1. Wstęp

Celem ćwiczenia jest pomiar długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej i spektrometru.

Siatka dyfrakcyjna jest to przyrząd do przeprowadzania analizy widmowej światła. Tworzy ją układ równych, równoległych i jednakowo rozmieszczonych szczelin. Charakteryzuje ją stała siatki d. Stała ta określa rozstaw szczelin siatki (odległość między środkami kolejnych szczelin).

Spektrometr jest to przyrząd służący do otrzymywania i analizowania widm promieniowania świetlnego (od podczerwieni do ultrafioletu).

Wzór, który został wykorzystany do obliczenia długości fali:

gdzie: d - stała siatki

λ - długosć fali

m - rząd widma

2. Układ pomiarowy

Układ pomiary składa się z spektrometru, na którego stoliku ustawiona została siatka dyfrakcyjna, prostopadle do promieni wychodzących z kolimatora. Podczas pierwszej serii pomiarów światło jest generowane poprzez lampę sodową, do drugiej serii pomiarów została użyta lampa Neonowa.

3. Wykonanie ćwiczenia

1. Należy ustawić siatkę dyfrakcyjną na stoliku spektrometru prostopadle do wiązki światła wychodzącej z kolimatora.

2. Włączyć lampę sodową.

3. Dokonać pomiaru kątów, pod którymi widać kolejne rzędy widma, po lewej oraz prawej stronie względem kierunku wiązki padającej.

4. Zaobserwować, dla którego rzędu ugięcia widoczny jest rozdzielny dublet sodowy

5. Włączyć lampę neonową i wykonać pomiary kątów dla obserwowanych prążków.

4. Wyniki i ich opracowanie

Wszelkie wzory, ich wyprowadzenia oraz obliczenia zostały umieszczone w dziale 7.

numer rzędu	położenie wiązki padającej (stopnie)	prawo (stopnie)	lewo (stopnie)
I	181,20	188,00	174,30
II	181,20	194,50	167,30

Tablica 1.

Tablica 1 zawiera wyniki pierwszej serii pomiarowej dla lampy sodowej.

numer rzędu	prawo	lewo
I	0,118404	0,120137
II	0,23005	0,240228

Tablica 2.

Tablica 2 zawiera wartości sinusa konta w radianach pod jakim względem prostopadłej do siatki dyfrakcyjnej, widoczne jest na ekranie maksimum m-tego rzędu.

kolor	L				P
		θ (stopnie)	różnica (stopnie)	sinθ	λ (nm)	θ (stopnie)	różnica (stopnie)	sinθ	λ (nm)
nieb-ziel					186,38	5,3	0,09	455
ziel 1					187,06	6,0	0,10	513
ziel 2					187,26	6,2	0,11	530
żółty 1	174,30	6,8	0,12	585	187,50	6,4	0,11	551
żółty 2	174,20	6,9	0,12	594	188,10	7,0	0,12	602
pomarańcz	174,10	7,0	0,12	602	188,32	7,2	0,13	621
czerwony	173,54	7,6	0,13	650

Tablica 3.

Tablica 3 zawiera wyniki pomiarów dla lampy neonowej oraz obliczone wartości sinθ i długości fali. Do obliczeń kąty zostały przeliczone na radiany.

kolor	λ (nm)	λ tablicowa
nieb-ziel	454,68568(20)	440-560
ziel 1	513,04444(20)	490-560
ziel 2	530,19539(20)	490-560
żółty 1	567,90100(19)	560-590
żółty 2	597,87627(19)	560-590
pomarańcz	611,56951(19)	590-630
czerwony	650,05950(19)	630-780

Tablica 4.

Tablica 4 zawiera uśrednione wartości długości fali dla poszczególnych kolorów widma (lampa neonowa) oraz porównanie wartości wyników pomiaru z wartościami tablicowymi.

rząd	d (nm)
I	4977	4905
II	5123	4906

Tablica 7.

Tablica 7 zawiera wartości stałej siatki d.

d (nm)

4977(52)

Tablica 8.

Tablica 8 zawiera uśrednioną wartość d z uwzględnieniem niepewności pomiaru.

5. Obliczanie niepewności

kolor	niepewność pomiaru długości fali (nm)
nieb-ziel	0,00020
ziel 1	0,00020
ziel 2	0,00020
żółty 1	0,00019
żółty 2	0,00019
pomarańcz	0,00019
czerwony	0,00019

Tablica 5.

kolor	niepewnosć rozszerzona dla długości fali (nm)
nieb-ziel	0,00039
ziel 1	0,00039
ziel 2	0,00039
żółty 1	0,00039
żółty 2	0,00039
pomarańcz	0,00039
czerwony	0,00039

Tablica 6.

6. Wnioski

1. Wartości długości fal świetlnych w drugiej serii pomiarów wyszły bardzo zbliżone do wartości tablicowych.

2. Największą trudnością dla nas było uzyskanie widocznego dubletu sodowego, który udało nam się uzyskać w 3 rzędzie, niestety był bardzo słabo widoczny.

3. Dzięki tego typu pomiarom można w łatwy sposób określić stałą siatki oraz wyznaczyć długości fal interesującego nas światła.

2

---