EXPERIMENTELLT PROBLEM 1 BESTÄMNING AV LJUSVÅGLÄNGDEN HOS EN LASERDIOD



Relevanta dokument
Diffraktion och interferens

ARKITEKTPROVET 2013 DAG 1. 1: LINJE & VECK [ENKELHET, UNDERSÖKNING] [1H]

Ljusets böjning & interferens

Diffraktion och interferens

Observera att uppgifterna inte är ordnade efter svårighetsgrad!

Andreas Sandqvist ÖGAT OCH SYNEN

Polarisation laboration Vågor och optik

Diffraktion och interferens Kapitel 35-36

OBS: Alla mätningar och beräknade värden ska anges i SI-enheter med korrekt antal värdesiffror. Felanalys behövs endast om det anges i texten.

LABORATION ENELEKTRONSPEKTRA

Tentamen i Fotonik , kl

Vågrörelselära & Kvantfysik, FK december 2011

LABORATION 2 MIKROSKOPET

Optiska ytor Vad händer med ljusstrålarna när de träffar en gränsyta mellan två olika material?

LABORATION 2 MIKROSKOPET

EXPERIMENTELLT PROBLEM 2 DUBBELBRYTNING HOS GLIMMER

NATIONELLT KURSPROV I MATEMATIK KURS A HÖSTEN Del I

OBS! Läs igenom instruktionerna noga innan du mäter din patient, ha gärna måttblanketten nära till hands för att underlätta måttagningen.

Inspiration med vårens färger!

Michelson-interferometern och diffraktionsmönster

Kompletterande lösningsförslag och ledningar, Matematik 3000 kurs B, kapitel 1

Tentamen i Fotonik , kl

Titta in i medeltiden

Omtentamen i DV & TDV

TENTAMEN I TILLÄMPAD VÅGLÄRA FÖR M

1.1 Mätning av permittiviteten i vakuum med en skivkondensator

ph-mätare modell 8680

Att konstruera en T-tunika med fyrkantigt halshål

Hjälpmedel: Typgodkänd räknare, Physics Handbook, Mathematics Handbook.

Nova Plus & Classic Plus

Tentamen i Optik för F2 (FFY091)

Tentamen i SK1111 Elektricitets- och vågrörelselära för K, Bio fr den 13 jan 2012 kl 9-14

TEKNIK ÅR 8 HT 2014 MITT

Begrepp Värde (mätvärde), medelvärde, median, lista, tabell, rad, kolumn, spridningsdiagram (punktdiagram)

INUTI KONSTVERKET UPPGIFT

NATIONELLT KURSPROV I MATEMATIK KURS A VÅREN Del II

Studieanvisning i Optik, Fysik A enligt boken Quanta A

RödGrön-spelet Av: Jonas Hall. Högstadiet. Tid: minuter beroende på variant Material: TI-82/83/84 samt tärningar

Förkunskaper Grundläggande kunskaper om längdmätning med standardiserade mått samt kartkunskaper.

36 träfigurer (20 träfigurer och 9 halvfigurer som kan stå i spår, 7 magnetiska träbitar)

Handboken. just nu i trädgården. januari. 42 planera din trädgård Tomtritning Grundplan Analysplan

BELYSNINGSFÖRSTÄRKANDE FÄRGSÄTTNING AV RUM (projektnr )

Antal svarande i kommunen 32 Andel svarande i kommunen, procent 43 Kategorier ångest? Mycket dåligt Totalt Nej. Någorlunda. Mycket gott.

INNEHÅLLSFÖRTECKNING INTRODUKTION/SÄKERHETSRIKTLINJER S. 2-3 MONTERINGSINSTRUKTIONER S. 4-6 SPRÄNGSKISS S. 7 DELLISTA S. 8 UPPVÄRMNING S.

