Презентация к практической работе:Определение емкости лазерного диска дифракционным методом

Тема: «Определение емкости лазерного CD диска дифракционным методом»Выполнила: Цепляева Анастасияученица 11А класса МБОУ СОШ № 2 г.Дзержинска Руководитель: Сахарова ТА, учитель физики Цели и задачи Цель: определить емкость лазерного диска, используя его участок как дифракционную решетку Задачи: изучить явление дифракцииобъяснить происхождение дифракционной картины на экране от лазерного дискаизучить технологию изготовления и записи информации на диск рассчитать емкости дисков и сравнить с данными завода-изготовителя Физическое обоснование методаНарушение целостности волнового фронта происходит на любых препятствиях, сравнимых с длиной волны. Ступенька, которая образуется при прожиге лазерного диска, отвечает условиям дифракции, о чем свидетельствует получение дифракционной картины на экране.Опыт по наблюдению дифракции. Обоснование выбранного метода и результаты экспериментаТехнология изготовления диска и особенности записи информацииНачало экспериментаРасчет емкости CD-диска (1)Расчет емкости CD-диска (2)Экспериментальная часть Технология изготовления диска и особенности записи информации По своему устройству диск CD-R , напоминает слоёный пирог. Основа диска сделана из поликарбоната, на который нанесен специальный слой, служащий для хранения информации. Однако этот слой первоначально при изготовлении получает рельеф – сплошную спиральную канавку , чтобы на незаписанной заготовке удержать записывающую головку на воображаемой спирали с достаточной точностью. Благодаря этим канавкам можно уподобить кусочек диска дифракционной решетке. В результате «прожига» или иначе записи информации на диск основа в этой точке деформируется. Прозрачность этого участка ухудшается и это эквивалентно «питу» [1] Начало эксперимента Вырезанный кусочек CD-диска является отражательной дифракционной решеткой, дорожки идут параллельно, а пучок монохроматического света падает нормально на поверхность диска. По измерению дифракции можно определить шаг расположения дорожек , а значит. И их число . Предполагая, что плотность размещения питов на дорожке такая же, как и шаг дорожек, можно рассчитать общее число питов, а значит, и объем информации. Расчет емкости Для вычисления числа дорожек на диске надо измерить внутренний и внешний радиусы кольца с дорожками. Их значения : r₁=2 см, r₂ = 6 см.Тогда ширина кольца = 4 см = 4*10 ⁴ мкм Число дорожек на диске: N ₁ = h/d = 4*10 ⁴ / 1.4 мкм = 2.9*10 ⁴ Длина средней дорожки радиусом 4 см: l = 2πR = 6.28 *4 = 25 см = 25* 10⁴ мкм Если предположить. Что расстояние между соседними битами на дорожке, примерно такое же, как и между дорожками, т.е дельтаl=d, то число бит на средней дорожке : N₂= l/∆ l = 25*10 ⁴ мкм/ 1.4 мкм = 18*10⁴ Тогда общее число бит на диске N = N ₁ *N ₂ = 52*10⁸ Число байт N₃ = N/8 . Таким образом, получаем задачу определить d – расстояние между дорожкамина лазерном диске ( или период решетки ).Из формулы : D*sin(φ) = K*λМожно вычислить период дифракционной решетки: D= λ /sin(φ) , где D – период решетки λ – длина волны излучения лазера Длину волны лазера определили экспериментально и сравнили с данными завода-изготовителя. Экспериментальная частьЭкспериментальная установкаТаблица 1Таблица 2Наш расчетВыводы Экспериментальная установкаДифракционная решеткаЛазерЛинейкаЭкранШтатив Экспериментальные данныеОпределение длины волны лазераN – число штрихов используемых решеток Решетка с числом штрихов300 Экспериментальные данныеПоставим вопрос: зависит ли угол дифракции от «заполненности» диска ( плотности питов). Результаты наблюдения дифракции на CD-R, CD-RW, DVD-RW в пустом и записанном диске . Расчеты емкости дисков.Исходя из найденных значений d могу вычислить объем каждого диска. Для всех дисковH = 4*10 ⁴ мкм , l=25*10 ⁴ мкмCD-R : N₁=4*10 ⁴ / 1.6 мкм = 2.5*10 ⁴ N₂ = 25*10 ⁴ мкм / 1.6мкм = 16*10 ⁴N = 2.9*10 ⁴ * 16 *10 ⁴ = 46.4*10⁸46.4*10 ⁸ /8 = 5.8 *10 ⁸ = 580МБCD-RW: N ₁ = 4*10 ⁴ мкм / 1, 588мкм = 2,5*10 ⁴ N ₂ = 25*10 ⁴ мкм/ 1.588 мкм = 15,7*10 ⁴ N= 2.5*10 ⁴ * 15.7*10 ⁴ = 40 *10 ⁸40*10 ⁸ / 8 = 5*10 ⁸ = 500МБ DVD-RW : N ₁ = 4*10 ⁴ мкм / 0.814мкм = 5*10 ⁴ N ₂ = 25*10 ⁴ мкм / 0.814 мкм = 31*10 ⁴ N = 5*10 ⁴ * 31*10 ⁴ = 155*10 ⁸ 155*10 ⁸ /8 =19.3 *10 ⁸ = 1930Мб = 1,9 ГБ Выводы Из анализа экспериментальных данных можно сделать следующие выводы: в пределах ошибки можно заключить, что период решетки одинаков для записанного и пустого дисков . Это можно объяснить тем, что прожиг осуществляется на одну глубину и условия для возникновения дифракции не изменяются период решетки DVD диска значительно меньше, чем у CD. Это объясняет технология изготовления расчет емкости диска показывает , что она совпадает с заданной заводом-изготовителем в пределах ошибки Спасибо за внимание.