Sprawozdanie z laboratorium z fizyki

Ćwiczenie nr 8

Temat ćwiczenia: Pomiar długości fali świetlnej i stałej siatki dyfrakcyjnej.

Data wykonania ćwiczenia: 5.05.2010 r.

Data oddania sprawozdania …
Ocena : …

I.

Wstęp teoretyczny.

Dyfrakcja (ugięcie fal świetlnych)- do tego zjawiska zachodzi przy przechodzeniu światła

przez małe otwory lub małe zasłony albo na krawędzi zasłony. Promienie odchylają się
wtedy od kierunków jakie wyznacza prawo prostoliniowego rozchodzenia się światła.

1

Zjawisko dyfrakcji można wykorzystać do bardzo precyzyjnych pomiarów długości fali
światła przy znanej wartości stałej

siatki i odwrotnie.

Siatka dyfrakcyjna to zespół szczelin wyciętych w nieprzezroczystej zasłonie.

Stała siatki jest odległością pomiędzy środkami dwóch sąsiednich szczelin.

Ponieważ dla

każdej pary sąsiednich szczelin różnica dróg wynosi dsin

ϕ

to warunek na wystąpienie

maksimum interferencyjnego możemy zapisać w postaci:

λ

ϕ

k

d

=

sin

Wyjaśnienie zjawiska dyfrakcji daje tzw. zasada Huygensa. Mówi ona, że każdy punkt, do
którego dochodzą fale świetlne, zachowuje się tak, jak gdyby w nim było wtórne źródło,
wysyłające elementarną falę kulistą. Te nowe fale doprowadzają drgania świetlne do dalszych
punktów ośrodka. Widoczny na ekranie obraz prążkowy powstaje w wyniku interferencji
ugiętych na krawędzi przesłony fal elementarnych.

Za pomocą zasady Huygensa można z

góry naszkicować obraz dyfrakcyjny otworu lub przesłony o ustalonych rozmiarach.

Interferencja-

powstaje w wyniku nałożenia się dwóch lub więcej fal w danym punkcie

przestrzeni. W wyniku tego dochodzi do lokalnych wzmocnień i wygaszeń.

Jasne prążki powstają na skutek wzmocnienia interferencyjnego (środki jasnych prążków
odpowiadają maksimom interferencji), natomiast ciemne prążki są wynikiem interferencji
destruktywnej, czyli wygaszania (środki ciemnych prążków odpowiadają minimom
interferencji).

•

dla prążków jasnych mamy związek:

λ

ϕ

α

k

=

sin

•

a dla prążków ciemnych:

2

)

1

2

(

sin

λ

ϕ

α

+

=

k

Doświadczenie interferencyjne Younga.

W 1801 r. Thomas Young wykonał doświadczenie stanowiące dowód na to, że światło ma

charakter falowy. Schemat doświadczenia Younga jest następujący: światło
monochromatyczne, przepuszczone zostaje przez szczelinę S

0

ulegając dyfrakcji, następnie

kierowane jest na przesłonę z dwiema szczelinami S

1

i S

2

. W wyniku ugięcia światła na tych

szczelinach powstają dwie fale kuliste, które interferują ze sobą. Na umieszczonym dalej
ekranie obserwujemy obraz złożony z jasnych i ciemnych prążków interferencyjnych.

II.

Opis doświadczenia.

W doświadczeniu stosowaliśmy następujący układ pomiarowy:

2

Rys 1. Zestaw pomiarowy.

Opis wykonywanych czynności:

Doświadczenie składa się z 3 części:

1) Pomiaru długości fali światła.
2) Pomiaru stałej siatki.
3) Pomiaru grubości włosa.

Ad. 1)

•

Po włączeniu lasera ustawiliśmy siatkę o znanej stałej siatki 10

µ

m

prostopadle do kierunku wiązki światła laserowego. Na ekranie
obserwowaliśmy efekt interferencji światła ugiętego na siatce.

•

Mierzyliśmy odległość siatki od ekranu, a następnie odległość kolejnych
maksimów interferencyjnych od prążka rzędu zerowego.

•

Sprawdzaliśmy czy kąty ugięcia mierzone po lewej i prawej stronie różnią się
więcej niż 5 stopni.

•

Pomiarów dokonaliśmy sześciokrotnie, ustawiając od nowa cały zestaw.

•

Wyniki zestawiliśmy w tabeli:

Tabela 1

nr

próby

odległość siatki

dyfrakcyjnej od ekranu [m]

maksimum [m]

I

II

1.

0,06

0,025

0,07

2.

0,095

0,045

0,119

3.

0,18

0,079

0,225

4.

0,21

0,093

0,248

5.

0,25

0,108

0,295

6.

0,29

0,125

0,348

Ad. 2)

3

http://notatek.pl/pomiar-dlugosci-fali-swietlnej-i-stalej-siatki-dyfrakcyjnej-sprawozdanie?notatka