MASKINVISP. w w w. e r g o f o k u s. s e ROBOT COUPE B3000 DYNAMIC. Ljunggren & daughters AB Backes väg 3 SE Borlänge Sweden

Kemisk tipsrunda. Så trodde vi innan experimentet. Station 1 X 2 Hypotes 1

Arbetsprover till Bild och Formgivning, Wendela Hebbegymnasiet. Anvisningar och uppgifter.

Några tips på hur man kan arbeta med fjärilar i skola och förskola

OBSERVERA ATT DETTA EXEMPELMATERIAL INTE MOTSVARAR ETT HELT KURSPROV I OMFATTNING OCH INNEHÅLL.

NATIONELLT KURSPROV I MATEMATIK KURS A VÅREN Del III

Triss i prydnadskuddar

Geometrisk optik. Syfte och mål. Innehåll. Utrustning. Institutionen för Fysik

PSYKOLOGISK UNDERSÖKNING H 70:

E-II. Diffraktion på grund av ytspänningsvågor på vatten

Ögonlaboration 1(1) ÖGONLABORATION

Monteringsanvisningar Duschar

UPPGIFT 1 Drake. Åskad kom ett papper som är långsmalt genom att tejpa ihop kortsidorna av två A3-ark. Måla drakarna med vattenfärger på arket.

SKEPPISUTBILDNING 2013

1. Månens rörelser. Övning 1: Illustrera astronomiska fenomen

Läggningsanvisning. Konsumentvinyl. Februari 2013

Installation. Kvik kök

32X AUTOMATIC LEVEL SL SI BUL /241 AL32 FATMAX A A

Linnéuniversitetet. Naturvetenskapligt basår. Laborationsinstruktion 1 Kaströrelse och rörelsemängd

DEN MYSTISKA TÄRNINGEN. Effekt: Läs publikens tankar genom att förutse vilket nummer som valts.

BODYGROOMER. MT 6030 Wet & Dry SVENSKA

Lilla lyckohjulet Lina

Installationsanvisning - Spisvakt Prefi 2.2

D I G I TA LT S K A PA N D E

Laboration i Geometrisk Optik

LABORATION 4 DISPERSION


Installation och användarmanual för Classic Door garageport Innehåll

Förslag på lektionsupplägg: Dag 1- en lektionstimme

Tenta Elektrisk mätteknik och vågfysik (FFY616)

Underhåll av mättavlan

Nordline. Monteringsanvisning Garageport. Lertagsgatan Hallsberg

Orienteringsteori. Allt för att du skall lyckas bra i orientering!!

Monteringsanvisning Takskjutport GPE BASIC

NATIONELLT KURSPROV I MATEMATIK KURS A VÅREN Del II

Möblerna är färdigmonterade och enkla att installera. Det enda du behöver montera själv är frontpaneler och handtag.

Välkommen till din loggbok!

Laborationer i miljöfysik. Solcellen

Konsten att leda workshops

Skötselråd bäddmadrasser

Montering luftspaltsbildande golv.

Catherine Bergman Maria Österlund

Vinkelupplösning, exempel hålkameran. Vinkelupplösning När är två punkter upplösta? FAF260. Lars Rippe, Atomfysik/LTH 1. Böjning i en spalt

LÄRARHANDLEDNING Samla på sinnen

Skötselråd bäddmadrasser

NATIONELLT PROV I MATEMATIK KURS A VÅREN Tidsbunden del

Bakgrundsbygge i Cellplast:

JUNI Ateljé Margaretha - Box Borås Tel Fax: kundtjanst@margaretha.

SKOLPORTENS NUMRERADE ARTIKELSERIE FÖR UTVECKLINGSARBETE I SKOLAN. Bilagor

Nokia Fun Camera PT-3 Användarhandbok Utgåva 2

Gemensam presentation av matematiskt område: Geometri Åldersgrupp: år 5

Grattis till ditt val av förstorings utrustning. Vi hoppas att IDEA-TEMPUS kommer att berika din vardag. SynSupport Nordic Production AB

Ämnesområde Hörselvetenskap A Kurs Akustik och ljudmiljö, 7 hp Kurskod: HÖ1015 Tentamenstillfälle 1

