Laboratorium fizyki
Ćwiczenie nr O4. Badanie falowych właściwości światła
Pluton I	Grupa II	Musialik Łukasz Pawlikowski Wojciech
25 maj 2000	Ocena:

Ćwiczenie to składało się z trzech części:

1. Pierwsza polegała na badaniu ugięcia (dyfrakcji) światła,

2. Druga na określeniu położenia płaszczyzny polaryzacji światła,

3. Trzecia na wyznaczeniu długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej

AD1)

Wąska szczelina, zgodnie z zasadą Huygensa , po dojściu do niej promienia świetlnego, staje się źródłem światła. Światło rozchodzi się poza nią we wszystkich kierunkach.

Dwa skrajne promienie wychodzące ze szczeliny uginają się pod kątem α, a na ekranie spotkają się w punkcie D. Różnica dróg tych promieni wynosi

Δ=AC

Z rysunku widać, że różnica tych dróg wynosi również

Δ=dsin α_k

gdzie:

d- szerokość szczeliny,

α_k- kąt ugięcia.

Wzmocnienie światła nastąpi w tych punktach ekranu, w których promienie będą spotkały się w fazach, zgodnych, a zatem gdy spełniony będzie warunek :

Δ=k λ

k=0;1;2;...

W tych miejscach na ekranie otrzymamy jasne prążki. Wygaszanie światła(ciemne prążki) nastąpi w punktach ekranu, w których promienie będą spotykały się w fazach przeciwnych.

W rezultacie na ekranie otrzymamy układ jasnych i ciemnych prążków.

Rozpatrzmy położenie k-tego prążka jasnego. Odległość tego prążka od osi wiązki światła, oznacza przez a_k. Ostateczny wzór na szerokość szczeliny ma postać

d=k λ l/a_k

AD2)

W tym doświadczeniu obserwowaliśmy polaryzacje światła przez podwójne załamanie.

Zjawisko to polega na tym, że przy wchodzeniu promienia do pewnych ośrodków promień padający dzieli się na dwa promienie: zwyczajny i nadzwyczajny. Promienie te biegną w

różnych kierunkach i są spolaryzowane liniowo, w płaszczyznach wzajemnie prostopadłych.

Wiązkę światła polaryzowaliśmy przy użyciu płyty polaryzacyjnej .

Przy pionowym położeniu polaryzatora obserwowaliśmy na ekranie promień o większym natężeniu, zaś przy poziomym położeniu promień ten był słabszy.

AD 3)

Siatka dyfrakcyjna jest to płaska powierzchnia z przezroczystymi rysami. Stała siatki to odległość między środkami dwóch sąsiednich szczelin. Jeżeli padnie promień świetlny na siatkę dyfrakcyjną, zgodnie z zasadą Huygensa każda szczelina jest źródłem fali rozchodzącej się we wszystkich kierunkach. Promienie ugięte po pewnym kątem ϕ interferują ze sobą i następuje zjawisko wygaszania lub wzmacniania. Na ekranie otrzymujemy układ prążków. Mierząc odległości między prążkami symetrycznymi względem osi promienia świetlnego możemy wyznaczyć długość fali światła.

gdzie: a_k - odległość prążka k-tego rzędu od osi,

l - odległość ekranu od siatki,

d - stała siatki dyfrakcyjnej.

Obliczenia (dotyczące punktu 1):

.....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Z wyników zamieszczonych w tabeli I wnioskujemy , że doświadczenie przebiegało w sposób zadowalający. Wartość szerokości szczeliny wahała się między wartością 0,059 10^-3 m do 0,062 10^-3 m .Różnice w błędach obserwowane w tabelce są wynikiem niedoskonałości przyrządów wykorzystanych do doświadczenia oraz oka ludzkiego, które w pewnych momentach mogło być obarczone dużym błędem, szczególnie przy tak małych wartościach.Obliczenia (dotyczące punktu 3):

.................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................Wnioski:

Stała siatki dyfrakcyjnej z obliczeń wyniosła 0,01 10^-3 .Wartość błędu obliczonego różniczką zupełną po zaokrągleniu do trzech miejsc po przecinku wyniósł zero. Przed zaokrągleniem wartość błędu względnego równy byłby jednościTABELA I

saaadaslp Lp	Odległość szczeliny od ekranu l [m]	Błąd pomiaru Δl [m]	Rząd widma K	Połowa odległości miedzy symetrycznymi prążkami ak [m]	Błąd pomiaru Δak [m]	Szerokość szczeliny d [m]	Błąd Δd [m]	d=Δd /d
1			1
						2
						3
						4
			2			1
						2
						3
						4
			3			1
						2
						3
						4

Odległość siatki od ekranu		Rząd widma	Położenie prążków		Odległość średnia
l [m]	Δl [m]	K	a' [m]	a” [m]	ak [m]	Δak
		1
				2
				3
				1
				2
				3
				1
				2
				3

---