wskazówki do ćwiczenia 25

UWAGA! Ten tekst NIE jest oficjalnym dokumentem Laboratorium Fizyki!
Jest tylko pomocą naukową dla mnie i ewentualnie studentów, którym prowadziłem laboratoria.
Każdy prowadzący może inaczej oceniać sprawozdania!!! Proszę nie powoływać się na ten tekst.
Wskazówki do laboratorium 25
(zjawiska interferencji światła)
Potrzebne do wykonania sprawozdania są:
Skrypt do ćwiczenia 25
W pierścieniach newtona (PN):
a) Dla znanej długości fali (np. z lampy sodowej)
• Około 20 pomiarów położenia czarnego prążka na jednej osi (x albo y) po obu stronach od
środka mierzonych pierścieni (np. 10 pomiarów po lewej stronie i 10 pomiarów po prawej
stronie) [np. xl=13mm, xp=15,3mm …]
b) Dla nieznanej długości fali:
• Znów około 20 pomiarów czarnego prążka na jednej osi po obu stronach od środka
mierzonych pierścieni
W sumie więc około 40 zanotowanych wyników, a oprócz tego dla każdego pomiaru , tak po
jednej jak i po drugiej stronie osi musi być zapisany rząd pierścienia (rzędy będą liczbami od 1 do
10).
Dodatkowo należy zanotować:
• Kilka (np. 3) szerokości pojedynczego czarnego prążka (aby zmierzyć tę szerokość
potrzebne są tak jak wcześniej pomiar lewej oraz prawej krawędzi prążka) dla każdej serii
pomiarowej, czyli w sumie około 12 pomiarów: 6 dla lampy sodowej i 6 dla nieznanej
długości fali [szerokość wyznacza się jako różnicę np. x1-x2=0.16mm]
• Połowę podziałki śruby mikrometrycznej (niepewność eksperymentatora) [np. 0.01mm]
W interferometrze Michelsona (I):
• Około 10 pomiarów odczytanych ze śruby mikrometrycznej
• Dla każdego z odczytów powinien zostać spisany wynik z licznika impulsów (np. 124).
Punkty w tym sprawozdaniu będę przyznawał w następujący sposób (przypominam, że
student może uzyskać za sprawozdanie od 0 do 6 punktów):
[w części 4 - „wyniki i opracowanie” w tabelach i na wykresach powinny się znaleźć wartości
niepewności, które powinny zostać obliczone na podstawie wzorów z części 5 „rachunek
niepewności” ]
Fragment sprawozdania
Punkty
1. Wstęp
Podanie celu ćwiczenia [jakie zjawisko fizyczne chcemy badać] oraz zwięzłe
wytłumaczenie na czym to zjawisko polega [nakładanie się...], i jakie zjawiska /
urządzenia były kluczowe do wykonania laboratorium [pierścienie, interferometr]
0,25
9.04.2016 Konrad Wiśniewski
UWAGA! Ten tekst NIE jest oficjalnym dokumentem Laboratorium Fizyki!
Jest tylko pomocą naukową dla mnie i ewentualnie studentów, którym prowadziłem laboratoria.
Każdy prowadzący może inaczej oceniać sprawozdania!!! Proszę nie powoływać się na ten tekst.
Podanie wielkości, które będą wyliczane w sprawozdaniu. Podanie wzorów na te
wielkości oraz wytłumaczenie co oznaczają wykorzystane w nich symbole [w
przypadku pierścieni warto zaznaczyć te wielkości na schematycznym rysunku].
0,25
suma 0,5
2. Układ pomiarowy
Poprawne schematy układów pomiarowych z podpisanymi elementami [PN –
źródło światła, okular mikroskopu, stolik krzyżowy, soczewka; I - schemat
interferometru]
0,25
Parametry/opis użytych przyrządów, na podstawie których uzyskano wyniki w
sprawozdaniu [PN - dokładność śruby przemieszczającej stolik krzyżowy, I –
dokładność śruby z wyjaśnieniem roli dźwigni w układzie; w jakiej funkcji
wykorzystano licznik]
0,125
suma 0,375
3. Wykonanie ćwiczenia
Opisanie w punktach kolejnych wykonanych czynności [PN – ułożenie soczewki,
włączenie lampy, złapanie ostrości, (…); I – Włączenie zasilania, ustawienie
licznika, (...)]
0.25
suma 0,25
4. Wyniki i opracowanie
Podanie wzoru na r 2m (kwadrat promienia pierścienia Newtona) na podstawie
wyników pomiarów [ czyli podanie relacji łączącej r 2m z xl i xp ]
0,125
Zapisać w tabeli (albo tabelach) wartości pomiarów położenia prążków; ich
niepewności; wyliczone na podstawie pomiarów r 2m oraz niepewności tych
kwadratów (na podstawie wzoru wyprowadzonego w punkcie 5). [nie zapominać o
jednostkach]
0,375
Wykres r 2m (m λ ) dla znanej długości światła (najłatwiej w originie) z
odpowiednio zaznaczonymi słupkami niepewności, z dopasowaną prostą i
odpowiednio oznaczonymi osiami.
Podanie parametrów dopasowania, głównie współczynnik nachylenia prostej oraz
jego niepewność. Zapisanie jaką badaną wielkość reprezentuje wyliczony
współczynnik i z jakiego typu niepewnością mamy tu do czynienia [A czy B?].
