Порядок измерений и обработки результатов определение ширины щели

1. Ознакомился с приборами на рабочем столе; расположил их в нужной последовательности на одной прямой согласно схеме на с. 107; между лазером Л и экраном Э поместил пластику Щ с вертикальной щелью.

2. Подключил к сети блок питания БП лазера. С помощью тумблера на панели БП включила лазер.

3. Записал в тетрадь значение длины волны лазерного излучения  = 0,633 мкм=633 нм.

4. Установил экран Э так, чтобы на нем наблюдалась четкая дифракционная картина.

5. Записал расстояние D в табл. 1, выразив его в миллиметрах.

Таблица 1

№	D, мм	m	Lm, мм	Xm, мм	b, мкм	∆b, мкм		(∆b)2, мкм2
1	300	3	24	12	63,30	0,18		0,03
2	400	3	27	13,5	63,30	0,18		0,03
3	500	3	32	16	59,34	-3,78		14,29
4	600	3	35	17,5	65,11	1,98		3,94
5	700	3	50	25	64,57	1,44		2,08
6	560		33,6		63,12	Сумма=		20,37

6. Отсчитаем слева и справа от центра картины одинаковое число m минимумов; измерим линейкой расстояние между ними L_m  (см. рис. 33). Значения m и L_m  (в мм) занесем в таблицу.

7. Изменяя расстояние D между щелью и экраном, повторили пп. 4 еще четыре раза (так, чтобы общее число опытов n было не менее четырех).

8. Для каждого опыта с помощью соотношения (6) нашли координату m-го минимума x_m . По формуле (7) рассчитайте ширину щели b; последнюю выразите в мкм. Значения x_m  и b занесли в таблицу.

9. Вычислили сумму найденных значений ширины щели и определили ее среднее значение .

10. Выполнили все расчеты, необходимые для оценки случайной погрешности измерения ширины щели _s b. Найдите величину _s b, задаваясь доверительной вероятностью  = 0,95, и коэффициентом Стьюдента для 5 опытов =2,75

11. Оценим абсолютные приборные ошибки прямых измерений  D и  L_m 

, а также относительные ошибки E_D и E_L .

Найдем абсолютную приборную погрешность косвенного измерения  b, при необходимости воспользовавшись формулой

12. Оценим полные абсолютную  и относительную Е погрешности. Сделав необходимые округления, запишем окончательный результат измерений ширины щели.

Определение периода дифракционной решетки

1. Заменим штатив 2 со щелью Щ на штатив с дифракционной решеткой ДР.

2. Установим экран Э так, чтобы на нем наблюдалась картина дифракции. Измерим и запишем в табл. 2 расстояние D от решетки до экрана.

Таблица 2

№	D, мм	k	Lk, мм	Xk, мм	d, мм	ФОРМУЛЫ
1	350	5	91	45,5	0,024346
2	420	5	109	54,5	0,024391
3	470	5	121	60,5	0,024588
4	550	5	142	71	0,024518
5	750	5	192	96	0,024727
Ср.значенение	508		131		0,024514

3. Отсчитаем от центра картины (среднего из трех наиболее ярких максимумов) влево и вправо по одинаковому количеству k главных максимумов (не считая центрального!); измерим расстояние между ними L_k , как показано на рис. 35. Значения k и L_k  занесем в таблицу.

4. Повторим пп. 3 и 4, изменяя расстояние D от решетки до экрана так, чтобы общее число опытов n было не менее четырех.

5. Для каждого опыта по формулам (12) и (13) рассчитаем координату k-го максимума x_k и период дифракционной решетки d. Результаты расчетов занесем в табл. 2.

1. X_k=91/2=45,5 мм.

2. X_k=109/2=54,5 мм.

3. X_k=121/2=60,5 мм.

4. X_k=142/2=71 мм.

5. X_k=192/2=96 мм.

1. d₁ = (5*0,000633*350)/45,5=0,024346 мм;

2. d₂ = (5*0,000633*420)/54,5=0,024391 мм;

3. d₃ = (5*0,000633*470)/60,5=0,024588 мм;

4. d₄ = (5*0,000633*550)/71=0,024518 мм;

5. d₅ = (5*0,000633*750)/96=0.024727 мм;

6. Оценим среднее из измеренных значений и запишем его.

10