Презентация, доклад к практической работе:Определение емкости лазерного диска дифракционным методом

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 дифракции
объяснить происхождение дифракционной картины на экране от лазерного диска
изучить технологию изготовления и записи информации на диск
рассчитать емкости дисков и сравнить с данными завода-изготовителя

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.

информации
Начало эксперимента
Расчет емкости CD-диска (1)
Расчет емкости CD-диска (2)
Экспериментальная часть

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]

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.

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 .

диске ( или период решетки ).
Из формулы :
D*sin(φ) = K*λ
Можно 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.

с числом штрихов
300

плотности питов). Результаты наблюдения дифракции на CD-R,
CD-RW, DVD-RW в пустом и записанном диске .

диска. Для всех дисков
H = 4*10 ⁴ мкм , l=25*10 ⁴ мкм
CD-R : N₁=4*10 ⁴ / 1.6 мкм = 2.5*10 ⁴
N₂ = 25*10 ⁴ мкм / 1.6мкм = 16*10 ⁴
N = 2.9*10 ⁴ * 16 *10 ⁴ = 46.4*10⁸
46.4*10 ⁸ /8 = 5.8 *10 ⁸ = 580МБ
CD-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 ⁸
40*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

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.