Pho.rs: 532 нм

1.1 ^?? Измерьте зависимость фототока фотодиода от расстояния между поверхностью фотодиода и ближней к фотодиоду точкой светодиода. Измерительная поверхность фотодиода и линза светодиода при этом должны находиться на одном горизонтальном уровне.

1 Измерено 10 точек зависимости фототока от расстояния между светодиодом и фотодиодом.	10 × 0.10
2 Участник измерил 5 и более точек и среди них есть измерение при $r \geqslant 5.0$ см.	0.50
3 Участник измерил 5 и более точек и среди них есть измерение при $r \leqslant 1.0$ см.	0.50

1.2 ^?? Разомкните цепь питания светодиода. Измерьте фоновое значение силы тока фотодиода с точностью не менее $5 \%$. Оцените погрешность измерения. При необходимости модифицируйте измерительную схему.

1 Предложена схема измерения силы тока с помощью вольтметра.	1.00
2 Погрешность измерения фона оценена в соответствии с рекомендациями ЦПМК. Оценивается только в случае использования режима вольтметра и разумного значения фона $\leqslant 10 ~\text{мкА}$.	0.50

1.3 ^?? Проверьте, является ли сила тока фотодиода пропорциональной интенсивности падающего на него света. Для этого постройте график измеренной зависимости в линеаризованном виде и сделайте соответствующий вывод.

1 Линеаризация $\sqrt{\frac{1}{I_{ph}}}(r)$.	0.80
2 Линеаризация ${I_{ph}}\left(\frac{1}{r^2}\right)$ или $\ln{I_{ph}}(\ln{r})$.	0.40
3 Пересчитаны значения.	10 × 0.10
4 График: нанесение точек. Точки оцениваются только при верном нанесении на график.	10 × 0.10
5 Культура построения графика: масштаб.	2 × 0.20
6 Культура построения графика: оформление осей.	2 × 0.20
7 График: проведение прямой.	0.20
8 Сделан вывод, о прямой пропорциональности между фототоком и мощностью падающего на фотодиод света. Также пункт оценивается, если сделан вывод о прямой пропорциональности в большей части измеренного диапазона. Пункт оценивается только в том случае, если точки на графике хорошо описываются линейной функцией в большей части диапазона.	1.00
9 * При выборе неверной линеаризации (не указанной выше в критериях) могут быть оценены только пункты 5 и 6 графика.

2.1 ^?? Измерьте зависимость силы тока, текущего через фотодиод от силы тока, текущего через светодиод.

1 Приведена правильная схема для изменения силы тока через фотодиод с использованием потенциометра в качестве делителя напряжения.	0.80
2 Измерена зависимость $I_{ph}(I)$ (10 точек). Оценивается даже в том случае, если предложенная схема не соответствует авторской.	10 × 0.10
3 Измерено не менее 2 экспериментальных точек при токах светодиода $I\leqslant3$ мА (оценивается только в случае применения правильной схемы измерений).	0.50

2.2 ^?? Постройте график измеренной зависимости. Сделайте вывод, можно ли считать, что график описывается прямой пропорциональностью во всем диапазоне измерений.

1 График: нанесение точек. Точки оцениваются только при верном нанесении на график.	10 × 0.10
2 Культура построения графика: масштаб.	2 × 0.20
3 Культура построения графика: оформление осей.	2 × 0.20
4 График: проведение прямой на участке $I\geqslant3$ мА.	0.20
5 Есть нелинейный участок при $I\leqslant3$ мА.	0.50
6 Сделан обоснованный вывод, что зависимость $I_{ph}(I)$ нельзя считать прямой пропорциональностью на всём диапазоне.	0.70

3.1 ^?? Подайте на светодиод напряжение от двух батареек АА. Изменяя относительное положение фотодиода и светодиода, измерьте зависимость силы тока фотодиода от угла $\varphi$ (см. рис. 6) между осью светодиода и линией, соединяющей вершину светодиода и центральную точку измерительной поверхности фотодиода.

