Obrázek 2: Experimentální zařízení pro E-I. [1] Dřevěná základna [11] Plastové kolíčky [2] Laser s podstavcem a držákem [12] Kulaté černé nálepky [3]

Podobné dokumenty
E-II. Difrakce způsobená povrchovými vlnami na vodě

Laboratorní úloha č. 7 Difrakce na mikro-objektech

MĚŘENÍ VLNOVÝCH DÉLEK SVĚTLA MŘÍŽKOVÝM SPEKTROMETREM

Laboratorní práce č. 3: Měření vlnové délky světla

VLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník

M I K R O S K O P I E

3.1 Magnetické pole ve vakuu a v látkovén prostředí

OPTICKÝ KUFŘÍK OA Návody k pokusům

Akustooptický modulátor s postupnou a stojatou akustickou vlnou

Millikanův přístroj. Návod k obsluze

Akustooptický modulátor s postupnou a stojatou akustickou vlnou

a) [0,4 b] r < R, b) [0,4 b] r R c) [0,2 b] Zakreslete obě závislosti do jednoho grafu a vyznačte na osách důležité hodnoty.

Základní pojmy Zobrazení zrcadlem, Zobrazení čočkou Lidské oko, Optické přístroje

Praktikum školních pokusů 2

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Fyzikální praktikum 2

Příklady: 31. Elektromagnetická indukce

Fabry Perotův interferometr

Měření a analýza mechanických vlastností materiálů a konstrukcí. 1. Určete moduly pružnosti E z ohybu tyče pro 4 různé materiály

Vlnové vlastnosti světla. Člověk a příroda Fyzika

DIGITÁLNÍ POKOJOVÝ TERMOSTAT AVANSA Návod k použití

4. Statika základní pojmy a základy rovnováhy sil

Měření optických vlastností materiálů

Motorola VC5090 stručný návod k použití

Měření optických vlastností materiálů

Youngův dvouštěrbinový experiment

TITAN. Centrální motor s převodovkou pro mříže

7.ročník Optika Lom světla

PŘÍRUČKA KE STROPNÍMU VENTILÁTORU AIRFUSION QUEST II

Uživatelská příručka. Před použitím si přečtěte tento manuál Stroj provozujte při teplotách od +12 až do + 35 C

1. Dva dlouhé přímé rovnoběžné vodiče vzdálené od sebe 0,75 cm leží kolmo k rovine obrázku 1. Vodičem 1 protéká proud o velikosti 6,5A směrem od nás.

Technická měření v bezpečnostním inženýrství. Elektrická měření proud, napětí, odpor

KUFŘÍK ŠÍŘENÍ VLN

Laser LAX 300 G. Návod k použití

Fyzika 2 - rámcové příklady Magnetické pole - síla na vodič, moment na smyčku

Cvičení Kmity, vlny, optika Část interference, difrakce, fotometrie

Sada Optika. Kat. číslo

OVMT Úchylky tvaru a polohy Kontrola polohy, směru a házení

1. Změřte Hallovo napětí v Ge v závislosti na proudu tekoucím vzorkem, magnetické indukci a teplotě. 2. Stanovte šířku zakázaného pásu W v Ge.

Aplikovaná optika I: příklady k procvičení celku Geometrická optika. Jana Jurmanová

Optika nauka o světle

Pro tvorbu modelů sestav budete používat panel nástrojů Sestava.

Měření tíhového zrychlení matematickým a reverzním kyvadlem

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE

PARKOVACÍ KAMERY UŽIVATELSKÝ NÁVOD. Před používáním výrobku si pozorně přečtěte tento návod a uchovejte si ho pro případ budoucí potřeby.

VŠEOBECNÝ NÁVOD PRO OSVĚTLENÍ INTERIÉRŮ

Uživatelský návod - 1 -

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jan Polášek stud. skup. 11 dne

Mikroskop ECLIPSE E200 STUDENTSKÝ NÁVOD K POUŽITÍ. určeno pro studenty ČZU v Praze

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

Whisper Flex přenosný ventilátor

MĚŘENÍ NAPĚTÍ A PROUDŮ VE STEJNOSMĚRNÝCH OBVODECH.

Abstrakt. Obr. 1: Experimentální sestava pro měření rychlosti světla Foucaultovou metodou.

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne Příprava Opravy Učitel Hodnocení. Vlnové vlastnosti světla difrakce, laser

VÝUKOVÝ SOFTWARE PRO ANALÝZU A VIZUALIZACI INTERFERENČNÍCH JEVŮ

Tabulka I Měření tloušťky tenké vrstvy

Digitální učební materiál

4. Měření rychlosti zvuku ve vzduchu. A) Kalibrace tónového generátoru

ZOBRAZOVÁNÍ ROVINNÝM ZRCADLEM

Návod k instalaci. Myčka nádobí

Studium ultrazvukových vln

Měření vlnové délky spektrálních čar rtuťové výbojky pomocí optické mřížky

Měření koncentrace roztoku absorpčním spektrofotometrem

Podle studijních textů k úloze [1] se divergence laserového svaku definuje jako

Odraz světla na rozhraní dvou optických prostředí

Software Dynamická geometrie v optice. Andreas Ulovec Andreas.Ulovec@univie.ac.at

Úloha 10: Interference a ohyb světla

CNC frézování pro začátečníky

ELEKTRICKÁ VARNÁ DESKA B34, B35SS, B36SS B37SS, B38SS, B39SS

Optika pro mikroskopii materiálů I

Základy práce s osciloskopem

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Myčky na nádobí. Návod k montáži MI61010E

Výklopný displej 13,3 a výměnnými kryty

Název: Čočková rovnice

Sada osvětlení LED Sekačka Greensmaster řady Flex 1800/2100 a eflex 1800/2100

Celkem pájecích bodů: 500 Obtížnost: KVALITNÍ KONCOVÝ ZESILOVAČ

ABSOLUTE DIGIMATIC Posuvná měřítka Strany 168 až 176. ABSOLUTE DIGIMATIC Posuvná měřítka z uhlíkových vláken Strany 177 až 181

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

TFT LCD monitor s úhlopříčkou 15,6 palců

3. OHYB A INTERFERENCE SVĚTLA OPTICKOU MŘÍŽKOU

SP1X small v2 8/11/05 10:25 Page

Vysokoproudový, přepínací napájecí zdroj s dálkovým ovládáním SPS-9600/9602

Laboratorní tříkanálové napájecí zdroje AX-3003D-3 AX-3005D-3. Návod k obsluze

Vypracoval Datum Hodnocení. V celé úloze jsme používali He-Ne laser s vlnovou délkou λ = 632, 8 nm. Paprsek jsme nasměrovali

NÁVOD K POUŽITÍ SBV 716PW SADA BAREVNÉHO VIDEOTELEFONU

Elektrická krbová vložka, krbové ostění a elektrické krby ADAM. Návod k použití

Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově 07_10_Zobrazování optickými soustavami 1

Světlo 1) Světlo patří mezi elektromagnetické vlnění (jako rádiový signál, Tv signál) elmg. vlnění = elmg. záření

Infra závory ABT - 30 ABT - 60 ABT Popis: Aleph

1. ÚVOD. 2. OPATŘENÍ UPOZORNĚNÍ! : AC Vstup Má Dvojitou OCHRANU 3. OVLÁDÁNÍ A INDIKÁTORY

Technická měření v bezpečnostním inženýrství. Elektrická měření proud, napětí, odpor

Podstavec na stůl/zeď Arlo Baby stručná příručka

Rotační laser Leica RUGBY200

~ II 1. Souprava pro pokusy z :I optiky opliky. Pavel Kflž, Křfž, František Špulák, Katedra fyziky, PF fu JU České Budějovice

STUDIUM OHYBOVÝCH JEVŮ LASEROVÉHO ZÁŘENÍ

Název: Měření vlnové délky světla pomocí interference a difrakce

Čočky Čočky jsou skleněná (resp. plastová) tělesa ohraničená rovinnými nebo kulovými plochami. Pracují na principu lomu. 2 typy: spojky rozptylky

PlayStation 4 / PlayStation 3.

