Fraunhofferova difrakce zobrazení interferenčního obrazce poloautomatickým měřením relativní intenzity záření v místě stínítka Stručný popis úlohy Zobrazení interferenčního obrazce, který vzniká difrakcí rovnoběžných paprsků na mřížce. Poloautomatické měření relativní intenzity světelného záření v závislosti na poloze detektoru. Zadání úlohy Na optické desce sestavte optickou soustavu pro měření difrakce na mřížce, tj. zdroj záření, kolimátor, mřížku a optický detektor tak aby na detektoru vznikal interferenční obrazec. Sestavte měřicí systém viz obr. 1. Centrální jednotku ADXO připojte prostřednictvím plochého kabelu k paralelnímu portu osobního počítače (port tiskárny, konektor CANON 25/Female). Sestaveným měřicím systémem proveďte měření relativní amplitudy intenzity záření fotodetektorem, umístěným v místě stínítka, respektive vzniku interferenčního obrazce v závislosti na poloze detektoru. Obr. 1 Blokové schéma měřicího systému. Podrobný popis měření s měřícím systémem Paralelní port musí být nastaven ve standardním módu SPP. Spusťte program OPTI01. Dle instrukcí v úvodu programu připojte k centrální jednotce ADXO na jejím zadním panelu plochým 9-ti žilovým kabelem ke konektoru (CANON 9/Female, PIN 1 8) modul budiče krokového motoru BKM viz obr. č. 1. Budič krokového motoru BKM připojte ke krokovému motoru, který nastavuje polohu optického detektoru. Pro automatickou funkci snímání polohy
na fotodetektoru je potřeba připojit napájení snímače koncové polohy detektoru na zadní stěnu centrální jednotky (konektor DIN 5). Kabel snímání koncových poloh fotodetektoru připojte do konektoru BNC "2" na čelním panelu centrální jednotky. Pro zesílení signálu z fotodetektoru (fotodiody, fototranzistoru) pro snímání interferenčního obrazce využijte s optickou stavebnicí dodávaného univerzálního zesilovače PHYWE. Schématické zapojení detektoru a zesilovače je uvedeno na obr. 2. Výstup univerzálního zesilovače (±10 V) připojte na analogový vstup centrální jednotky ADXO "0" (konektor BNC, ±10 V/1 kω). Obr. 2. Schématické znázornění fotodetektoru a zesilovače signálu. Do řídícího programu zadejte dle potřeby komentář k měření, který bude automaticky zahrnut do protokolu měření, který program po záznamu naměřených hodnot uloží do souboru. Dále zadejte jméno souboru (bez diakritiky max. 8 znaků, přípona max. 3 znaky). Po zadání jména souboru dalších hodnot tj. počtu měření a časovém intervalu sběru jednotlivých hodnot, program automaticky spustí nastavení polohy fotodetektoru a záznam (digitalizaci) signálu z fotodetektoru. Na obrazovce se postupně objevuje interferenční obrazec - poloha detektoru je vynášena na horizontální osu, relativní amplituda intenzity záření na vertikální osu. Po potvrzení stiskem klávesy ENTER program uloží naměřená data včetně komentáře ve formátu textových řetězců, které je možno importovat do standardních prostředků pro zpracování dat (např. MS-EXCEL ). Naměřené hodnoty (relativní intenzity záření/amplitudy) uložené jako čísla v "bitech" je možno interpretovat jako bezrozměrné (a.u.) nebo hodnoty vynásobit převodní konstantou 4,885 mv/bit a získat naměřenou hodnotu napětí ve voltech nebo po ocejchování systému v jiné, libovolné veličině s odpovídající jednotkou. Poloha je snímána ve zlomcích milimetru. Pro zpracování a vlastní vyhodnocení interferogramu je potřeba provést výše uvedený import dat do programu pro zpracování fyzikálních měření např. MATLAB a pomocí odpovídajících nástrojů tato data zpracovat. Výstupem je jednak tabulka naměřených hodnot a též grafické zobrazení interferogramu, které je možno vložit do dokumentu, respektive vypracovávaného protokolu měření.
