблицу:
№
1
2
3
4
5
сумма
получить оценки параметров
и
:
построить график
.
Оценить точность определения и . Для этого:
найти сумму квадратов отклонений:
вычислить среднеквадратическую ошибку:
по таблице найти значение коэффициента Стъюдента с надежностью
____
определить абсолютную ошибку среднего арифметического:
записать истинное значение параметров:
Получаем
Найти параметры линейной зависимости для
,
где
; ;
внести данные в таблицу:
№ |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
сумма |
|
|
|
|
|
|
получить оценки параметров и :
построить график .
Оценить точность определения и . Для этого:
найти сумму квадратов отклонений:
вычислить среднеквадратическую ошибку:
определить абсолютную ошибку среднего арифметического:
записать истинное значение параметров:
Получаем
5.3. Найти
параметры линейной зависимости
для
,
где
; ; .
внести данные в таблицу:
№ |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
сумма |
|
|
|
|
|
|
получить оценки параметров и :
построить график .
Оценить точность определения и . Для этого:
найти сумму квадратов отклонений:
вычислить среднеквадратическую ошибку:
определить абсолютную ошибку среднего арифметического:
записать истинное значение параметров:
Получаем
5.4
Вычислить
5.5
Вычислить погрешность
5.4. Сравнить найденное значение длины волны с паспортными данными лазера.
(паспортная длина волны = 650 нм)
Вывод: