Fysik

Bestemmelse af lysetshastighed via Roterende spejl og laser

21. november 2013 af nymannjakobsen (Slettet) - Niveau: B-niveau

Vi er igang med vores gruppe projekt hvor vi skal bestemme lysetshastighed, vores forsøgsopstilling ser således ud:

Usikkerheder i målinger:

F-R +-3 cm.

alle andre målinger i opstillingen +-1 cm

Vi markede laser lysprikken på væggen inden vi tændte for det roterende spejl, og satte en prik igen mens den var igang, afstanden mellem de to prikker var på 4 mm, med en usikkerhed på +-0,5 mm.

Det roterende spejl har en omdrejningshastighed på 450 omdregjninger pr. sekund.

Jeg er meget i tvivl om hvordan vi skal regne det ud, jeg har set andre eksempler på forsøget b.la.: http://www.phys.au.dk/fileadmin/site_files/gymnasie/besøgsservice/studieretning/SRP_2010.pdf

Men forskellen mellem deres forsøg og vores er at vi ikke har en skærm at aflæse på, men blot en væg og en papir strip.

Vi prøvede med deres formel og fik: 

altså en afvigelse på omkring 81000 m/s.

Det virkede ikke rigtigt, og vores lærer mente vi skulle kigge på den vinkel lyset bøjede, han snakkede om at vi skulle ignorere de små usikkerheder i vores trekants beregning og danne en trekant fra laseren vinkelret til den ene prik, og bruge den anden prik som det sidste hjørne, vi ved at afstanden mellem prikkerne er 4 mm og afstanden fra den ene prik til splitteren er 2,7 m.

Jeg er ikke sikker på tanken bag min sidste udregning, vi talte om at bruge en formel med vores roterende spejls omdrejningshastighed.. noget alá: (450*2pi)/(B/2).. kan ikke se idéen med det..

TLDR; jeg kan ikke gennemskue hvad formel jeg skal bruge for udregningen af lysets hastighed.. jeg kan særdeles ikke forstå hvordan jeg skal koble trekantsberegningen og evt. vores første forsøg på en udregning sammen.


Brugbart svar (0)

Svar #1
21. november 2013 af peter lind

Di tegning af forsøgsopstillingen er delvist skjult af reklame. Kan du ikke kopier den længere ned hvor der ikke er reklamer


Brugbart svar (0)

Svar #2
21. november 2013 af hesch (Slettet)

Højeklik på billedet, vælg "vis billede" i menuen.


Brugbart svar (0)

Svar #3
21. november 2013 af peter lind

Jeg synes det hele er meget uklart. Der er ingen ordentlig beskrivelse af eksperimentet. For eks. Hvad skal den optiske linse gøre godt for.Rent umiddelbart kan den kun sørge for at samle strålerne; men det burde ikke være nødvendig med en laser og selv om det var har den ingen indflydelse på noget andet. Derfor er det også mystisk hvorfor den indgår i beregningerne, som du selv er inde på. På samme måde hvad skal beam-splitteren gøre godt for. Er det noget med interferens ?

Der tales om små usikkerheder i en trekantberegning. Er der en anden trekantsberegning end den der angives senere? og hvilken ?

"danne en trekant fra laseren vinkelret til den ene prik," skal det ikke være fra beamsplittern og vinkelret i forhold til hvad ?

PB/PR = 2,7m/4,56 m  Du har 2,7/0,004

For så små tal vil en lille fejl i inddata giver en stor fejl i resultatet af en inverstan beregninger, så find hellere direkte den anden vinkel som invtan(0,004/2,7) ≈ 0,004/2,7 = 0,000148148 radianer. Det er også simplere

Den relative måleusikkerhed på pletafstanden er relativt meget stor, så det er egentlig ikke så mærkelig at du får en stor afvigelse dog rent umiddelbart dog ikke så stor som du faktisk fik


Svar #4
21. november 2013 af nymannjakobsen (Slettet)

Hej Peter, tak for dit svar..

Vi prøvede forsøget den anden dag uden optisk linse og der kunne vi ikke aflæse en prik når det roterende spejl var i gang.. så vi har brugt den optiske linse for at fokusere strålingen.. 

""danne en trekant fra laseren vinkelret til den ene prik," skal det ikke være fra beamsplittern og vinkelret i forhold til hvad ?"  Du har ret, det er også det jeg har regnet på :-)

"Der tales om små usikkerheder i en trekantberegning. Er der en anden trekantsberegning end den der angives senere? og hvilken ?" .. Nej det er der ikke, det var blot mig der havde formuleret mig dårligt..

Vi regnede også lidt på, hvad pletafstanden skulle have været hvis vi skulle have ramt den rigtige hastighed for lys.. der kom vi frem til at den skulle være på omkring 2,8 mm..

Til dem der ikke kunne se opstillingen for reklamen: http://i.imgur.com/OIr9d8k.png


Brugbart svar (0)

Svar #5
21. november 2013 af Andersen11 (Slettet)

Forsøget ligger sikkert tæt på forsøget i denne beskrivelse

http://www.pas.rochester.edu/~pavone/particle-www/teachers/demonstrations/FoucaultDemonstration.htm


Brugbart svar (0)

Svar #6
21. november 2013 af Andersen11 (Slettet)

Man skal have fat i den vinkel, som spejlet drejes, mens lyset bevæger sig fra R til F og tilbage til R. Her vil man så få brug for spejlets vinkelhastighed.


Brugbart svar (1)

Svar #7
22. november 2013 af peter lind

Jeg har fået kigget lidt på det siden i går. Der er noget gæt om opstillingen

Returstrålen kastes fra det roterende spejl kastes tilbage til beamsplitteren, hvor en del drejes 90º hvorefter den kastes op på en skærm.

Der er så flere muligheder for den angivne vinkel. Hvad der sker er afhængig af præcis hvad beamsplitteren gør. De nedenfor angivne muligheder er ikke alle lige sandsynlige: men jeg tager dem med da jeg ikke er sikker på opstillingen.

Da det er meget lille vinkel kan man med god tilnærmelse erstatte tan(u) med u når u måles i radianer.

1.

d er afstanden mellem strålerne ved B. Det giver u = d/dRB, Der er regnet med d/dOB hvilket ikke ser sandsynligt ud, da O's eneste opgave er at fokusere strålen. Brugen af den anden afstand giver at du skal gange dit resultat med 5/4,56 hvilket giver 2,33*108m/s

2. Strålerne fortsætter med samme vinkelafbøjning efter passage af splitteren. I så fald er u=d/(dRB+dBP)

dRB+dBP = 4,56+2,7 m = 7, 26  så fald skal dit resultat ganges med 7,26/5 hvilket giver 3.08*108 m/s

3. Vinkelforskellen bliver fordoblet ved passage af splitteren. Det vil ske hvis det reelt er en spejling


Brugbart svar (1)

Svar #8
22. november 2013 af peter lind

Jeg har opdaget en fejl i punkt 1 ovenover. Man skal gange med 4,56/5 så resultatet bliver endnu dårligere


Skriv et svar til: Bestemmelse af lysetshastighed via Roterende spejl og laser

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.