Ćwiczenie nr 67

Wyznaczanie długości fali światła za pomocą siatki dyfrakcyjnej

Celem ćwiczenia było wyznaczenie stałej siatki dyfrakcyjnej, a następnie długości fal dla prążków widmowych trzech barw (niebieskiej, zielonej oraz żółtej).

Stałą siatki dyfrakcyjnej obliczyliśmy dzięki użyciu lasera monochromatycznego, czyli o znanej długości fali (661 nm). Światło lasera przepuszczone przez siatkę dało nam obraz prążków na ekranie i na podstawie ich położenia możliwe było wyliczenie sinusa kąta ugięcia promieni lasera na siatce, korzystając z wzoru:

gdzie: d-stała siatki, n - rząd prążka, α - kąt ugięcia promieni, λ - długość fali.

Aby wyznaczyć długości fal dla poszczególnych barw prążków użyto lampy rtęciowej. Światło lampy przechodziło przez wąską szczelinę oraz siatkę dyfrakcyjną, a na siatkówce oka obserwatora stojącego za siatką dyfrakcyjną tworzyło obraz pozorny prążków widoczny (pozornie) na ekranie. Pomiar pozornego położenia prążków na ekranie umożliwił obliczenie sinusa kąta ugięcia dla każdej z barw, a następnie dzięki uzyskanym tak danym wyliczenie długości fali dla każdej z tych barw.

Obliczenia

I. Wyznaczenie stałej siatki d

1.średnia odległość widma od szczeliny

2.kąt ugięcia

3.stała siatki

Średnia stała siatki dyfrakcyjnej

II. Wyznaczanie długości fali świetlnej

1. średnia odległość prążka od szczeliny
   
   

Niebieskie prążki

Zielone prążki

Żółte prążki

2. kąt ugięcia i długość fali
   
   

Prążki niebieskie

Średnia długość fali

Prążki zielone

Średnia długość fali

Prążki żółte

Średnia długość fali

Rachunek błędów:

• maksymalny błąd bezwzględny pomiaru długości fali świetlnej

Wyniki i wnioski:

Celem tego ćwiczenia było wyznaczenie stałej siatki dyfrakcyjnej oraz długości fali świetlnej dla światła o poszczególnych barwach widocznych na ekranie.

Z pomiarów oraz obliczeń wynika, że korzystano z siatki dyfrakcyjnej o stałej równej d=9966±79nm.

Na tej podstawie wyliczono, że poszczególnym barwom linii widmowych odpowiadały fale o następującej długości: dla barwy niebieskiej
, dla barwy zielonej
, a dla barwy żółtej
. Wyniki te są więc zgodne z wynikami tablicowymi, a wiec prawidłowe.

Doświadczenie to udowodniło falowy charakter promieni świetlnych i potwierdziło zarazem zasadę Huyghensa.

4