Transkript:

Stránka 1 ze 6 Difrakce na šroubovici (Celkový počet bodů: 10) Úvod Rentgenový difrakční obrázek DNA (obr. 1) pořízený v laboratoři Rosalindy Franklinové, známý jako Fotka 51 se stal základem pro objev dvojšroubovité struktury DNA Watsonem a Crickem v roce 1952. Tato experimentální úloha vám pomůže porozumět difrakčním obrazcům šroubovic pomocí viditelného světla. Cíl Určení geometrických parametrů šroubovic pomocí difrakce. Obr. 1: Fotka 51 Seznam pomůcek Obrázek 2: Experimentální zařízení pro [1] Dřevěná základna [11] Plastové kolíčky [2] Laser s podstavcem a držákem [12] Kulaté černé nálepky [3] Nastavitelný zdroj stejnosměrného napětí pro napájení laseru [13] Mikrotužka [4] Držák vzorku s podstavcem [14] Digitální posuvné měřítko s držákem [5] Levé zrcadlo [15] Plastové pravítko (30 cm) [6] Pravé zrcadlo [16] Krejčovský metr (1,5 m) [7] Stínítko (10 cm x 30 cm) s podstavcem a držákem [17] Listy pro záznam obrazců [8] Rovinné zrcátko (10 cm x 10 cm) [18] Brýle pro ochranu před laserem [9] Vzorek I (pružina ve tvaru šroubovice) [19] Baterka na baterky (svítilna) [10] Vzorek II (obrazec podobný dvojšroubovici vyrytý na skle) Poznámka: Předmety [1], [3], [14], [15], [16] a [18] jsou také použity v experimentu I.

Stránka 2 ze 6 Popís aparatury Dřevěná základna [1]: Vodící kolejnice, laser, zrcadla, stínítko a podstavce vzorků jsou k ní připevněny. Laser s podstavcem a držákem [2]: Laser se světlem o vlnové délce ) je uchycen v kovovém držáku, který je připevněn k základně pomocí kulového kloubu ([20] na obr. 3), což umožňuje jeho nastavení v osách X, Y a Z. Tělo laseru můžete otáčet a zajistit pomocí horního šroubu. Laser zaostříte otáčením čepičky čočky v jeho přední části (červená šipka na obr. 3), tím získáte čistý a ostrý difrakční obrazec. Nastavitelný zdroj stejnosměrného napětí [3]: Na čelním panelu naleznete přepínač intenzity (high/low = hodně/lautrmálo), zdířku pro konektor napájení laseru a tři USB zásuvky. Na zadním panelu je vypínač a zásuvka pro napájecí kabel (obrázek vložený v obr. 4). Obrázek 3: Laser a držák vzorku. [20] Kulový kloub. Obrázek 4: Stejnosměrný zdroj napětí. Obrázek 5: Levé zrcadlo a stínítko. Držák vzorku s podstavcem [4]: Použijte horní zajišťovací šroub pro zajištění vzorku v držáku (obr. 3). Držák můžete nastavit ve vodorovné i svislé ose a můžete s ním i otáčet. Levé zrcadlo [5]: Toto zrcadlo je upevněno k základně (obr. 5). Nepoužívejte stranu označenou velkým X. Pravé zrcadlo [6]: Toto zrcadlo je upevněno k základně a je možné ho odstranit (odstraněno bude v experimentu I). Nepoužívejte stranu označenou velkým X. Stínítko s podstavcem [7]: Stínítko je upevněno na kulovém kloubu a podstavci, což umožňuje otáčení ve všech směrech (obr. 5). Stínítko může být umístěno podle potřeby na dvou místech, jak je ukázáno na obr. 2 nebo obr. 6.