Guide för trycksaksframställning

JBL AquaCristal UV-C 5 W, 9 W, 11 W, 18 W, 36 W

Transkript:

EXPERIMENTELLT PROBLEM 1 BESTÄMNING AV LJUSVÅGLÄNGDEN HOS EN LASERDIOD UTRUSTNING Utöver utrustningen 1), 2) and 3), behöver du: 4) Lins monterad på en fyrkantig hållare. (MÄRKNING C). 5) Rakblad i en diaram placerad på ett akrylstöd (MÄRKNING D1) som sitter på en skjutbar skena (MÄRKNING D2). Använd skruvmejsel om hållaren behöver sitta hårdare. Se foto för monteringsinstruktion. 6) Skärm för avläsning med en skjutmåttsskala (1/20 mm) (MÄRKNING E). 7) Förstoringsglas (MÄRKNING F). 8) Linjal 30 cm (MÄRKNING G). 9) Skjutmått (MÄRKNING H). 10) Måttband (MÄRKNING I). 11) Kalkylator. 12) Vitt kort, maskeringstejp, A4-ark av klisterpapper, sax, sexkantnycklar. 13) Pennor, papper, mm-papper. Rakblad i en diaram placerad på ett akrylstöd (MÄRKNING D1) som sitter på en skjutbar skena (MÄRKNING D2).

EXPERIMENTBESKRIVNING Du ska bestämma våglängden på ljuset från en diodlaser, men istället för att använda ett diffraktionsgitter utnyttjas kanten på ett rakblad. Figur 1.1 Typiska fransar i ett diffraktionsmönster. En laserstråle (A) reflekteras i spegeln (B) via en lins (C) som har en brännvidd på några centimeter. Man kan anta att fokus utgör en punktkälla från vilken sfäriska vågor utbreder sig. Ljuset träffar sedan den vassa kanten på ett rakblad (D) varifrån ljuset kan antas utbreda sig med cylindriska vågor. Dessa två vågor interfererar i framåtriktningen med varandra och ger ett diffraktionsmönster (fransar) som kan observeras på en skärm (E). Se fotografiet i figur 1.1. Det uppstår två viktiga fall, se figurerna 1.2 and 1.3.

Figur 1.2. Fall (I). Rakbladet placerat framför linsens fokalpunkt. Figuren är inte skalenlig. B i diagrammet är kanten på rakbladet och F är fokalpunkten. Figur 1.3. Fall (II). Rakbladet placerat bakom linsens fokalpunkt. Figuren är inte skalenlig. B i diagrammet är kanten på rakbladet och F är fokalpunkten.

EXPERIMENTUPPSTÄLLNING Uppgift 1.1: Experimentell uppställning (1,0 poäng). Sätt upp experimentet som det beskrivits ovan så att du ser diffraktionsmönstret. Avståndet L 0 mellan linsens fokus till skärmen bör vara mycket större än linsens brännvidd. Gör en skiss av din uppställning av det optiska bordet på svarsblanketten och ange också märkningen på de olika delarna. Gör gärna en kompletterande skiss om det behövs. Rita även in strålgången på skissen och och redovisa höjden h mellan laserstrålen och bordet. Du kan använda ett av de vita korten för att lättare följa strålgången. OBS: Lasern ger ett cirkulärt mönster, som ibland kan synas. I så fall ska du ignorera det. Inled med att bekanta dig med utrustningen och säkerställ att du kan se minst 10 fransar på skärmen. Avläsningarna av avstånden görs i mitten av de mörka fransarna. Fransarna syns bäst från baksidan av skärmen (E) och vid behov tar du hjälp av förstoringsglaset. Vänd därför skärmens skala bort från uppställningen. Om uppställningen lyckats ska du kunna se de två mönstren (från fall I respektive fall II) bara genom att variera positionen av rakbladet (D1) på den skjutbara skenan (D2). TEORETISKA ÖVERVÄGANDEN I figurerna 1.2 och 1.3 definieras fem avstånd. L 0 : Avståndet från fokalpunkten till skärmen L b : Avståndet från rakbladet till skärmen, fall I. L a : Avståndet från rakbladet till skärmen, fall II. L R (n) : Läget på den n-te mörka fransen i fall I. L L (n): Läget på den n-te mörka fransen i fall II. Den första mörka fransen, både i läge I och läge II, är den bredaste och svarar mot n = 0. Säkerställ att L R,L b för fall I och L L,L a för fall II. Interferens av ljusvågor beror på skillnader i optisk väglängd för vågor som utgått från samma punkt. Beroende på fasskillnaden kan vågorna antingen motverka varandra (destruktiv interferens) eller samverka (konstruktiv interferens), vilket ger mörka respektive ljusa fransar.