Naměřené hodnoty a graf x [10nm] U [mv] x [10nm] U [mv] x [10nm] U [mv] x [10nm] U [mv] 1-4,93 55-4,54 109-4,05 163-1,12 2-4,15 56-5,03 110-3,71 164-1,12 3-4,49 57-4,54 111-3,76 165-1,07 4-5,03 58-4,2 112-4,49 166-1,95 5-4,59 59-4,54 113-4,64 167-2,68 6-4,05 60-5,08 114-4,1 168-2,73 7-4,49 61-4,54 115-4,25 169-2,73 8-5,12 62-4,15 116-4,93 170-3,42 9-4,68 63-4,49 117-4,73 171-3,95 10-4,1 64-4,93 118-4,2 172-3,95 11-4,54 65-4,64 119-4,25 173-4,29 12-5,12 66-4,25 120-4,98 174-3,81 13-4,64 67-4,54 121-4,93 175-4,1 14-4,15 68-4,93 122-4,34 176-4,78 15-4,49 69-4,59 123-4,2 177-4,39 16-5,12 70-4,15 124-4,93 178-3,81 17-4,68 71-4,64 125-4,93 179-4,25 18-4 72-4,93 126-4,25 180-4,73 19-4,49 73-4,68 127-4,15 181-4,34 20-5,17 74-4,1 128-4,05 182-3,81 21-4,59 75-4,29 129-4,83 183-4,15 22-4 76-4,98 130-5,03 184-4,68 23-4,39 77-4,59 131-4,25 185-4,39 24-5,08 78-4,2 132-4 186-3,9 25-4,39 79-4,44 133-4,64 187-4,2 26-3,81 80-4,93 134-4,98 188-4,83 27-4,1 81-4,73 135-4,2 189-4,44 28-4,68 82-4,25 136-4,05 190-3,81 29-4,05 83-4,44 137-4,73 191-4,15 30-3,46 84-4,88 138-4,93 192-4,64 31-3,81 85-4,64 139-4,2 193-4,25 32-4,1 86-4,2 140-4 194-3,76 33-3,51 87-4,1 141-4,78 195-4,15 34-2,93 88-4,68 142-4,88 196-4,68 35-3,42 89-4,39 143-4,05 197-4,2 36-3,76 90-3,86 144-3,95 198-3,51 37-3,27 91-3,95 145-4,49 199-3,71 38-2,83 92-4,25 146-4,49 200-4,05 39-3,32 93-4 147-3,61 201-3,32 40-3,71 94-3,42 148-3,46 202-2,1 41-3,37 95-3,32 149-3,86 203-1,02 42-2,93 96-3,76 150-3,66 204-0,15 43-3,27 97-3,37 151-3,17 205 1,95 44-3,86 98-2,78 152-2,39 206 4,15 45-3,56 99-2,78 153-1,76 207 4,83 46-3,32 100-3,42 154-1,51 208 6,59 47-3,86 101-3,22 155-1,37 209 9,71 48-4,34 102-2,73 156-0,78 210 13,96 49-4 103-2,64 157-0,34 211 16,69 50-3,86 104-3,46 158-0,49 212 19,08 51-4,29 105-3,61 159-0,78 213 22,45 52-4,73 106-3,17 160-0,63 214 26,01 53-4,29 107-3,46 161-0,34 215 28,45 54-4,15 108-3,95 162-0,73 216 28,99
x [10nm] U [mv] x [10nm] U [mv] x [10nm] U [mv] x [10nm] U [mv] 217 29,28 271 99,94 325 14,93 379-2 218 28,35 272 99,94 326 18,5 380-2,1 219 25,72 273 99,94 327 20,69 381-2,24 220 23,28 274 99,94 328 22,69 382-1,61 221 21,67 275 99,94 329 24,89 383-0,73 222 19,08 276 99,94 330 27,67 384-0,83 223 14,49 277 98,38 331 29,57 385-1,27 224 9,61 278 88,04 332 29,87 386-1,07 225 6,34 279 79,3 333 28,6 387-0,68 226 3,71 280 67,44 334 26,55 388-1,12 227 1,32 281 