Stránka 3 ze 6 Vzorek I [9]: Pružina ve tvaru šroubovice připevněná na kruhovém držáku pomocí bílé akrylové hmoty. Vzorek II [10]: Obrazec podobný dvojšroubovici vyrytý na skle, které je umístěné v kruhovém držáku. Digitální posuvné měřítko s držákem [14]: Digitální měřítko je připevněno k držáku (tento držák je potřebný až v I). Je na něm přepínač On/Off (zapnuto/vypnuto), tlačítko pro nastavení nulové hodnoty, přepínač jednotek mezi mm a palci (nechte nastaveno na mm), zajišťovací šroubek a točítko pro posun pravé čelisti měřítka. Digitální měřítko může být použito pro měření obrazců na listech pro záznam obrazců. Obrázek 6: Druhá poloha stínítka, na rozdíl od té na obr. 2. Listy pro záznam obrazců [17]: Poskytnuté papíry mohou být přeloženy napůl a připevněny ke stínítku pomocí plastových kolíčků. Ujistěte se, že označíte difrakční obrazce do obdélníkového chlívečku. Teorie Laserový paprsek o vlnové délce dopadá na válcový drát o průměru a je rozptýlen ve směru kolmém k drátu. Výsledný difrakční obrazec, který je možné pozorovat na stínítku, je znázorněn na obr. 7. Obrázek 7: Schématické znázornění difrakční obrazce jednoho válcového drátu o průměru. Obrázek 8: Schéma difrakčněinterferenčního obrazce dvou válcových drátů. Rozložení intenzity difrakčního obrazce na jednom drátu jako funkce úhlu, který paprsky svírají s optickou osou je ) ) * + Nulté maximum uprostřed je jasné a pro úhly, kdy Rozložení intenzity tedy má -té minimum pro úhly ) je roven nule, intenzita zmizí., které jsou dané jako Zde označuje směr na obě strany od nultého (prostředního) maxima ( ). Difrakčně-interferenční obrazec dvou stejných rovnoběžných drátů ve vzájemné vzdálenosti d (obr. 8) vznikne sloučením dvou obrazců (difrakce na jednotlivých drátech a jejich interference, jelikož jsou dva). Výsledné rozložení intenzity je dáno vztahem, kde ) ) [ ]

Stránka 4 ze 6 Na stínítku umístěném v dostatečné vzdálenosti D od drátu lze nalézt minima v z důvodu difrakce a v ( ) z důvodu interference (kde ). Obdobně je celkové rozložení intenzity pro skupinu čtyř stejných drátů (obr. 9) kombinací difrakce od každého drátu a interference párů drátů a závisí tedy na, a. Jinými slovy, na stínítku je možné pozorovat kombinaci tří různých obrazců rozložení intenzity. Obrázek 9: Skupina čtyř drátů. Počáteční nastavení 1. Zapněte napájení laseru a nastavte obě zrcadla tak, aby laserový paprsek dopadal na stínítko. 2. Použijte plastové pravítko a nastavte držák laseru a zrcadla tak, aby laserový paprsek byl rovnoběžný s povrchem dřevěné základny. 3. Ujistěte se, že stopa laseru je blízko středu stínítka. 4. Vypněte zdroj laseru. Připevněte listy pro záznam obrazců ke stínítku. 5. Připevněte dodané rovinné zrcátko ke stínítku pomocí plastových kolíčků a znovu laser zapněte. 6. Nastavte stínítko tak, aby se paprsek laseru vracel po stejné cestě zpět ke svému zdroji. Odstraňte zrcátko, jakmile se vám to povede nastavit. 7. Světla ve vaší cele mohou být zapnuta a vypnuta dle potřeby. Experiment Část A: Určení geometrických parametrů pružiny ve tvaru šroubovice Vzorek I je pružina ve tvaru šroubovice o poloměru a výšce jednoho závitu vyrobená z drátu konstantní tloušťky, jak je ukázáno na obr. 10(a). Podíváme-li se na pružinu z pohledu kolmice dopadu, bude její projekce shodná s dvěma sadami rovnoběžných drátů stejné tloušťky, kde v každé sadě jsou dráty vzdáleny o a dráty v sadách vůči sobě svírají úhel (obr. 10(b)). Obrázek 10: (a) Typická pružina ve tvaru šroubovice (b) Schématické znázornění při pohledu ze směru kolmice dopadu