Villkoret för mörka fransar i fall I ges (via detaljerad analys) av:! I (n) = n + 5 $ # & λ " 8% där n = 0, 1, 2, (1.1) och för fall II:! II (n) = n + 7 $ # & λ " 8% där n = 0, 1, 2, (1.2) där λ är laserljusets våglängd och I och II är de optiska väglängderna för fall I och fall II. Skillnaden i optisk väglängd för läge I: I (n) = (BF + FP) BP för varje n = 0, 1, 2, (1.3) och för läge II: II (n) = (FB + BP) FP för varje n = 0, 1, 2, (1.4) Uppgift 1.2 Uttryck för optiska väglängdsskillnader (0,5 poäng). Anta att L R,L b för fall I och L L,L a för fall II i ekvationerna (1.3) och (1.4) (och att din uppställning uppfyller dessa båda villkor). Beräkna approximativa uttryck för I (n) och II (n) uttryckt i L, L, L, L and L ( ). Följande samband kan användas: ( 1+ x) r 1+ rx om x <<1. 0 b a R L n Experimentella svårigheter är att L 0, samt L R (n) och L L (n), inte kan mätas noggrant. Den första beroende på att linsens fokalpunkt är svårmätt och de två senare på att punkten från vilken de mäts är svår att bestämma pga avvikelser i utrustningens placering. Detta kan för L R (n) och L L (n) hanteras genom att välja nollstrecket på skalan på skärmen (E) som nollpunkt vid mätningarna av fransarna. Låt l 0R och l 0L vara de (okända) avstånden till fransarna från vilka L R (n) och L L (n) definieras. Låt l R (n) och l L (n) vara avstånden från fransarna till nollpunkten du valt. Vi får sålunda LR lr l0 R och LL = ll l0l = (1.5)

EXPERIMENT OCH ANALYS Uppgift 1.3 Mätning av de mörka fransarnas lägen och rakbladets position (3,25 poäng) Mät avstånden l R (n) och l L (n) som funktion av fransens nummer n både för fall I och fall II. Redovisa dina mätningarna i tabell 1 med minst 8 mätvärden per fall. Redovisa också avstånden L b och L a till rakbladet och redovisa märkningen på det instrument du använt. VIKTIGT FÖRSLAG: Det blir enklare och ger noggrannare resultat om du mäter avståndet d = L b L a direkt istället för att beräkna det från mätningar av L b and L a. Redovisa märkningen på det instrument du använt. Redovisa mätningarnas felgränser. Uppgift 1.4 Beräkningar (3,25 poäng). Beräkna nu värden på l 0R och l 0L, samt på våglängden λ. Redovisa vilka storheter du behöver mäta, hur du mäter dem, samt de uttryck och ekvationer du behöver. Redovisa dina resultat inklusive felberäkningar i tabell 1 med tydliga kolumnrubriker. Redovisa dina gjorda plottar på mm-papper. Redovisa l 0R och l 0L med felgränser. Uppgift 1.5 Beräkning av λ. Ange det beräknade värdet på λ. Inkludera felgränser och hur du beräknat dem. FÖRSLAG: I ditt uttryck för λ, ersätt alla ( L b L a ) med d och använd det mätta värdet. (2 poäng).