O 1

DYFRAKCJA SWIATŁA NA SZCZELINACH W ASPEKCIE

FALOWYM I ZASADY HEISENBERGA

Cel ćwiczenia:

Układ ćwiczenia pozwala na:

1.Obserwacje układu prążków dyfrakcyjnych po przejściu światła koherentnego przez pojedyncze wąskie szczeliny o różnej szerokości, i przez układ szczelin

2.Badanie rozkładu natężenia światła ( krzywej intensywności) w obrazie dyfrakcyjnym Fraunhofera dla pojedynczej szczeliny

3. Eksperymentalne sprawdzenie słuszności interpretacji zarówno optyki falowej jak i mechaniki kwantowej dla opisu zjawiska dyfrakcji światła

4. Wyznaczanie szerokości szczelin z krzywej intensywności oraz z pomiarów położenia prążków

Krótki opis przebiegu doświadczenia:

Badanie rozkładu natężenia światła w obrazie dyfrakcyjnym pojedynczej szczeliny ( krzywa intensywności)

Ta cześć ćwiczenia polega na odczycie spadku napięcia U podczas przesuwu "oka" fotoelementu przez cała szerokość prążka centralnego.

Badanie dyfrakcji w aspekcie zasady Heisenberga

Ta cześć ćwiczenia polega na obserwacji obrazu dyfrakcyjnego i rejestracji położeń minimów dyfrakcyjnych obserwowanych na ekranie dla pojedynczej szczeliny przy zmianie parametrów układu tj. d i L. Znalezienie szerokości prążka centralnego pozwoli na sprawdzenie formuły wynikającej z analizy zasady Heisenberga.

EKSPERYMENT A

L=1080 [mm]	Prążki ciemne-minima				Prążki jasne-maksima
		Rząd	y	eksp	teoria	Rząd	y'	eksperyment		teoria
	d=0,2 [mm]	nr	[mm]	sinθ	sinθ	nr	[mm]	sinθ'	Uθ/Um	sinθ'	Uθ/Um
		1	|-6,2|	0,0057	0,0032	1	8,2	0,0076	0,047	0,0048	0,0451
		1	7,2	0,0067	0,0032	2	9,6	0,0089	0,0167	0,008	0,0162
		2	9	0,0084	0,0064
		3	10,2	0,0095	0,0096

y - odległość od prążka centralnego

L - odległość lasera od ekranu

m = 1,2,3

d - szerokość szczeliny

λ - długość fali 632,8nm

U_θ - napięcie odpowiadające pierwszemu maksimum

U_m - napięcie maksymalne dla prążka centralnego

EKSPERYMENT B

d1 [mm]	Eksperyment		Teoria	Obliczenia
0,1	L [m]	a[mm]
n
1	1,66	8,5			0,81		0,87
2	1,95	11			0,89
3	2,20	13			0,93
4	2,55	14			0,87
5	2,85	15,5			0,86

d1 [mm]	Eksperyment		Teoria	Obliczenia
0,2	L [m]	a[mm]
n
1	1,65	6			1,10		1,04
2	2,10	7			1,05
3	2,36	7,5			1,00
4	2,53	8			0,99
5	2,77	8,5			0,97

d1 [mm]	Eksperyment		Teoria	Obliczenia
0,4	L [m]	a[mm]
n
1	1,65	5			1,91		1,82
2	1,87	5,5			1,86
3	2,13	6			1,78
4	2,45	7			1,81
5	2,75	7,5			1,72

a - połowa długości prążka centralnego

d - szerokość szczeliny

L - odległość lasera od szczeliny

λ - długość fali 632,8 nm

RACHUNEK BŁĘDÓW

0,5mm

5mm

Dla d₁=0,1 mm

0,02

Dla d₁=0,2 mm

0,03

Dla d₁=0,4 mm

0,03

Wynik końcowy:

Dla d₁=0,1 mm:

0,87±0,02 mm

Dla d₁=0,2 mm:

1,04±0,03 mm

Dla d₁=0,4 mm:

1,82±0,03 mm

WNIOSKI

Kąt, pod jakim widać minimum zależy od odległości lasera od ekranu i od odległości od prążka centralnego. Im szczelina jest węższa tym szerokość prążka centralnego jest większa. Natężenie światła jest największe w najbardziej skupionym obszarze, czyli w centrum padającej wiązki. Na błąd pomiaru wpływ miało zapalanie lamp na stanowisku, obok, co zakłócało pomiar napięcia.

---