Wyznaczanie długości�li światła za pomocą siatki dyfrakcyjnej


Światło monochromatyczne- jest to światło, które ma jedną ściśle określoną długość fali. Światło niemonochromatyczne- jest to światło, które jest mieszaniną fal o różnych długościach. Światło spójne- jeśli dwie wiązki fal świetlnych dadzą obraz interferencyjny wówczas jest to światło spójne; gdy fale świetlne, które przybywają z punktów S1 i S2 do dowolnego punktu P mają dokładnie określoną różnicę faz φ stałą w czasie. Jeśli warunek ten jest spełniony, powstaje trwały, dobrze określony obraz interferencyjny. Przy tych założeniach 2 promienie wychodzą ze szczelin S1 i S2 są, jak mówimy całkowicie spójne (koherentne). Światło widzialne jest to promieniowanie elektromagnetyczne (zaburzenie pola elektromagnetycznego rozchodzące się w przestrzeni), na które reaguje oko ludzkie. Zakres długości fal tego promieniowania wynosi (w próżni) od 3,8 · 10-7 (początek fioletu, częstotliwość ok. 8 · 1014Hz) do 7,7 · 10-7m (koniec czerwienie częstotliwości ok. 4 · 1014Hz). W ogólności do światła zalicza się również promieniowanie podczerwone i nadfioletowe. Przypomnijmy tutaj, że długość fali λ równa jest odległości pomiędzy punktami przestrzeni, w których fala jest w tej samej fazie (w przypadku fal elektromagnetycznych oznacza, to że wektory natężenia pola elektrycznego Ē (bądź magnetycznego Ħ) w punktach oddalonych o długość fali mają ten sam kierunek, wartość i zwrot, czyli są identyczne). Czas T, jaki potrzebuje fala na przebycie drogi równej długości fali, nazywany jest okresem fali: λ = c · T = c/ƒ gdzie c- prędkość światła (w próżni 300 000km/s), ƒ- częstotliwość fali (wielkość określona liczbą długości fal mieszczących się na drodze przebywanej przez falę w jednostce czasu). Postrzeganie zjawisk świetlnych związane jest ze zmianą pola elektrycznego. Zmiana wartości natężenia pola elektrycznego E w czasie, w punkcie odległym o r od źródła światła, dla fali o częstotliwości ƒ może być przedstawiona równaniem: E = E0 sin [2π ƒ(t-r/c)+δ], gdzie E0 jest amplitudą, a δ- fazą początkową fali. Światło ma naturę dualną, falowo korpusową; przyjmuje się że światło to swego rodzaju strumienie osobliwych cząsteczek (korpuskuł), zwanych fotonami, które wykazują własności falowe. Na falową naturę światła wskazują takie fakty doświadczalne, jak dyfrakcja i interferencja promieni świetlnych. Zjawisko dyfrakcji interferencji światła możemy zaobserwować wykorzystując siatkę dyfrakcyjną. Najprostszą siatkę dyfrakcyjną stanowi przeźroczysta płyta szklana, z gęsto ponacinanymi, równoległymi rysami. Rysy odgrywają rolę przesłon, a przestrzenie między rysami to szczeliny. Odległość między rysami nazywana jest stałą siatki dyfrakcyjnej d. Siatka dyfrakcyjna jest używana do analizy widmowej i pomiarów długości fali światła. Światło przechodzące przez siatkę dyfrakcyjną ugina się na szczelinach, bowiem zgodnie z zasadą Huygensa- każdy punkt, do którego dobiega fala, może być potraktowany jako źródło nowej fali kulistej o częstości równej częstości fali padającej. Dyfrakcją, czyli uginaniem prostoliniowego biegu promieni nazywamy zjawisko uginania się fali na otworach bądź krawędziach przesłon (o wymiarach porównywalnych z długością fali. Ugięte wiązki (ewentualnie zebranie za pomocą soczewki) padające w to samo miejsce ekranu ulegają interferencji- nazywamy nakładanie się fal o tej samej częstotliwości powoduje wzmocnienie lub osłabienie natężenia fali wypadkowej- możliwe to jest gdy fale są ze sobą spójne, tzn. różnica faz tych fal jest stała w czasie . W tych miejscach ekranu, w których ugięte promienie spotykają się w zgodnych fazach, następuje ich wzmocnienie i powstają jasne prążki interferencyjne. Z warunku zgodności faz wynika, że interferujące promienie będą się wzmacniać, jeżeli różnica dróg dwóch sąsiednich promieni, a-b=dsinαn, będzie równa całkowitej wielokrotności długości fali padającego światła: dsinαn= nλ gdzie d- odległość między szczelinami (stała siatki), α- kąt ugięcia, n- liczba całkowita (rząd prążka), λ- długość fali światła. Równanie wykazuje, że prążki odpowiadające różnym długością fal będą powstawać w różnych miejscach ekranu. Mierząc kąt ugięcia αn dla prążka rzędu n, możemy wyznaczyć długość fali, jeśli znamy stałą siatki. Promienie spotykające się w tym samym miejscu ekranu w fazach przeciwnych ulęgają wzajemnemu wygaszeniu i na ekranie otrzymamy ciemny krążek. Warunkiem uzyskania minimum dyfrakcyjnego jest, aby różnica dróg dwóch sąsiadujących promieni była równa nieparzystej wielokrotności długości fali: dsinαn=(2n + 1)λ/2. wyrażany obraz dyfrakcyjny (ostre prążki jasne i ciemne) otrzymuje się tylko wówczas, gdy stała siatki jest porównywalna z długością fali uginanego światła. W typowych siatkach dyfrakcyjnych liczba rys na 1 mm wynosi ok. 1200. dla nadfioletu do 300. dla podczerwieni.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Wyznaczanie długości?li światła za pomocą siatki dyfrakcyjnejxxx
wyznaczanie dlugosci fal za pomoca siatki dyfrakcyjnej, studia, fizyka
Ćw 9; Wyznaczenie długości?li świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej
,Laboratorium podstaw fizyki, WYZNACZANIE DŁUGOŚCI?LI ŚWIETLNEJ ZA POMOCĄ SIATKI DYFRAKCYJNEJ
2 Pomiar długości?li światła za pomocą siatki dyfrakcyjnejA2
Laboratorium Podstaw Fizyki spr? Wyznaczenie długości?li świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej
Wyznaczanie długości?li świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej
Wyznaczanie długości fali światła za pomocą siatki dyfrakcyjnej, Monika Wojakowska
Lab 24, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 24-Wyznaczanie długości fali światła za pomocą siatk
CW 79, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 24-Wyznaczanie długości fali światła za pomocą siatki
POPRAWA, MIBM WIP PW, fizyka 2, laborki fiza(2), 24-Wyznaczanie długości fali światła za pomocą siat
24 Wyznaczanie długości fali światła za pomocą siatki dyfrakcyjnej i spektrometru
Wyznaczanie długości fali światlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej, Uczelnia, sem I, fiza, LABORATORI

więcej podobnych podstron