wyższa szkoła inżynierii dentystycznej

advertisement
Wyższa Szkoła Inżynierii Dentystycznej im. prof. A. Meissnera w Ustroniu
LABORATORIUM FIZYCZNE
ĆWICZENIE nr 9
Wyznaczanie długości fali świetlnej metodą siatki
dyfrakcyjnej
WPROWADZENIE
Światło ma naturę korpuskularno-falową. Z falowej natury światła wynikają zjawiska
polaryzacji, interferencji oraz dyfrakcji. Badając zjawisko dyfrakcji światła na tzw. siatce
dyfrakcyjnej można wyznaczyć długość fali świetlnej. Siatkę dyfrakcyjną stanowi szereg
szczelin umieszczonych w równych od siebie odległościach w nieprzezroczystym ekranie. W
praktyce siatkę dyfrakcyjną otrzymuje się najczęściej przez porysowanie płaskorównoległej
płytki szklanej za pomocą diamentu szeregiem równoległych kresek. Przestrzenie między
rysami to tzw. szczeliny. Jeśli na siatkę dyfrakcyjną prostopadle do jej powierzchni pada
wiązka promieni równoległych to, zgodnie z zasadą Huygensa, każda szczelina staje się
źródłem nowej fali kulistej. Zjawisko to nazywamy dyfrakcją, czyli uginaniem
prostoliniowego biegu promieni. Promienie ugięte mogą nakładać się czyli interferować ze
sobą, gdyż są promieniami spójnymi, czyli różnice faz między nimi zależą tylko od różnic
dróg geometrycznych, a nie zależą od czasu. Biorąc pod uwagę wiązki promieni ugiętych
obserwuje się ich wzmocnienie w pewnych kierunkach, a w innych ich wygaszenie
(częściowe lub całkowite). Promienie ugięte doznają wzmocnienia, jeżeli różnica ich dróg
optycznych jest równa całkowitej wielokrotności długości fali światła padającego. Warunek
wzmocnienia promieni ugiętych na siatce dyfrakcyjnej ma zatem postać:
d * sin   m
We wzorze tym d oznacza odległość miedzy sąsiednimi szczelinami czyli tzw. stałą siatki
dyfrakcyjnej, natomiast m to rząd widma (n = 1,2,3,...) Dla każdej wartości długości fali kąt
wzmacniania się promieni ugiętych jest inny, tak więc mierząc kąt ugięcia przy pomocy
spektrometru możemy wyznaczyć długość fali świetlnej.
Długość fali świetlnej

d * sin  m
m
(1.1)
gdzie, d – stała siatki
αm – kąt ugięcia (położenie kątowe widma)
m – rząd widma
ZAGADNIENIA DO KOLOKWIUM WSTĘPNEGO

Interferencja oraz dyfrakcja światła

Siatka dyfrakcyjna, równanie siatki dyfrakcyjnej

Światło spójne i niespójne, widma liniowe i ciągłe
APARATURA
Spektrometr z goniometrem, lampy spektralne, siatka dyfrakcyjna
WYKONANIE ĆWICZENIA
1. Sprawdzić justowanie spektrometru (wyłącznie w obecności prowadzącego)
2. Włączyć lampę spektralną rtęciową. Przy pomocy lunety zaobserwować ostry obraz
szczeliny.
3. Zmierzyć dokładnie położenie zerowe lunety. (Mając obraz szczeliny w polu widzenia
lunety dokręcić śrubę blokującą. Następnie śrubą tzw. leniwką przesunąć krzyż na
środek obrazu szczeliny. Odczytać na skali noniusza położenie zerowe α0; po
skończonym pomiarze zluzować śrubę blokującą)
4. Sprawdzić ustawienie siatki dyfrakcyjnej (Siatka powinna być ustawiona prostopadle
do wiązki światła z kolimatora)
5. Przesunąć lunetę w prawo do pojawienia się barwnych prążków pierwszego rzędu
(oraz widma wyższych rzędów). Następnie przesunąć lunetę w lewo i również
zaobserwować widmo pierwszego rzędu. (oraz widma wyższych rzędów)
6. Wyznaczyć wartości kątów ugięcia αp (prawa strona) oraz αl (lewa strona) dla każdego
prążka widm pierwszego i drugiego rzędu. (Dokładne wartości kątów ugięcia uzyskać
poprzez ustawienia krzyża na wybranym prążku i odczytanie wartości na skali
noniusza)
7. Po zakończeniu pomiarów dokładnie uporządkować stanowisko pracy
OPRACOWANIE WYNIKÓW
1. Dla każdego z badanych prążków widma pierwszego i drugiego rzędu wyznaczyć
średni kąt ugięcia α jako α= ½(αp+ αl)
2. Korzystając ze wzoru 1.1 obliczyć długość fal świetlnych λ dla lampy rtęciowej
3. Porównać otrzymane wartości z danymi tablicowymi
UWAGA: Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać:

stronę tytułową

cześć teoretyczną (około 1 strona A4)

wyniki pomiarów podpisane przez prowadzącego

obliczenia, wykresy

dyskusje dokładności pomiarów

porównanie otrzymanych wyników z danymi tablicowymi
 literatura
LITERATURA
Henryk Szydłowski: PRACOWNIA FIZYCZNA, PWN
Tadeusz Dryński: ĆWICZENIA LABORATORYJNE Z FIZYKI, PWN
Download
Random flashcards
ALICJA

4 Cards oauth2_google_3d22cb2e-d639-45de-a1f9-1584cfd7eea2

66+6+6+

2 Cards basiek49

Create flashcards