22.04.2013r.

Martyna Chojnacka, Piotr Misiak

SPRAWOZDANIE Z LABORATORIUM PODSTAW FIZYKI

ĆW NR 84 – WYZNACZANIE DŁUGOŚCI FALI ŚWIETLNEJ ZA POMOCĄ SIATKI DYFRAKCYJNEJ

1. Wstęp teoretyczny

Siatka dyfrakcyjna to przyrząd do przeprowadzania analizy widmowej światła. Składa się z wielu równych, równoległych i jednakowo rozmieszczonych szczelin przez które przechodzi wiązka badanego światła. Działanie siatki polega na wykorzystaniu zjawiska  dyfrakcji i interferencji światła do uzyskania jego widma. W tym celu pomiędzy źródłem światła a ekranem umieszcza się siatkę dyfrakcyjną. Na ekranie uzyskuje się w ten sposób widmo światła.

Stała siatki dyfrakcyjnej to parametr charakteryzujący siatkę dyfrakcyjną. Wyraża on rozstaw szczelin siatki (odległość między środkami kolejnych szczelin). Aby ją wyznaczyć należy najpierw wyznaczyć odpowiedni kąt ugięcia pierwszego i drugiego rzędu dyfrakcji. Korzystamy przy tym ze wzoru

Gdzie Sm jest odległością plamek odpowiedniego rzędu dyfrakcji od środka plamki centralnej, a l do odległość siatki od ekranu. Z równania siatki dyfrakcyjnej wyznaczamy stałą siatki, korzystając z danych dla pierwszego i drugiego rzędu dyfrakcji.

Stała siatki dyfrakcyjnej będzie średnią ze stałych dla innych rzędów. Znając stałą siatki i przekształcając wzór by otrzymać λ można policzyć długość badanej fali światła.

1. Cel ćwiczenia –

   1. Wyznaczenie stałej siatki dyfrakcyjnej

   2. Wyznaczenie długości fal światła przepuszczanego przez filtry interferencyjne.

2. Zestaw przyrządów

1. Siatki dyfrakcyjne

2. Filtry interferencyjne

3. Monochromator z zasilaczem

4. Oświetlacz z zasilaczem

5. Ekran ze skalą i szczeliną

6. Ława optyczna z podziałką

1. Schemat układu pomiarowego

1. Wyznaczanie stałej siatki dyfrakcyjnej

λ	Δλ	m	L	ΔL	xc	Δxc	xm	Δxm	sinΘm	Δ(sinΘm)	(sinΘm)śr	Δ(sinΘm)śr	d	Δd	δd	d	Δd
nm	nm		cm	cm	cm	cm	cm	cm					µm	µm	%	µm	µm
500	1	1	40	0,1	11,4	0,1	5,7	0,1	0,141	0,002	0,140	0,007	3574	197	5,5	3665	70
500			50		14,1		7,0		0,139	0,002
500			60		16,9		8,5		0,139	0,002
500		2	40		23,4		11,7		0,280	0,002	0,280	0,007	3574	99	2,8
500			50		29,3		14,6		0,281	0,002
500			60		34,8		17,4		0,279	0,002
500		3	40		36,4		18,2		0,414	0,002	0,413	0,005	3629	47	1,3
500			50		45,3		22,7		0,413	0,002
550		1	40		12,9		6,4		0,159	0,002	X	3468	60	1,7
550		2	40		26,0		13,0		0,309	0,002		3559	34	1,0
550		3	40		42,0		21,0		0,465	0,002		3550	23	0,7
450		1	40		10,4		5,2		0,128	0,002	X	3507	76	2,2
450		2	40		21,1		10,6		0,255	0,002		3529	41	1,2
450		3	40		32,7		16,4		0,378	0,002		3568	30	0,8
600		1	40		12,9		6,5		0,159	0,002	X	3769	65	1,7
600		2	40		26,2		13,1		0,311	0,002		3862	36	0,9
600		3	40		36,0		18,0		0,410	0,002		4386	32	0,7

1. Wyznaczanie długości fal światła przepuszczanego przez filtry optyczne

m	L	ΔL	xc	Δxc	xm	Δxm	sinΘm	Δ(sinΘm)	λ	Δλ	λ	Δλ
	cm	cm	cm	cm	cm	cm			nm	nm	nm	nm
1	30	0,1	8,4	0,1	4,2	0,1	0,139	0,003	508	22	513	10
2			17,1		8,5		0,273	0,003	501	15
3			27,8		13,9		0,420	0,003	514	13
1	40		11,8		5,9		0,145	0,002	533	19
2			23,2		11,6		0,279	0,002	510	14
3			37,0		18,5		0,420	0,002	513	13

1. Wnioski

- Stałą siatki dyfrakcyjnej można wyliczyć znając długość zadanej na generatorze fali. Pomiary mieszczą się w przedziale niepewności, wszelkie odchylenia wynikają z niedokładnego odczytania wartości przez osoby dokonujące pomiarów.

- Znając stałą dyfrakcji siatki można wyliczyć długość fali, jaką przepuszcza dany filtr optyczny, wyniki są zgodne co do przedziału niepewności.

- Sinusy kąta dyfrakcji mieszczą się w przedziale niepewności, z tabel pomiarowych wynika, że sinus kąta zależy od długości fali i rzędu dyfrakcji. Gdy te wartości są stałe nie zależy on od odległości siatki od ekranu.