51,68 335 23,47 389-2,1 228-0,54 282 40,02 336 19,37 390-2,2 229-1,42 283 29,33 337 15,13 391-1,95 230-2,1 284 18,1 338 13,03 392-2,59 231-3,22 285 10,83 339 11,52 393-3,46 232-4,05 286 7,22 340 9,32 394-3,42 233-3,81 287 3,71 341 5,81 395-2,98 234-3,51 288 0,05 342 3,22 396-3,66 235-3,86 289-2 343 0,98 397-4,34 236-4,29 290-2,49 344-1,37 398-4,05 237-3,86 291-2,93 345-2,68 399-3,71 238-3,42 292-3,86 346-3,03 400-4,05 239-3,95 293-4,15 347-3,17 401-4,78 240-4,39 294-3,66 348-3,81 402-4,44 241-4 295-3,51 349-4,49 403-3,9 242-3,76 296-4,25 350-4,25 404-4,34 243-4,15 297-4,44 351-3,95 405-4,98 244-4,49 298-3,71 352-4,34 406-4,64 245-4 299-3,71 353-4,73 407-4,1 246-3,61 300-4,25 354-4,44 408-4,44 247-4 301-4,44 355-4,05 409-5,08 248-4,29 302-3,81 356-4,39 410-4,73 249-3,95 303-3,61 357-4,78 411-4,05 250-3,37 304-4,2 358-4,49 412-4,44 251-3,76 305-4,34 359-4 413-5,12 252-3,95 306-3,71 360-4,25 414-4,64 253-3,32 307-3,61 361-4,78 415-4 254-2,78 308-4,15 362-4,49 416-4,44 255-2,49 309-4,25 363-4,05 417-5,03 256-2,39 310-3,51 364-4,34 418-4,64 257-1,42 311-3,51 365-4,93 419-3,9 258 0,98 312-3,86 366-4,49 420-4,44 259 5,22 313-3,71 367-4,05 421-5,03 260 12,4 314-3,03 368-4,29 422-4,49 261 19,37 315-2,64 369-4,78 423-3,95 262 27,13 316-2,64 370-4,39 424-4,49 263 34,36 317-2,34 371-3,81 425-4,98 264 38,36 318-0,59 372-4,05 426-4,49 265 46,8 319 1,42 373-4,54 427-4 266 60,56 320 3,42 374-3,95 428-4,29 267 76,52 321 4,78 375-3,22 429-4,88 268 86,23 322 7,42 376-3,27 430-4,39 269 97,99 323 10,35 377-3,32 431-3,81 270 99,94 324 12,2 378-2,68 432-4,1
x [10nm] U [mv] x [10nm] U [mv] x [10nm] U [mv] x [10nm] U [mv] 433-4,59 456-4,59 479-4,29 502-4,49 434-4,05 457-4,98 480-4,25 503-4 435-3,42 458-4,54 481-4,88 504-4 436-3,76 459-4,15 482-4,73 505-4,83 437-4,25 460-4,73 483-4 506-4,88 438-3,81 461-4,98 484-4,05 507-4,1 439-3,03 462-4,59 485-4,49 508-4,15 440-3,42 463-4,15 486-4,34 509-4,98 441-3,81 464-4,54 487-3,76 510-5,03 442-3,42 465-5,03 488-3,42 511-4,29 443-2,98 466-4,54 489-3,9 512-4,2 444-3,56 467-4,25 490-3,61 445-4,1 468-4,54 491-2,64 446-3,86 469-4,93 492-2,54 447-3,46 470-4,73 493-3,22 448-3,95 471-4,34 494-3,27 449-4,49 472-4,34 495-2,78 450-4,15 473-5,03 496-2,73 451-3,9 474-4,73 497-3,61 452-4,34 475-4,34 498-3,76 453-4,78 476-4,39 499-3,32 454-4,39 477-4,88 500-3,46 455-4,15 478-4,68 501-4,25 Difrakce na mřížce M1 E x