Wyznaczanie długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej

Budownictwo

2014/2015

Gaida Kamil

15.04.2015

W1C4P7

Wyznaczenie długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej

Ćwiczenie nr 9





























Przebieg ćwiczenia:


Wyznaczanie stałej siatki d przebiega w następujący sposób: ustawienie płaszczyzny siatki dyfrakcyjnej równolegle do ekranu. Włączenie lampy sodowej i wyznaczenie na ekranie położenia prążków 1, 2 ewentualnie 3 rzędu. Zmierzenie odległości pomiędzy siatką i ekranem b. Znając długość fali światła sodowego trzeba przekształcić wzór

i obliczyć wartość stałej siatki dla prążków ze wzoru:

następnie obliczyć średnią wartość stałej siatki . Nie zmieniając ustawienia siatki i ekranu włączyć lampę mikroskopową i ustawiając na kierunku biegu promieni różne filtry wyznaczyć położenie prążków dyfrakcyjnych, dla fal świetlnych przepuszczalnych przez poszczególne filtry. Długości fal świetlnych odpowiadające maksimum przepuszczalności filtrów obliczyć ze wzoru:


Wstęp teoretyczny:


Fale świetlne (elektromagnetyczne) związane są z rozchodzeniem się w przestrzeni zmiennego pola elektrycznego E i magnetycznego H, przy czym wektor natężenia pola elektrycznego jest zawsze prostopadły do wektora natężenia pola magnetycznego

Kierunki drgań wektorów i są prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fali, tak więc fala świetlna (elektromagnetyczna) jest falą poprzeczną.

W ośrodkach jednorodnych fale elektromagnetyczne rozchodzą się prostoliniowo. Jeżeli jednak światło przechodzi przez niewielkie szczeliny lub otwory o rozmiarach porównywalnych z długością fali, obserwujemy odchylenie od prostoliniowości, czyli tzw. ugięcie światła. Zjawisko ugięcia (dyfrakcji) światła można wyjaśnić w oparciu o zasadę Huyghensa, głosząca , że każdy punkt, do którego dotrze zaburzenie (fala) staje się źródłem nowej fali cząstkowej. Wypadkowe zaburzenie rozchodzące się w ośrodku jest sumą wszystkich fal cząstkowych.

Bardzo mała długość fal świetlnych widzialnych sprawia, że w życiu codziennym zjawiska związane z dyfrakcją światła obserwujemy bardzo rzadko. W laboratoriach zjawiska dyfrakcji w połączeniu ze zjawiskiem interferencji znalazło zastosowanie przy wyznaczaniu długości fal świetlnych. Najprostszym przyżądem służacym do tego celu jest siatka dyfrakcyjna, czyli szereg równomiernie rozmieszczonych szczelin wytworzonym w materiale nieprzeźroczystym. Odległość pomiędzy środkami dwu sąsiednich szczelin nazywamy stałą siatki i oznaczamy literą d.

Rozpatrzmy powstawanie obrazu dyfrakcyjnego przy zastosowaniu siatki dyfrakcyjnej. Niech na siatkę pada światło monochromatyczne o długości fali l. Na ekranie otrzymany wówczas szereg prążków na przemian jasnych i ciemnych. Powstanie janych prążków na ekranie wynika z interferencyjnego wzmocnienia promieni pochodzących z sąsiednich szczelin siatki.



Obliczenia:




Srednia wartość stałej siatki wynosi


Obliczamy długości fal dla poszczególnych filtrów:

Filtr 1




Filtr 2




Filtr 3




Filtr 4






Rachunek niepewności:


wielkości u(a) i u(b)






Obliczanie niepewności całkowitej dla siatki dyfrakcyjnej na podstawie przenoszenia niepewności







Obliczanie niepewności całkowitej dla dla poszczególnych filtrów




Filtr 1









Filtr 2






Filtr 3







Filtr 4









Zestawienie niepewności dla filtrów




λ1

λ2

λ3

Filtr 1

4,24nm

8,66nm

----------------

6,45nm

Filtr2

4,70nm

9,16nm

-----------------

6,93nm

Filtr 3

3,23nm

6,53nm

------------------

4,88nm

Filtr 4

3,89nm

7,78nm

11,74nm

7,80nm










Wnioski



Celem doświadczenia było wyznaczenie długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej. W pierwszej części ćwiczenia wyznaczyłem stałą siatki dyfrakcyjnej, którą wykorzystałam w drugiej części do wyznaczenia długości fal świetlnych. Obliczone długości fal w przybliżeniu odpowiadają barwom filtrów które wykorzystałam w doświadczeniu. Do wyznaczenia długości fali wykorzystujemy prążki 1, 2 oraz w ostatnim filtrze 3 rzędu , dlatego też występują mniejsze odchylenia. Otrzymane wyniki są obarczone błędem.


Zestawienie wyników dla filtrów:

Wartość tabelaryczna:


Filtr 1 577,5nm ±6,45nm 595nm ±7nm

Filtr 2 634,0nm ±6,93nm 640nm

Filtr 3 446,0nm ±4,88nm 442nm ±6nm

Filtr 4 530,0nm ±7,80nm 533nm


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Ćw 85-Wyznaczanie długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej
Wyznaczanie długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej”, Szkoła, Fizyka
Wyznaczanie długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej, Wrocław, dn. 16.11.94
Ćw 85 Wyznaczanie długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej
Wyznaczanie długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej 3 DOC
Wyznaczanie długości fali światła za pomocą siatki dyfrakcyjnej, Monika Wojakowska
fizyka sprawozdania, Pomiar długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjne, Sprawozdanie z ćwi
przew met termistor, Pomiar długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej
fizyka sprawozdania, Pomiar długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjne, Sprawozdanie z ćwi

więcej podobnych podstron