1 Измерения зависимости $I(\varphi)$.	15 × 0.10
2 Участник измерил 10 и более точек и среди них есть измерения при $\varphi \geqslant 20^\circ$.	0.50
3 Найдено положение локального максимума диаграммы направленности около направления соответствующего углу в $\varphi=60^\circ$.	0.50

3.2 ^?? Постройте график измеренной зависимости. Определите угол, соответствующий уменьшению фототока в 5 раз.

1 График: нанесение точек. Точки оцениваются только при верном нанесении на график.	15 × 0.10
2 Культура построения графика: удобный масштаб.	2 × 0.20
3 Культура построения графика: оформление осей.	2 × 0.20
4 График: проведена сглаживающая кривая.	0.20
5 Угол, соответствующий уменьшению фототока в 5 раз лежит в диапазоне $[8{,}0; 20{,}0]^\circ$ при расчете уменьшения относительно точки $\varphi=0$. Угол, соответствующий уменьшению фототока в 5 раз лежит в диапазоне $[5{,}0; 15{,}0]^\circ$ при расчете уменьшения относительно точки локального максимума диаграммы.	1.50
6 Угол, соответствующий уменьшению фототока в 5 раз лежит в диапазоне $[6{,}0; 22{,}0]^\circ$ при расчете уменьшения относительно точки $\varphi=0$. Угол, соответствующий уменьшению фототока в 5 раз лежит в диапазоне $[3{,}0; 17{,}0]^\circ$ при расчете уменьшения относительно точки локального максимума диаграммы.	0.50

4.1 ^?? Изменяя относительное положение фотодиода и светодиода,
определите угол $\varphi_1$, соответствующий первому дифракционному максимуму, отвечающему длине волны $\lambda_{led}$.

1 Получено значение $\varphi_1 \in [26,30]^\circ$.	2.00
2 Получено значение $\varphi_1 \in [24,32]^\circ$.	1.00

4.2 ^?? Рассчитайте длину волны максимума спектра излучения светодиода $\lambda_{led}$.

1 Записана или явно использована формула для пересчёта длины волны $\lambda_{led} = \frac{D}{N}\cdot \sin(\varphi_1)$, где $D=1$ мм.	0.50
2 Получено значение $\lambda_{led} \in [880, 1000]$ нм.	0.50
3 Получено значение $\lambda_{led} \in [810, 1060]$ нм.	0.20

5.1 ^?? Изменяя относительное положение фотодиода и лазера, измерьте зависимость силы тока фотодиода от угла между осью лазера и линией, соединяющей середину щели дифракционной решетки и центральную точку измерительной поверхности фотодиода. Для каждого положения фотодиода перекрывайте лазерный пучок у его выходного окна, например, с помощью батарейного отсека, и измеряйте фоновое значение силы тока. Проведите измерения в диапазоне от 0 до 40 градусов через каждый градус.

Измерения зависимости силы тока $I_{ph}$ фотодиода от угла $\varphi$.
2 41 точка и более	1.60
3 31-40 точек	1.40
4 21-30 точек	1.00
5 11-20 точек	0.70
6 1-10 точек	0.40
Измерения фонового значения силы тока $I_{ph0}$. Если фоновое значение тока указано с точностью до двух значащих цифр и более, то пункт оценивается, если во всем диапазоне измерений есть не менее 5 различных значений. Если фоновое значение тока указано с точностью до 1 значащей цифры, значения фона могут одинаковыми.
8 31 и более точек	0.40
9 21-30 точек	0.30
10 11-20 точек	0.20
11 1-10 точек	0.10

5.2 ^?? Рассчитайте разность фототока с лазерным излучением и без в нулевом положении фотодиода $\left(I_{p h}-I_{p h 0}\right)(\varphi=0)$. Рассчитайте разность фототока с лазерным излучением и без во всем диапазоне измеренных углов $\left(I_{p h}-I_{p h 0}\right)(\varphi)$.

Постройте график натурального логарифма отношения измеренных величин $\ln\dfrac{\left(I_{p h}-I_{p h 0}\right)(\varphi)}{\left(I_{p h}-I_{p h 0}\right)(\varphi=0)}$ от угла $\varphi$. Будем называть данную зависимость спектром дифракционной картины.