Stránka 5 ze 6 Upevněte vzorek I do držáku vzorku a ujistěte se, že osa pružiny míří svislým směrem. Pokuste se získat na listu pro záznam obrazců jasný a ostrý difrakční obrazec ve tvaru X. Aby se vám to povedlo, budete asi muset nastavit toto - zaostření laserového paprsku (otáčením čepičky čočky na laseru) - orientaci paprsku (otáčením celého laseru tak, aby byly osvíceny pouze dvě otáčky pružiny) - intenzitu laseru (high/low přepínač na zdroji pro laser, high je hodně, low je lautrmálo) - osvětlení kolem vás (zapnutím nebo vypnutím světla v cele) Je-li hlavní maximum příliš světlé, můžete do obrazce na listu záznamu obrazců nalepit kulaté černé samolepky, abyste omezili rozptyl. Úloha Popis Body Označte do listu záznamu obrazců příslušné pozice (s použitím dodané tužky [13]) minima intenzity A1 v obou směrech od středového bodu, abyste později mohli určit a. Označujte prosím své listy 0,7 záznamu obrazců jako P-1, P-2 atd. Změřte vhodné vzdálenosti pomocí digitálního posuvného měřítka a zaznamenejte je do tabulky A1, A2 abyste později mohli určit. 0,5 A3 Nakreslete vhodný graf, označte ho Graf A1 a z jeho směrnice určete. 0,7 A4 Změřte vhodné vzdálenosti a zaznamenejte je do tabulky A2, abyste později mohli určit. 0,8 A5 Nakreslete vhodný graf, označte ho Graf A2 a z jeho směrnice určete. 0,6 A6 Z obrazce ve tvaru X určete úhel. 0,2 A7 Vyjádřete pouze pomocí a a spočtěte. 0,2 A8 Vyjádřete pouze pomocí a a spočtěte (zanedbejte tloušťku drátu ). 0,2 Část B: Určení geometrických parametrů obrazce podobného dvojšroubovici Obrázek 11(a) ukazuje dvě otočky dvojšroubovice. Obr. 11(b) je dvourozměrná projekce této pevné dvojšroubovice, díváme-li se na ni ze směru osy úhlu dopadu. Obě šroubovice mají tloušťku, mezi otáčkami je jejich kolmá vzdálenost a svírají úhel. Vzdálenost mezi šroubovicemi je. Vzorek II je obrazec podobný dvojšroubovici vyrytý do skleněné destičky (Obr. 12), jehož difrakční obrazec je podobný jako u dvojšroubovice. V této části určíte geometrické parametry vzorku II. Obrázek 11: (a) Typická pružina ve tvaru dvojšroubovice (b) Její schématické znázornění z pohledu ve směru kolmice dopadu.

Stránka 6 ze 6 Obrázek 12: Obrazec podobný dvojšroubovici na vzorku II. Upevněte vzorek II do držáku vzorku. Připevněte nový list pro záznam obrazců ke stínítku. Pokuste se na stínítku získat jasný a ostrý difrakční obrazec ve tvaru X. Úloha Popis Body Označte do listu záznamu obrazců příslušné pozice minima intenzity v obou směrech od B1 středového bodu, abyste později mohli určit a. Můžete použít více než jen jeden list 1,1 záznamu obrazců. B2 Změřte vhodné vzdálenosti a zaznamenejte je do tabulky B1, abyste později mohli určit. 0,5 B3 Nakreslete vhodný graf, označte ho Graf B1 a z jeho směrnice určete. 0,5 B4 Změřte vhodné vzdálenosti a zaznamenejte je do tabulky B2, abyste později mohli určit. 1,2 B5 Nakreslete vhodný graf, označte ho Graf B2 a z jeho směrnice určete. 0,5 B6 Změřte vhodné vzdálenosti a zaznamenejte je do tabulky B3, abyste později mohli určit. 1,6 B7 Nakreslete vhodný graf, označte ho Graf B3 a z jeho směrnice určete. 0,5 B8 Z obrazce ve tvaru X určete úhel. 0,2