Sprawozdanie z ćwiczenia:

Wyznaczanie długości fali światła lasera. Pomiar rozmiarów małych obiektów metodą interferencji światła.

1. Wstęp.

Przeszkody znajdujące się na drodze fal świetlnych powodują zakłócenia kształtu powierzchni fazowej tych fal. Zjawisko to nosi nazwę ugięcia lub dyfrakcji światła.

Ugięciu światła spójnego towarzyszy interferencja. Zgodnie z twierdzeniem Babineta: otworek czy przesłona tego samego kształtu dają takie same obrazy interferencyjne. Światło spójne, czyli koherentne, charakteryzuje się stałą, niezmienną w czasie różnicą faz, jednakową amplitudą i częstotliwością. Zjawisko interferencji światła występuje wtedy, gdy w określonym punkcie przestrzeni nakładają się dwie jednakowe, monochromatyczne, spójne fale świetlne. Fale te wzmacniają się lub osłabiają. Zależy to od różnicy faz w miejscu spotkania się. Źródła światła, zwane kwantowymi generatorami promieniowania, w których wykorzystano zjawisko emisji wymuszonej, dające światło spójne nazwano Laserami.

2.Cel i zakres ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było wyznaczenie długości fali światła lasera metodą siatki dyfrakcyjnej oraz wyznaczenie rozmiarów szczelin i grubości drucika za pomocą metody interferencji światła lasera.

3. Przebieg ćwiczenia, wyniki pomiarów oraz obliczenia.

I. Wyznaczenie długości fali światła lasera.

Światło lasera kierujemy na siatkę dyfrakcyjną o stałej a, odległość od ekranu wynosi L. Odległość od ekranu ustawiamy tak, aby pojawił się minimum 2 rząd prążków ugiętych. Poniższa tabela przedstawia wyniki pomiarów.

1. stała siatki dyfrakcyjnej(odległość między

środkami dwóch kolejnych szczelin)

Xk- odległość między maksimum k-tego rzędu i

maksimum zerowego rzędu (wiązki nieugiętej

k - rząd widma

Z warunku na maksimum interferencyjne obliczamy długość fali światła i wpisujemy wyniki do

Tabeli 1.

a	L	Xk	k	λ
[cm]	[cm]	[cm]	-	[nm]
2x10 ^ -6	7	1,8	1	498,1 λ 1
2x10 ^ -6	7	1,8	1	498,1 λ 2
2x10 ^ -6	7	4,2	2	514,5 λ 3
2x10 ^ -6	7	4,54	2	544,2 λ 4

Tabela 1

II. Wyznaczanie Średnicy drucika .

Wiązkę światła lasera kierujemy na badany drucik .Światło rozprasza się na nim i pada ugięte na ekran oddalony od drucika o odległość L. Mierzymy położenie środka plamki ciemnej k tego rzędu od śladu wiązki nieugiętej Xc, Średnicę drucika obliczamy ze wzoru poniżej i wpisujemy do tabeli 2.

λ - długość fali światła laserowego

d - średnica drucika

k - rząd widma

L - odległość drucika od ekranu

Xc - odległość środka ciemnej plamki k-tego rzędu od środka wiązki nieugiętej

III. Wyznaczanie szerokości szczeliny.

Pomiar wykonujemy jak dla drucika, obliczenia wykonujemy z tego samego wzoru i wyniki wpisujemy do tabeli 2.

Wyniki pomiarów oraz obliczeń z wyznaczania średnicy drucika i szerokości szczeliny znajdują się w poniższej tabeli.

Tabela 2.

Rodzaj pomiaru	λśr [nm]	L [cm]	k -	Xc [mm]	d [mm]	D [mm]
Średnica drucika	513,73	120	7	21	0,21	-----
Szerokość szczeliny	513,73	40	2 --------------- 4	L= 6 P= 5 L= 11 P= 11	-----	0,7 0,8 0,75 0,75

4. Wnioski.

Z powyższych wyników doświadczenia widać, że rząd wielkości szerokości szczeliny oraz grubości drucika są dobre. Zakładając margines błędu obejmujący jakość przyrządów pomiarowych oraz przyrządów do przeprowadzenia eksperymentu oraz błędy wynikające z zaokrągleń wyników wyniki są zgodne z prawdą. Wartość średnia grubości szczeliny wynosi Dsr=075 mm.

Długość fali światła czerwonego jest większa od długości fali światła niebieskiego mieszczącej się w okolicy 400 nm. Otrzymany wynik potwierdza barwę światła lasera stosowanego do pomiaru.

---