1 Пересчитаны значения $(I_{ph} - I_{ph0})(\varphi)$.	0.40
2 Пересчитаны значения $\ln\dfrac{(I_{ph} - I_{ph0})(\varphi)}{(I_{ph} - I_{ph0})(\varphi = 0)}$ для построения графика.	0.40
3 График: нанесение точек. Точки оцениваются только при верном нанесении на график.	0.40
4 Культура построения графика: удобный масштаб.	2 × 0.20
5 Культура построения графика: оформление осей.	2 × 0.20
6 График: проведена сглаживающая кривая.	0.20
7 Вид графика: на графике присутствуют пик ($\varphi_1$), соответствующий первому дифракционному максимуму $\lambda=532$ нм.	0.50
8 Вид графика: на графике присутствуют пик ($\varphi_3$), соответствующий второму дифракционному максимуму $\lambda=532$ нм.	0.50
9 Вид графика: на графике присутствуют пик ($\varphi_2$), соответствующий первому дифракционному максимуму длины волны накачки лазера.	1.50

5.3 ^?? Укажите углы максимумов спектра дифракционной картины (не включая нулевой). Какие из указанных углов соответствуют длине волны лазерного излучения в $\lambda_1=532 \ нм$?

1 Указаны углы максимумов спектра дифракционной картины (не включая нулевой): $\varphi_1 \in [15;17]^\circ$, $\varphi_2 \in [23;25]^\circ$, $\varphi_3 \in [32;34]^\circ$.	3 × 0.30
2 Указано, что длине волны $\lambda_1 = 532$ нм соответствует значение $\varphi_1$.	0.20
3 Указано, что длине волны $\lambda_1 = 532$ нм соответствует значение $\varphi_3$.	0.30

5.4 ^?? Установите сразу после указки кювету с раствором марганцовки (см. рис. 10). Укажите, видно ли зеленое свечение зайчика от пучка лазера, прошедшего через марганцовку.

1 Указано, что зелёного зайчика не видно.

0.20

5.5 ^?? Вновь измерьте спектр дифракционной картины. Проведите измерения в диапазоне от 0 до 40 градусов.

Измерения зависимости силы тока $I_{ph}$ фотодиода от угла $\varphi$.
2 41 и более точек	1.60
3 31-40 точек	1.40
4 21-30 точек	1.00
5 11-20 точек	0.70
6 1-10 точек	0.40
Измерения фонового значения силы тока $I_{ph0}$. Если фоновое значение тока указано с точностью до двух значащих цифр и более, то пункт оценивается, если во всем диапазоне измерений есть не менее 5 различных значений. Если фоновое значение тока указано с точностью до 1 значащей цифры, значения фона могут одинаковыми.
8 31 и более точек	0.40
9 21-30 точек	0.30
10 11-20 точек	0.20
11 1-10 точек	0.10

5.6 ^?? Постройте график измеренного спектра.

1 Пересчитаны значения $(I_{ph} - I_{ph0})(\varphi)$.	0.40
2 Пересчитаны значения $\ln\dfrac{(I_{ph} - I_{ph0})(\varphi)}{(I_{ph} - I_{ph0})(\varphi = 0)}$ для построения графика.	0.40
3 График: нанесение точек. Точки оцениваются только при верном нанесении на график.	0.40
4 Культура построения графика: удобный масштаб.	2 × 0.20
5 Культура построения графика: оформление осей.	2 × 0.20
6 График: проведена сглаживающая кривая.	0.20
7 Вид графика: на графике присутствуют 2 пика (по сравнению с графиком п. 5.2 пропал первый пик).	2 × 0.90

5.7 ^?? Укажите длины волн пиков спектра излучения лазера. Объясните полученный ответ.

1 Указано, что максимум в направлении $\varphi_1$ соответствует первому дифракционному максимуму длины волны $\lambda_1 \in [490; 570]$ нм.	0.20
2 Указано, что максимум в направлении $\varphi_2$ соответствует первому дифракционному максимуму длины волны $\lambda_2 \in [780;850]$ нм.	0.30
3 Указано, что максимум в направлении $\varphi_3$ соответствует первому дифракционному максимуму длине волны $\lambda_3 \in [980; 1140]$ нм.	0.40
4 Указано, что марганцовка поглощает зеленый свет, но не поглощает инфракрасное излучение.	1.50

532 нм

Разбалловка