ĆWICZENIE LABORATORYJNE NR 28.
WSTĘP TEORETYCZNY.
Zjawisko rozchodzenia się fal o rozmaitych kształtach powierzchni falowych ( np.fal płaskich czy kulistych ),jak również zjawiska : ugięcia ( dyfrakcji ) , odbicia i załamania można opisywać za pomocą zasady Huyghensa , wg której każdy punkt ośrodka , do którego dociera czoło fali , staje się samodzielnym źródłem wysyła -jącym elementarne fale kuliste.
Rozchodzenie się fali kulistej , zgodnie z zasadą Huygensa . Obwiednia elementarnych fal kulistych stanowi nowe czoło fali kulistej . Podobnie jest w przypadku fali płaskiej , gdzie obwiednia fal elementarnych jest płaszczyzną stanowiącą czoło rozchodzącej się fali płaskiej .
Jeżeli rozchodząca się fala natrafia na jakąkolwiek przeszkodę , to powierzchnia falowa ulega zniekształceniu . Zjawisko to nazywamy dyfrakcją albo ugięciem fali .Zjawisko dyfrakcji łatwo jest zaobserwować w przypadku fal rozchodzących się po powierzchni wody . Zjawisko dyfrakcji w przypadku fal dźwiękowych występuje wówczas , gdy źródło dźwięu jest odgrodzone od obserwatora jakąś przeszkoda , np. stojąc za narożnikiem budynku słyszymy odgłos nadchodzącej osoby dzięki temu , że fale głosowe ulegają ugięciu .
Fale świetlne polegają na rozchodzeniu się zmiennych pól : elektrycznego i sprzężonego z nim nie rozdzielnie pola magnetycznego . Ich natężenia opisują : wektor elektryczny ( nazywany również wektorem świetlnym , gdyż wywołuje wrażenie świetlne ) i prostopadły do niego wektor magnetyczny . W zjawisku interferencji światła ,polegającym na nakładaniu się fal świetlnych , wektory świetlne dodają się ( doświadczenie Younga ) .
Przy superpozycji dwóch drgań równoległych o jednakowych częstotliwościach amplitudy drgań dodają się , gdy fazy są zgodne , a odejmują się , gdy fazy są przeciwne . Gdy fazy będą zgodne w punkcie tym wystąpi maksimum .Fazy fal są zgodne , jeżeli na odcinku zawierac się będzie wielokrotność długości fali
czyli gdy
Jeżeli fazy fal będą przeciwne , to wystąpi minimum , co nastąpi wówczas , jeżeli odcinek będzie zawierał nieparzystą wielokrotność połówek długości fali , czyli
Na podstawie przeprowadzonych powyżej rozważań mogę stwierdzić , iż : fale o jednakowych długościach wzmacniają się najsilniej , jeżeli różnica ich dróg optycznych jest równa wielokrotności długości fali , a maksymalnie się osłabiają , je-żeli różnica ich dróg optycznych jest nieparzystaą wielokrotnością połówek długości fali .
Siatką dyfrakcyjną nazywamy zbiór dużej liczby jednakowych , równoległych szczelin , między którymi występują równe odstępy .
Siatki dyfrakcyjne dzielimy na transmisyjne i odbiciowe .Siatki transmisyjne można uzyskać poprzez nacinanie wzajemnie równoległych i leżących w równych odstępach rys na szkle . Przerwy między nimi pełnią rolę szczelin .Powyższą metodą można otrzymać od kilku do kilkuset lini na jednym mm . Inną metodą jest metoda holograficzna polegająca na bezsoczewkowym fotografowaniu interferrencyjnego obrazu dwóch spójnych monochromatycznych fal płaskich , padającychpod pewnym kątem względem siebie na kliszę fotograficznąo bardzo dużej zdolności rozdzielczej . Po wywołaniu jasne prążki interferencyjne ( miejsca przezroczyste na kliszy ) spełnia-ją rolę szczelin .W taki sposób można otrzymać siatki dyfrakcyjne o bardzo dużej gęstości lini , nawet do 4000 linii/mm .
W siatkach odbiciowych rysy nacinane są na wypolerowanej powierzchni metalu , Aświatło padające na miejsca między rysami jest odbijane , dając taki sam rezultat końcowy jak światło przechodzące przez siatkę transmisyjną .
WYNIKI POMIARÓW I OBLICZENIA.
wyliczamy ze wzoru
Żółta 1:
Żółta 2:
Zielona 1:
Zielona 2:
Błąd :
Żółta 1 :
Żółta 2 :
Zielona 1 :
Zielona 2 :
zielona
żółta
WNIOSKI :
Otrzymane wyniki są dosyć dokładne ( błąd rzędu 0,4 % ).Największy wpływ na wielkość błędu miało .Przy wykonywaniu doświadczenia należy więc zwrócić uwagę na zminimalizowane ( np. zwiększając jasność prążka,stabilność ławy mierniczej itp. ).Ponieważ nie znam danych tabelarycznych dla prążków nie moę ocenić , czy odchylenie od wartości tabelarycznych mieści się w granicach błędu , ale wyniki są wiarygodne ( otrzymane wartości mają sens fizyczny ).