Podanie wyniku testu chi kwadrat dla dopasowania prostej w zależności r 2m (m λ )
, porównanie z wartościami tablicowymi dla poziomu istotności 0.05 (podać
wartość graniczną). Czy istnieje podstawa do odrzucenia hipotezy o liniowości
badanej zależności?
0,5
0,25
Zapisać w tabeli (albo tabelach) wartości pomiarów położenia prążków dla
0,375
przypadku gdy długość fali jest nieznana, ich niepewności; wyliczone na podstawie
pomiarów r 2m oraz niepewności tych kwadratów. [nie zapominać o jednostkach]
Wykres r 2m (m R) (gdzie R to promień krzywizny wyliczony powyżej) dla
9.04.2016 Konrad Wiśniewski
UWAGA! Ten tekst NIE jest oficjalnym dokumentem Laboratorium Fizyki!
Jest tylko pomocą naukową dla mnie i ewentualnie studentów, którym prowadziłem laboratoria.
Każdy prowadzący może inaczej oceniać sprawozdania!!! Proszę nie powoływać się na ten tekst.
nieznanej długości fali światła (najłatwiej w originie) z odpowiednio zaznaczonymi
słupkami niepewności, z dopasowaną prostą i odpowiednio oznaczonymi osiami.
0,5
Podanie parametrów dopasowania - współczynnika nachylenia prostej oraz jego
niepewność. Zapisanie jaką badaną wielkość reprezentuje wyliczony współczynnik
i z jakiego typu niepewnością mamy tu do czynienia [A czy B?].
Zapisanie w tabeli wyników wraz z niepewnościami: przemieszczenia 2d
[związanych z obrotami śruby mikrometrycznej i dźwignią] oraz wartości
odczytane z licznika.
0,25
Wykres dla zależności 2 d=λ N , z odpowiednio zaznaczonymi słupkami
0,375
niepewności, dopasowaną prostą i odpowiednio oznaczonymi osiami. Podanie
parametrów dopasowania - współczynnika nachylenia prostej oraz jego
niepewność. Zapisanie jaką badaną wielkość reprezentuje wyliczony współczynnik
i z jakiego typu niepewnością mamy tu do czynienia [A czy B?]
suma 2,75
5. Rachunek niepewności
Podanie wzoru oraz obliczenie niepewności pomiaru położenia prążka na podstawie 0,25{+0,125}
niepewności wzorcowania śruby mikrometrycznej oraz szerokości pojedynczego
prążka. Jaki to typ niepewności? Zapisać wyniki dla przypadku pierścieni
oświetlanych światłem z lampy sodowej oraz oświetlanych nieznaną długością fali.
{bonus za 0.125p: która z niepewności będzie dawała większy wkład? Wyciągnąć wnioski – czy dokładność pomiaru to tylko
dokładność wykorzystanych przyrządów? }
Podanie wzoru na niepewność złożoną oraz ostateczną postać tej niepewności dla
r 2m + przykładowy obliczenie dla dowolnego pomiaru.
0,25
Podanie ostatecznej postaci wzoru oraz obliczenie niepewności typu B promienia
krzywizny soczewki R na podstawie punktu z wykresu (np. wskazanego przeze
mnie na zajęciach)
0,25
Podanie wzoru oraz obliczenie niepewności całkowitej promienia krzywizny
[dodawanie niepewności typu A i B]. Prawidłowe zapisanie wyniku [oznacza to
tutaj: zapisanie uzyskanego doświadczalnie wyniku na promień krzywizny wraz z
niepewnością].
0,125
Podanie wzoru oraz przykładowe obliczenie niepewności wielkości mR [wielkości
wynikające z tego wzoru należy przedstawić na wykresie dla nieznanej długości
fali]
0,125
Podanie ostatecznej postaci wzoru oraz obliczenie niepewności typu B długości fal
na podstawie punktu z wykresu (np. wskazanego przeze mnie na zajęciach)
[niepewność złożona]
0,25
Obliczenie niepewności całkowitej długości fal [dodawanie niepewności typu A i B] 0,125
oraz niepewności rozszerzonej. Zapisać prawidłowo wyniki końcowe.
Podanie wzoru oraz obliczenie niepewności wielkości 2d [uwzględnić działanie
dźwigni]
0,125
Podanie ostatecznej postaci wzoru oraz obliczenie niepewności typu B długości fali 0,25
9.04.2016 Konrad Wiśniewski
UWAGA! Ten tekst NIE jest oficjalnym dokumentem Laboratorium Fizyki!
Jest tylko pomocą naukową dla mnie i ewentualnie studentów, którym prowadziłem laboratoria.
Każdy prowadzący może inaczej oceniać sprawozdania!!! Proszę nie powoływać się na ten tekst.
na podstawie punktu z wykresu (np. wskazanego przeze mnie na zajęciach)
[niepewność złożona]
Obliczenie niepewności całkowitej długości fali [dodawanie niepewności A i B]
oraz odpowiednie zapisanie wyniku końcowego.
0,125
suma 1,875{+0,125}
6. Wnioski
Odpowiedzenie na pytanie: Czy możliwe jest uzyskanie takiego promienia
krzywizny soczewki? Czy obliczona wartość długości fali zgadza się z z
wartościami przypisywanymi badanemu kolorowi? Porównać z danymi
tablicowymi dla spektrum światła widzialnego.
0,25
suma 0,375
W razie niejasności/problemów proszę umówić się na konsultacje lub wysłać maila na:
[email protected]
9.04.2016 Konrad Wiśniewski