w1, STUDIA PŁ, TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI I ŻYWIENIA CZŁOWIEKA, ROK I, SEM 1, ROZNE

dzień 08.05.2014                            godzina 8.15-10.15                            grupa 1

wydział  BiNoŻ                                          kierunek  TŻiŻC

semestr  II                                                                 rok  akademicki  2013/2014

W1       Pomiar prędkości światła
kod  ćwiczenia              tytuł  ćwiczenia

Daria Woźniak
numer indeksu 190780
 

Sara Nastałek
numer indeksu 190724
 

Barbara Sroka
numer indeksu 190755

     ocena  ____

WSTĘP TEORETYCZNY

Prędkość światła jest to prędkość rozchodzenia się fal elektromagnetycznych. Prędkość światła w próżni w swobodnej przestrzeni jest jedną z podstawowych stałych fizycznych. Na podstawie obecnych danych prędkość światła C=299792,5 +/-0,4 km/s.      Znaczenie prędkości światła jako stałej fizycznej jest związane z jej niezmienniczością przy zmianie układu odniesienia. Prędkość światła w próżni stanowi maksymalną prędkość rozprzestrzeniania się oddziaływań fizycznych. Prędkość światła w ośrodku zależy od częstotliwości (dyspersja światła).

W tym wypadku należy rozróżniać prędkość fazową v=c/n, gdzie n to współczynnik załamania, i prędkość grupową wyrażającą prędkość rozprzestrzeniania się energii w fali monochromatycznej.

Metody pomiaru prędkości światła:

·         bezpośrednie

·         pośrednie

Współczynnik załamania światła- wielkość charakteryzująca zjawisko załamania fali. Odnosi się zazwyczaj do fali elektromagnetycznej, w szczególności do światła, ale definiuje się go również dla innych fal (np. akustycznych).

Wyróżnia się współczynnik załamania bezwzględny, równy stosunkowi prędkości światła w próżni do prędkości fazowej fali w danym ośrodku, oraz względny - pewnego ośrodka II względem ośrodka I - równy ilorazowi współczynników załamania bezwględnych ośrodków II i I. Współczynnik załamania zależy od długości fali (dyspersja, rozszczepienie światła, pryzmat, aberracja chromatyczna).

CEL DOŚWIADCZENIA

Ćwiczenie polegało na praktycznym pomiarze prędkości światła w powietrzu, wodzie i w ciele stałym. Następnie wyznaczenie współczynników załamania światła i obliczenie błędów.

PRZEBIEG ĆWICZENIA

Doświadczenie polegało na mierzeniu odległości zwierciadła w takich dwóch położeniach, gdzie figura Lissajous przyjmowała postać prostej. Dla powietrza pomiary wyglądały w ten sposób, iż ustawiłyśmy zwierciadło w położeniu blisko diody LED tak, aby na ekranie oscyloskopu pojawiła się prosta. Następnie odsuwałyśmy zwierciadło na taką odległość, aż na ekranie oscyloskopu, ponownie pojawiła się prosta. Dla bloku wody i tworzywa sztucznego, dokonywałyśmy dwóch pomiarów. Pierwszego z blokiem między aparaturą, a zwierciadłem, a następnie zdejmowałyśmy blok, i odsuwałyśmy zwierciadło aż do ponownego uzyskania linii prostej.

WYNIKI POMIARÓW

1. W powietrzu

L.p.

położenie początkowe [m]

położenie końcowe [m]

Różnica ∆x m

cśr [ms]

1.

-0,03

1,466

1,496

299798400

2.

-0,02

1,482

1,502

301000800

3.

-0,01

1,495

1,505

301602000

4.

0

1,498

1,498

300199200

5.

0,01

1,507

1,497

299998800

6.

0,02

1,526

1,506

301802400

7.

0,03

1,530

1,5

300600000

8.

0,04

1,540

1,5

300600000

wartości średnie:

1,5005

300700200

Korzystając ze wzoru:

c=4f∆x,

gdzie f – częstotliwość modulacji f=50,1 MHz = 50,1*106 Hz,
Δx – odległość zwierciadła od źródła światła.

Obliczamy prędkość światła w powietrzu.

Średnia wartość prędkości w powietrzu wynosi: 300 700 200 [ms]

2. W wodzie

L.p.

położenie początkowe [m]

położenie końcowe [m]

Różnica ∆x m

1.

-0,03

1,290

1,32

2.

-0,02

1,304

1,324

3.

-0,01